外墻乳膠漆配方設計

外墻平面乳膠漆配方設計思路

一、 序言：

        相對內(nèi)墻乳膠漆而言，外墻乳膠漆在性能和配方組成上要更復雜，外墻乳膠漆一般多為色漆，所以要求更好的耐候性、耐水性、保光保色性。

      分散劑、潤濕劑和增稠劑是外墻涂料中不可缺少的助劑。締合型增稠劑具有親油親水基團，有類似“ 聚合型表面活性劑”的作用，締合型增稠劑與表面活性劑不僅產(chǎn)生類似的行為方式，而且還與相同或相似的組分發(fā)生相互作用。目前廣泛采用的聚合物涂料分散劑實際上也是一種特殊類型的界面活性劑。分散劑和締合增稠劑處于共同的水相介質(zhì)并在顏料及乳液粒子表面有競爭吸附, 兩者之間存在著復雜的競合關系，它們的搭配組合是否合理直接影響乳膠漆的各項性能。

二、 分散劑的選擇: 

1、 乳膠漆所用分散劑要選擇具有偶聯(lián)作用的抗水型分散劑為主并復配部份常規(guī)分散劑。

2、經(jīng)實踐證明：在外墻乳膠漆配方中，我們推薦使用抗水型分散劑GR-2500為主，并配GR-5040為輔。

a) GR-2500分散能力強，同時與體系極好的相容性，不會影響涂層光澤，屬丙烯酸共聚物銨鹽，避免了鈉鹽鹽析的弊端；本身具有低泡性，并能有效的潤濕疏水性的顏料表面，此分散劑即使添加過量也不會對體系產(chǎn)生不良影響。GR-2500是一種疏水性非離子型共聚物分散劑，成膜耐水性出色，也可作為成膜物；以空間位阻有效錨固基團作用穩(wěn)定顏填料，HLB值低，可有效解決浮色與發(fā)花。 

b)GR-5040是丙烯酸共聚鈉鹽，起到快速降粘、強化分散作用。

c)GR-109是非離子型潤濕劑，HLB值較低，可有效解決浮色與發(fā)花。

3、我們在配方中分別使用6.0‰－8.0‰的GR-2500并復配2.0‰的GR-5040和2.0‰的GR-109于外墻中、高PVC乳膠漆配方中，展色性、耐水性、耐雨痕和后期粘度貯存穩(wěn)定性優(yōu)良。

三 、填料的選擇:

1、 對涂膜的光澤度、透氣性和耐候性的要求不同，外墻乳膠漆配方中顏填料一般控制 在涂料總量的20％-45％不等（外墻涂料配方固含要高于45%）。

2、顏料：

a) 白色顏料用金紅石鈦白粉，應根據(jù)色漆顏色的深淺調(diào)節(jié)鈦白粉的添加量，深色漆鈦白粉應少加或不加，一般添加量控制在0%-5%不等，（白色漆一般添加8%-20%）；不適宜添加銳鈦型鈦白粉和立德粉。也可制成含鈦量為1%、15%的基礎漆進行互調(diào)，普通或特殊要求白漆可根據(jù)實情單獨配方。

3、填料：以粒度不太細的體質(zhì)顏料為佳，粒子細，每單位容積內(nèi)粒子的數(shù)目大，容易看到表面的粉化現(xiàn)象，這實際上是顏料與基料的面積增大，耐候性變差的結果。另外大粒徑粒子不易運動，也會減少浮色發(fā)花現(xiàn)象，小粒徑粒子會有助于提升涂膜的遮蓋力及手感性，并降低沉淀傾向。

a) 煅燒高嶺土：良好的遮蓋性能，優(yōu)異的懸浮性和抗吸潮、抗沖擊性。分水洗與煅燒型。

b) 云母粉：增強涂膜，抗污染、抗紫外線。

c) 硅灰石粉：部分干遮蓋力，硬度好，抗紫外線。

d) 在高性能外墻面涂乳膠漆配方中，我們并不十分推薦使用碳酸鈣，因其易在涂膜表面起“白霜”，一般只用于底涂或中涂乳膠漆配方中。但目前配方中基本上都在使用。

4、外墻乳膠漆配方中我們一般不使用輕質(zhì)碳酸鈣和滑石粉。特殊要求的配方可以考慮酌情使用，因為易風化，耐候性不佳。

5、硫酸鋇：分重晶石粉與沉淀型硫酸鋇。因比重大不易分散，較少使用。因其低吸油量及具有部份遮蓋作用，耐候性也不錯，故在某些配方中酌情使用或復配使用。

6、我們在外墻高PVC配方中使用8％金紅石鈦白、10％煅燒高嶺土、15%的硅灰石粉、12％的重質(zhì)碳酸鈣，在低PVC白色外墻漆配方中使用17％金紅石鈦白、5％云母粉、5%高嶺土、10%硅灰石粉（占涂料總量），各項性能優(yōu)異。調(diào)色基礎漆配方另有要求。

四、增稠劑的選擇:

1、 在外墻乳膠漆中，我們建議不使用HEC類增稠劑或少量使用HEC。有實驗證明：用HEC增稠的涂料漆膜致密性不如用HASE類和HEUR類增稠的涂料漆膜，所以漆膜的抗水性會降低；另就HEC會導致輥筒印或刷痕、接茬現(xiàn)象等，漆膜的豐滿度也不高，施工過程中易飛濺。

2、 我們推薦使用GR-60、GR-935、GR-8W和GR-2020用于外墻乳膠漆中。

a) GR-60陰離子堿活化丙烯酸型觸變型增稠劑，用量低，極強抗沉降效果，提高成品漆貯存穩(wěn)定性，從而解決分層、沉淀的問題。

b)GR-935陰離子疏水堿活化丙烯酸締合型增稠劑，用量低，獨特的自身內(nèi)部交聯(lián)締合機理使產(chǎn)品在靜止狀態(tài)(剪切率為零)時具有極高的屈服值，對水相、乳液、顏填料都成締合橋式鏈接，有助于解決涂料分水及浮色發(fā)花問題。

c) GR-8W符合零、低VOC環(huán)保要求，具有一定觸變型，可有效提高涂料在低、中剪切速率下的粘度；GR-8W展色性極優(yōu)，色差值(△E)極低，可有效解決因加入色漿后導致stomer粘度(KU)下降的問題，特別適合在色漆中使用。

c) GR-2020有出色的增稠流平效果，具備較高中剪及高剪粘度，提供優(yōu)異開罐效果和干膜豐滿度，可將施工過程中的飛濺改善至低。

3、 色漆中，色漿的加入能引起涂料粘度的降低，尤其是HEUR類增稠劑對色漿為敏感，所以不能單獨用HEUR類作為基礎漆的增稠劑，即使在半光和高光乳膠漆中也要加入適量的HASE類增稠劑，我們推薦用GR-935或GR-615搭配GR-8W及GR-2020類增稠劑使用。

4、 我們在高、中、低PVC外墻配方中根據(jù)情況（選）或使用0.5‰－1‰的HEC纖維素（可選加或不加），1‰GR-HV2或GRB，1‰－2‰GR-60、2‰－3‰GR-935和2‰-3‰GR-8W、2‰-3‰GR-2020（占涂料總量），調(diào)整配方使涂料的低、中、高剪切粘度較均衡。48小時后，粘度趨于穩(wěn)定。

五、合成乳液的選擇:

1、從漆膜光澤度、透氣性及耐候性等方面考慮，乳液含量一般控制在涂料總量的20％～60％不等。

2、 外墻乳膠漆配方中我們一般很少推薦使用苯丙乳液，在耐候性要求不太高的場合(如底漆和中涂漆配方中)，我們建議將性能優(yōu)異的苯丙與純丙乳液搭配使用。

3、 外墻乳膠漆中耐候性和耐沾污性一直是為關注的，而這兩項性能主要由合成乳液提供，所以我們在選擇乳液時，玻璃化溫度(Tg)及低成膜溫度(MFT)之間的平衡是必須考慮的。

4、HEUR類增稠劑的增稠效率取決于配方中分散粒子(即合成乳液)的性質(zhì)和濃度。對于纖維素類增稠劑的配方來說，可互換使用不同的乳液，而對于HEUR型增稠劑，換用不同的乳液，粘度卻發(fā)生了廣泛的變化。我們在實驗中觀察到，在有些疏水性強的乳液體系中(如巴德富的RS-2204乳液，,增稠劑的用量比親水性乳液體系中用量少得多）。

5、我們在外墻中、高PVC配方中用巴德富集團的苯丙乳液RS-998A(占涂料總量的10％)和巴德富的純丙乳液RS-2806(占涂料總量的10％)混合使用，在外墻低PVC配方中使用巴德富的純丙乳液RS-2806(占涂料總量的40％)，當然，也可根據(jù)具體情況選擇：單獨或復配使用RS-998A、RS-2204、外墻王、RS-2806等，所制涂料綜合性能均非常優(yōu)異。

六：問題思索:

1、 耐候性是外墻乳膠漆重要的性能之一，但由于檢測時間長、測試儀器昂貴，到目前為止還沒有很好的檢測方法，因此它是涂料生產(chǎn)廠家難把握、容易出現(xiàn)質(zhì)量問題的指標。引起耐候性差的原因常有以下幾種:

a) 顏料的化學結構和晶型不適宜；

b) 顏料的粒徑太小；

c) 涂料內(nèi)乳液的耐候性太差；

d) 涂料顏料的粒徑體積濃度過大；

e)用到品質(zhì)不穩(wěn)定的乳液；

f)用到劣質(zhì)顏填料。

2、影響漆膜質(zhì)感的情況下，外墻乳膠色漆中的填料較粗可提高耐候性能，原因是粗顆填料表面積小，所需的基料少，其臨界PVC較大，故允許涂料可采用高的PVC體系仍不會超過CPVC，涂膜仍有很好的耐候性。

3、耐水性對于外墻乳膠漆來說和耐候性同等重要，無論是高PVC還是低PVC外墻。

a) 首先應選擇抗水型分散劑，GR-2500由于引入了疏水基團，不僅改善了抗水性，還改善了有機無機顏料、填料之間的偶聯(lián)，空間位阻作用可改善顏填料儲存穩(wěn)定性。

b) 增稠劑具有類似于表面活性劑的性質(zhì)，以致制成的乳膠漆或多或少具有水敏感性，其主要表現(xiàn)是濕附著力的降低和漆膜早期遇雨時更大的起泡傾向，其部分成因可能是增稠劑傾向于在成膜中聚集在基材界面上。一般選擇原則（竟爭吸附原則）：以GR-2500為主體系，配GR-8W+GR-935；若以GR-5040為主體系，配GR-935+GR-8W（前者為主增稠劑）。

c) HASE和ASE類增稠劑均為陰離子型，比非離子型更為水敏感，這限制了其在外用漆中的應用，特別是在粉化舊漆膜上的涂用。所以我們在外墻漆配方中推薦使HEUR類(如GR-8W和GR-2020)增稠劑，HEUR屬于非離子型增稠劑，且增稠到相同粘度用量比HASE類用量少，且HEUR類是增稠劑中對漆膜抗水性影響小的一類。

七、外墻乳膠漆參考配方:單位/克

1、外墻高PVC乳膠漆(分散劑用GR-2500和GR-5040,增稠體系用GR-935與GR-8W)

材料名稱

高速分散10分鐘后，過砂磨，洗機并入后，調(diào)慢攪拌速度，加入下列：

2、 配方常數(shù):

干涂膜厚度: 35uM      涂料理論密度: 1.41KG/L     涂刷面積: 10.69M2/KG

質(zhì)量固體含量: 55.57%    體積固體含量: 37.41%     顏基比: 4.28:1

PVC: 57.75%         對比率: 0.95       耐擦洗次數(shù): >5000次

耐水性: 96小時無異常      耐堿性: 48小時無異常       PH值: 8.8

流動性: 優(yōu)異         開罐效果: 無分層,攪動滯后感好

3、粘度及熱貯存穩(wěn)定測量:

                     60rpm               6rpm               stomer

隔夜測量:      3200cps            13500cps        96KU

50℃/15天:    3600cps            14000cps         97KU

50℃/30天:    4000cps          14800cps           98KU

4、外墻低PVC乳膠漆(分散劑用GR-2500和GR-5040,增稠體系用GR-8W與GR-2020)

材料名稱

5、 配方常數(shù):

       干涂膜厚度: 35uM      涂料理論密度: 1.31KG/L  涂刷面積: 12.20M2/KG

       質(zhì)量固體含量: 56.71%  體積固體含量: 42.72%   顏基比: 1.88:1

       PVC: 34.68%        對比率: 0.95        耐擦洗次數(shù): >10000次

       耐水性: 96小時無異常     耐堿性: 48小時無異常     PH值: 8.8

       流動性: 優(yōu)異        開罐效果: 無分層,攪動滯后感好

6、粘度及熱貯存穩(wěn)定測量:

                             60rpm               6rpm                    stomer

隔夜測量:             2800cps           12000cps               93KU

50℃/15天:            3000cps            13000cps             94KU

50℃/30天:            3500cps            13800cps             95KU

7、HEUR聚氨酯(PU)類增稠劑的使用:

A. HEUR類增稠劑主要是跟乳液締合，所以首先應選擇與HEUR類增稠劑締合作用強的合成乳液。

B. HEUR類增稠劑本身的粘度較高，添加時應將其用醇類溶劑（我們推薦Texanol）稀釋，以便于添加和減少不必要的浪費。

C. 在使用HEUR類增稠劑時，二醇類添加量會降低增稠效果，其中丙二醇較乙二醇對增稠的負面影響還要略高；HEUR類增稠劑本身傾向于延長漆膜的開放時間，所以可適當減少二醇類濕邊助劑的用量。

D. 表面活性劑因含有親水、親油基，故也具有非特定的憎水締合能力，可能與HEUR類增稠劑在乳液離子表面或其他分散相表面競爭吸附有關，也有可能與HEUR類增稠劑一起形成膠束或聚集體。陰離子和高HLB值的表面活性劑會降低締合型增稠劑的低剪及中剪粘度。

E. 使用HEUR類增稠劑，常常容易導致涂料產(chǎn)生分水，即在貯存中涂料表面自然產(chǎn)生一層透明液體。通常在幾月或幾天后出現(xiàn)這種現(xiàn)象，但也有可能在幾個小時后就發(fā)生。這在涂料字典中稱“脫水收縮”(SYNERSIS)，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要因素有：

a) 分散劑的種類：應選用丙烯酸類共聚物分散劑。

b) 潤濕劑的種類與用量：根據(jù)不同乳液選用不同HLB值的潤濕劑。

c) 添加方式：在乳液加入前加到體系中，以保障增稠劑分散均勻。

d) 其他增稠劑的配伍性：應選用能賦予體系屈服值較高的增稠劑。

e)色漿的選用（因色漿會含有大量的分散劑和潤濕劑，以及本醇類助溶劑）。

6. 我們在配方中選用了合適的潤濕分散劑，改變了添加方式，使用高屈服值較高的增稠劑GR-60、GR-615、GR-935；GR-8W、GR-12W等與GR-2020搭配使用，成品漆樣在50℃烘箱內(nèi)貯存30天后，觀察體系無浮水。

八、結論：

在外墻乳膠漆配方中，我們一直在選擇一些性能突出的水性涂料助劑以解決涂料在貯存和施工過程中的諸多問題。在實驗室里，我們專門針對HEUR類增稠劑和分散劑及HASE類增稠劑的搭配使用，進行了一系列對比實驗。我們希望我們的分散劑、增稠流平劑等助劑產(chǎn)品，能被廣大涂料生產(chǎn)廠家認同和應用，同時我們也希望涂料廠家在使用這些助劑的過程中，能及時將使用中的感受與問題反饋給我們。我們盡量做到我們所推薦的產(chǎn)品更適合涂料廠家的使用，以便我們產(chǎn)品能在涂料中發(fā)揮更加出色的性能！另外，優(yōu)質(zhì)的涂料必須根據(jù)市場需求進行性能、指標、配方設計并應用測試、評估才行，選好乳液、助劑、顏料、填料等，從而構建基礎配方，進行逐步優(yōu)化，直至達到要求。