乳胶漆基础知识手册剖析.pdf

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1、1 乳胶漆基础知识培训手册 第一部分乳胶漆概述 一 乳胶漆的组份及其作用 乳胶漆主要是聚合物颗粒水分散体和颜料颗粒水分散体的混合物，但仅此两者很难成为优 质的涂料。没有好的施工性能就得不到好的漆膜，必须添加各种助剂才能达到所要求的施工性 能和成膜质量。乳胶漆的主要组份列出如下： 乳液：醋丙纯丙苯丙等。 颜填料：着色体质防锈特殊 功能颜料等 稀释剂：水 助剂：润湿分散剂、消泡剂、增稠剂、防腐剂、防霉剂、成膜助剂、PH 值调节剂、冻融稳定剂等 以下对乳胶漆中的各个组份分别加以说明： 1 乳液 作用：抓住颜填料，附着在墙体上形成涂膜，是最主要的成膜物质，提供涂层基本物理性能及 各种耐受性（比如说：耐

2、水性、耐碱性、耐候性、耐沾污性。），我们圣邦公司主要的成膜物 质就是马铃薯改性淀粉， 乳液是在表面活性剂存在下进行聚合反应所制备的聚合物水分散体。乳液聚合物的分子量 高，并且分子量分布狭窄，所以作为涂料的成膜物有较好的机械性能。 涂料用聚合物乳液品种主要有三大系列，即醋酸乙烯均/共聚物（醋丙）乳液，（甲基）丙烯酸 酯（纯丙）共聚物乳液，以及苯乙烯-丙烯酸酯共聚物（苯丙）乳液。其中纯丙乳液多用于外墙 涂料，而醋丙乳液用于内墙涂料较多，而苯丙既可用于内墙，也可用于外墙（苯乙烯含量多的 用在内墙多一点，苯乙烯含量少的用在外墙多一点，因为苯乙烯含量多的苯丙耐黄变比较差， 这样耐候性就不太好）。 乳胶漆

3、 2 乳液中的胶粒具有巨大的表面积，并以极细的微粒分散于水中，只要具备成膜的一般条件， 离散的聚合物粒子就相互靠近成膜。图1简要说明了乳液体系成膜的过程。 图1 乳液体系成膜机理 2 颜料 作用：提供遮盖力及色彩，体质颜料还有调节粘度、防潮、增量等作用 颜料按其用途可分为五类：着色颜料、体质颜料、防锈颜料、特殊颜料与功能颜料。本文 将着重讲述乳胶漆中常用的白色颜料及体质颜料。 2.1 白色颜料 钛白粉 钛白粉，又名二氧化钛，是最重要的白色颜料，其分子式为TiO2，是一种稳定的白色化合 物，对大气中各种化学物质稳定，不溶于水与弱酸，微溶于碱，耐热性好。二氧化钛具有优良 的颜料品质，由于它的折射率

4、比一般白色颜料高，对光的吸收少，而散射能力大，使其具有非 常好的光学性能，表现在光泽、白度、消色力、遮盖力都好，是涂料中应用最广泛的白色颜料。 涂料工业中所用二氧化钛有两种结晶体：锐钛型和金红石型。金红石型二氧化钛在遮盖力、 消色力、耐候、耐粉化等各方面均优于锐钛型，因此高档涂料中一般选用金红石型，国产锐钛 型钛白粉由于粒子硬、分散困难，多用于低档涂料中。 立德粉 立德粉又名锌钡白，是硫酸钡和硫化锌的等摩尔数化合物。立德粉遮盖力仅相当于钛白粉 的2025%，且在阳光下有变暗的现象，其原因是含有氯化锌杂质及水份。立德粉一般用于室内 3 装饰涂料，由于产品本身受大气作用不稳定，不适宜制造高质量户外

5、涂料。 2.2 体质颜料 体质颜料又称填料，其颜色、着色力、遮盖力等方面均无法与着色颜料相比。除了降低涂 料成本以外，体质颜料还可改善涂料施工性能，提高颜料的悬浮性和防流挂性，并提高色漆涂 膜的耐水性、耐磨性和耐温性等。常用体质颜料有以下一些品种： 碳酸钙 碳酸钙的化学成分为CaCO3，用于涂料工业的有天然的和人工合成的两种，天然产品称重 体碳酸钙（重钙），人工合成的称为轻体碳酸钙（轻钙）。碳酸钙为碱性颜料，其PH值在 9左 右，不宜与不耐碱的颜料共用，却可在乳胶漆中起缓冲作用。碳酸钙价格较低，性能又较稳定， 是涂料中最常用的体质颜料，既能降低涂料成本，又可起到骨架作用，可以增加涂膜厚度，提

6、高机械强度、耐磨性、悬浮性，中和漆料酸性。在需要消光的情况下可大量使用，多用于制备 平光漆，半光漆。 滑石粉 滑石粉的主要化学成份为3MgO 4SiO2H2O，外观为白色有光泽粉末，是一种天然产品， 滑石粉 PH值为 9.09.5，在涂料中不易下沉，并可使其它颜料悬浮，即使下沉也非常容易重新搅 起。在漆膜中，滑石粉可吸收拉伸应力，减少裂缝和空隙产生的可能，因此既适用于室外漆， 也可适用于耐湿、耐磨漆中。其缺点是易粉化，因此在涂料中应与其它颜料共同使用。低档漆 中滑石粉可用粒度为700目的，而高档漆中粒度要求在1500目以上。 高岭土 高岭土主要成份是Al2O32SiO2 2H2O，外观为白色粉

7、末，质地松软洁白，用于漆膜中可 改进悬浮性，防止颜料沉降，并增强漆膜硬度。 近年来发现超细体质颜料可提高钛白粉或其它白色颜料的遮盖能力，是由于光的散射受颗 粒大小的影响。钛白粉发挥最大遮盖效率的料度范围应在0.2-0.4 m，选择同样粒度范围的高岭 土可提高钛白粉的遮盖力。 硅灰石 硅灰石化学成份为硅酸钙，有天然和合成两种产品。天然硅灰石为极明亮的白色粉末，PH 值为 9.9，是种碱性颜料。用于醋酸乙烯中可作缓冲剂，防止PH值偏离合理的碱性。人工合成产 品为水合硅酸钙，呈现一定程度的遮盖能力，改善潮湿条件下的耐磨性，有较高的平光效应， 主要用于内墙平光涂料。 3 水 作用：蒸发或挥发，调节粘度

8、和流动性。 4 助剂 作用：保持涂料的贮存稳定性，改善成膜性及涂料外观装饰性。改善涂料制备的工艺要求和施 工性能。 二 乳胶漆生产工艺简介 4 乳胶漆的生产过程一般分为四个步骤：分散、砂磨、调漆和过滤包装，如图2所示。 2.1 分散 1）在分散容器中加入溶剂（即水）。 2）加入分散剂、润湿剂、消泡剂等助剂，使其溶解。 3）加入颜料和填料后。高速分散至细度达到要求。 几个影响因素： 叶轮大小叶片应占容器直径的1/3 到1/2 ，1/3 较为理想。 叶片直径过大会导致涂料中带 入的空气较多，使消泡剂用量加大。 浆料粘度浆料应在一定粘度下分散，这样粒子互相碰撞机会较多，达到最 图2 乳胶漆生产工艺流

9、程图 佳分散效果。为达到适当的粘度，可在加入颜填料之前加入增稠剂或减小水的用量。 分散速度根据浆料粘度而定，浆料搅动的形状呈一浅盘状为佳。一般分散叶轮线速度 约为 20-30米/秒，过低分散效果不佳，过高则浆料飞溅并消耗功率。 细度要求中高档乳胶漆30-40m ，低档乳胶漆50-60m 。 分散时间一般为 20-30 分钟。 2.2 砂磨 若不能分散至要求细度，则需进行砂磨。 2.3 调漆 1）分散或者砂磨好后的浆料，加入乳液和其余助剂，剩余的水，通过增稠剂来增稠至所需要的 5 粘度，然后取样送检。 调漆过程要注意乳液的化学稳定性和机械稳定性，分别说明如下： 乳液的化学稳定性 乳液的机械稳定性

10、 加入乳液后的漆料应尽可能采用低速搅拌混合，搅拌速度应控制在400r/min以下，否则 可能使乳液破乳。 2.4 净化包装 经检验合格的产品经过滤，除去杂质及粗粒，然后包装为成品。 前已提及，乳胶漆实际上是颜料水分散体和聚合物水分散体的混合物，这两者本身都已含 有多种表面活性剂，再加上为了赋予涂料良好的施工和成膜性能又添加了多种助剂，乳胶漆是 非常复杂的体系，因此在制备过程中投料次序显得特别重要。由于原料与配方的多样性，投料 顺序会有一定差异。典型的投料次序如图3所示： 6 第二部分乳胶漆主要性能的检测 一 密度 定义：单位体积涂料的重量，以g/ml表示。 测试程序（参见图4、图 5）： 以蒸

11、馏水校准比重杯的体积； 称重并记录清洁比重杯的质量； 调节比重杯和待测涂料至规定温度； 将涂料样品装入比重杯，避免带入气泡； 盖上盖子，拭净溢出涂料； 称重并记录装满涂料的比重杯的质量。 图4 比重杯示意图图5 比重测量示意图 计算方法： = (m1-m0)/V m0空比重杯的质量， g； m1比重杯和涂料的质量， g； V试验温度下比重杯的体积，ml。 二 细度 细度主要是衡量色漆或浆料内颜料颗粒的大小和分散程度，以m表示。涂料细度是产品 的内在质量之一，对成膜质量、漆膜光泽、耐久性、贮存稳定性有很大影响。颗粒细、分散程 度好的色漆，颜料润湿性好，颜料颗粒间未被漆料充满的空间少，这样制得的漆

12、膜颜色均匀， 表面平整，光泽好，且在贮存过程中颜料不易发生沉淀、结块等现象，提高了贮存稳定性。 目前世界各国基本上都采用刮板细度计来测定研磨细度，测试原理完全相同，仅在刮板的 大小、材质、刻度及读数的精度方面有所差别。刮板细度计是一块带有楔形沟槽的磨光平板， 7 槽边有刻度线；另有一刮刀， 两边均磨光 （如图 6所示） 。使用时， 将试样滴入沟槽的最深部位， 然后用刮刀垂直接触平板，以适宜的速度把漆拉过槽的整个长度（如图7所示），立即用 30角 度对光观察沟槽中颗粒均匀显露的位置，即为该试样的细度。 图 6 刮板细度计示意图图7 细度测量方法示意图 刮板细度计目前的发展趋势是采用双槽式，以便被

13、测试样与标准样品可同时进行比较实验， 或在一次试验中，可同时获得被测试样二个平行的测试数据。 三 粘度 粘度是涂料产品的重要指标之一，是测定漆料中聚合物分子量大小的可靠方法。在制漆过 程中粘度必须严格控制，有些漆料稍一疏忽就会导致粘度过大，甚至胶化。同样，在涂料施工 时，粘度过高会使施工困难，漆膜流平性差；粘度过低会造成流挂，及漆膜较薄等弊病。目前 涂料工业中最常用的粘度剂测定仪器有两种主要类型：流出型粘度计和旋转粘度计。 图8 ISO流量杯示意图图9 布鲁克 -菲尔德粘度计 流出型粘度计主要包括涂-1杯粘度计，涂-4杯粘度计和 ISO流量杯等。涂 -1杯粘度计用于测 定条件粘度不低于20秒的

14、涂料产品，涂-4杯粘度计用于测定条件粘度不高于150秒的涂料产品。 由于容积大，流出孔粗，清洗、操作均较方便，但流出型粘度计不适于测定明显的非牛顿流体。 为了提高流动的稳定性，也为了统一各国流出杯的尺寸，以便在测定数值方面可相互比较，ISO 组织已提出了改进后的ISO流量杯， 其形状如图 8所示。ISO流量杯壹套共 3个，流出孔径分别为： 3mm，4 mm和6 mm，以分别适用于不同的测试范围。 测试程序为：将流出孔堵住，倒入测试样品，调整粘度计和待测涂料至所需温度（国标及 8 ASTM 标准中均为 232）。把干净玻璃板压在杯的上边缘，并将表面多余液体挤至杯外槽中。 水平移开玻璃板，松开流出

15、孔，同一时间按下秒表，当液体流第一次断开时按停秒表。 一般高粘度液体和粘稠的色漆、乳胶漆等都具有非牛顿流动性质，旋转粘度计能很好地测 定非牛顿型液体在不同转速（剪切速率）时的粘度变化情况，也可用来研究非牛顿型流体的流 变性（图 9所示为布鲁克-菲尔德粘度计）。乳胶漆类涂料，大多采用STORMER 粘度计。它有两 个短的平桨叶，测定在200r/min或在 27-33S内转 100转所需的负重 ,其结果以 Kreb Unit(KU) 来表 示。 四 贮存稳定性 表2 沉降的性质和级别评级 等 级产品情况 10 与初始状态相同，没有什么变化 8 铲刀面横向移动没有明显阻力，有轻微沉淀粘住铲刀 6 铲

16、刀能以自重通过沉淀物下降到底部，铲刀面横向移动有一 定的阻力，部分结块粘住铲刀 4 以铲刀自重不能通过结块下降到底部，铲刀面横向困难，以 铲刀刃移动有轻微阻力，用铲刀能容易地恢复均匀的悬浮液 2 铲刀面横向移动有很大的阴力，铲刀刃移动有一定的阻力， 仍然能恢复成均匀的悬浮液 0 结块很硬，用铲刀搅动不能恢复成均匀的悬浮液，甚至于把 上层清液倒出后也恢复不了 贮存稳定性指涂料产品在正常的包装状态和贮存条件下，经过一定的贮存期限后，产品的 物理、化学性能仍能达到原规定的使用要求。目前贮存稳定性的测定基本上分为两类： 自然条件贮存通常指在仓库条件下的存放，因各地仓库的设施和条件不同，无法作出统一 规

17、定。标准条件则按 ISO规定为 232,按产品规定的贮存期限,贮存 6-12个月 后，再检查各项性能，以此作为仲裁性试验。 人工加速贮存常采用升温方法贮存，温度最高以50为宜，若继续提高温度与正常贮存所 得的结果差距较大，且会引起某些副作用。试样贮存至规定期限后，首先开 盖检查是否有结皮，容器腐蚀及腐败味等，按下列六个等级分：10=无， 8= 很轻微，6=轻微，4=同等，2=较严重，0=严重。然后用一把漆用调刀 （长 100mm, 刀头宽 20mm， 重30g）对沉降程度进行检查，按表 2来评价沉降的性质和级别。 五 流平性 流平性的定义是涂料施工后，漆膜由不规则、 不平整的表面流展成平坦而光

18、滑表面的能力。 9 涂膜的流平是重力、表面张力和剪切力的综合作用的结果，因此流平的前提是涂料能否润湿工 件表面，并具有一定的流动性，这就与涂料的组成、性能和施工方式等有关。评价涂料的流平 性能常用流平/流挂测试器（见图10），在涂料从涂上到干燥的一段时间内作出简单的流平和流 挂比较测试。 图 10 流平流挂测试仪 流平特性： 为了测试流平倾向，用测试器的流平测试面将涂料涂于平整底材上（测试纸），可 得到 5对不同漆膜厚度的条纹。保持测试纸在水平位置上，观察与对条纹并拢情况 （参见图 11）。 流挂趋势： 用测试器的流挂面涂布涂料，可得到10道不同漆膜厚度的条纹。涂布后立即将测试 纸放于垂直位置

19、（薄的漆膜在上方），涂料条纹必须保持水平，从条纹并拢的漆膜 厚度评价流挂的倾向（参见图12）。 注意： 在恒定温度下进行测试 测试纸垂直放置并避免任何震动 用相同时间下进行评价 图11 流平性评价示意图图12 流挂性评价示意图 六 遮盖力 将色漆均匀地涂刷在物体表面上，使其底色不再显现的能力称为遮盖力，一般用两种方式 10 来表示：遮盖单位面积所需的最小用漆量，以g/m 2表示；或遮盖住底面所需的最小湿膜厚度， 以 m表示。 漆膜对底材的遮盖能力，主要取决于漆膜中的颜料对光的散射和吸收的程度，也取决于颜 料和漆料两者的折光率之差。同样重量的涂料产品在相同的施工条件下，遮盖力高的可比遮盖 力低的

20、产品涂装更多的面积。 图13 黑白玻璃格板图14 梳规示意图 最常用的遮盖力测试方法为单位面积重量法：采用一块黑白间隔的玻璃板（或纸板，如图 13所示）。用漆刷将涂料均匀、快速地涂上，直到看不见黑白格为止。将所用涂料量称重，然 后按下式计算即可得出遮盖力（以湿膜计）。 X = 10 4（ W 1-W2）/ S = 50（W1-W2） 式中： W1 涂刷前盛有涂料的杯子和漆刷的总质量，g; W2 涂刷后盛有涂料的杯子和漆刷的总质量， g; S 黑白格板涂漆的面积，国标中为200cm 2。 七 漆膜厚度 涂料检验过程中，漆膜厚度是一项很重要的控制指标。在涂料物理性能及耐受性等的测试 中，均需将涂料

21、制成试板，在一定的膜厚下进行比较。在施工应用中，涂装的漆膜厚薄不匀或 厚度未达到要求均将对涂层性能产生很大影响。 图15 梳规局部放大图 湿膜厚度的测定 11 最常见的是梳规，是一种可随身携带的金属或塑料片，形状为正方形或矩形、六边形，如 图14、15所示。每一边的两端都处于同一水平上，而中间各处则距水平面有依次递升的不同间 隙。使用时将其垂直接触于试验表面，这样将有一部分齿被漆膜沾湿。湿膜厚度为沾湿的最后 一齿与下一个未被沾湿的齿之间的读数。 干膜厚度的测定 磁性法底板必须为钢铁或铝板、铜板 机械法千分尺或显微镜法 图16 显微镜法测定漆膜厚度图17 漆膜厚度读数方法 目前 ISO2808漆

22、膜厚度测定标准的显微镜法，已被推荐为机械法漆膜厚度测定的仲裁方法。 其测试原理如图16、17所示。该法是用一定角度的切割刀具将涂层作一V形缺口直至底材，然 后用带标尺的显微镜测定a和 b的宽度，再换算成漆膜实际厚度a、b。若标尺的分度已通过 标准系数换算成相应的微米数，可从显微镜中直接读出漆膜的实际厚度。 图19 划格法附着力等级的评定 附着力评级标准 0 切割边缘完全平滑，无一脱落 1 在切口交叉处涂层有少许薄片分离，但划格区受影响明显不大于5% 2 切口边缘或交叉处涂层脱落明显大于5%，但受影响明显不大于15% 图 18 划格法测定附着力 0 1 2 3 4 面漆 底漆 基材 12 3 涂

23、层沿切割边缘部分或全部以大碎片脱落或在格子不同部位上，部分或全部脱落，明显大于 15%，但受影响明显不大于35% 4 涂层沿切割边缘大碎片脱落或一些方格部分或全部出现脱落，明显大于35%，但受影响明显 不大于 65% 八 附着力 附着力是指被涂物件表面通过物理和化学力的作用结合在一起的牢固程度。最常用的附着 力测试方法为划格法和划圈法。 划格法 如图 18所示，采用多刃切割刀具在漆膜上划出格状切痕，将25mm宽透明胶带贴在整 个划格上，以最小角度撕下，结果根据漆膜表面脱落的比例确定（见图19所示）。 划圈法 采用附着力测定仪，针尖在漆膜上划出一定长度依次重叠的圆滚线图形，使漆膜形 成面积大小不同的七个部分。凡第一部位内漆膜完好者，附着力最好， 为1级。第二部位完好者， 为2级，依次类推。7级附着力最差，漆膜几乎全部脱落。 九 耐洗刷性 耐洗刷性是测定涂层在使用期间经反复洗刷除去污染物时的相对抗磨蚀性，对于建筑涂料 易被弄脏，需要经常擦洗，因此耐洗刷洗性就成为这些漆类很重要的一项考核指标。 测试一般都使用洗刷性试验机，如图20所示。试板用夹子固定后，刷子以固定频率在漆膜 表面上往复磨擦，同时不断滴加洗涤剂，试验连续进行至漆膜露底或按产品标准规定的次数进 行。 图 20 耐洗刷性测试仪