外墙乳胶漆配方设计

外墙平面乳胶漆配方设计思路一、序言：相对内墙乳胶漆而言，外墙乳胶漆在性能和配方组成上要更复...







外墙平面乳胶漆配方设计思路

一、 序言：        相对内墙乳胶漆而言，外墙乳胶漆在性能和配方组成上要更复杂，外墙乳胶漆一般多为色漆，所以要求更好的耐候性、耐水性、保光保色性。

分散剂、润湿剂和增稠剂是外墙涂料中不可缺少的助剂。缔合型增稠剂具有亲油亲水基团，有类似“ 聚合型表面活性剂”的作用，缔合型增稠剂与表面活性剂不仅产生类似的行为方式，而且还与相同或相似的组分发生相互作用。目前广泛采用的聚合物涂料分散剂实际上也是一种特殊类型的界面活性剂。分散剂和缔合增稠剂处于共同的水相介质并在颜料及乳液粒子表面有竞争吸附, 两者之间存在着复杂的竞合关系，它们的搭配组合是否合理直接影响乳胶漆的各项性能。

本文也会结合涂料漆墨大世界集团于2016年5月16日推出的（水性分散剂与增稠剂的选择和配伍）。


二、 分散剂的选择: 

1、 乳胶漆所用分散剂要选择具有偶联作用的抗水型分散剂为主并复配部份常规分散剂。
2、经实践证明：在外墙乳胶漆配方中，我们推荐使用抗水型分散剂GR-2500为主，并配GR-5040为辅。
a) GR-2500分散能力强，同时与体系极好的相容性，不会影响涂层光泽，属丙烯酸共聚物铵盐，避免了钠盐盐析的弊端；本身具有低泡性，并能有效的润湿疏水性的颜料表面，此分散剂即使添加过量也不会对体系产生不良影响。GR-2500是一种疏水性非离子型共聚物分散剂，成膜耐水性出色，也可作为成膜物；以空间位阻有效锚固基团作用稳定颜填料，HLB值低，可有效解决浮色与发花。

b)GR-5040是丙烯酸共聚钠盐，起到快速降粘、强化分散作用。

c)GR-109是非离子型润湿剂，HLB值较低，可有效解决浮色与发花。

3、我们在配方中分别使用6.0‰－8.0‰的GR-2500并复配2.0‰的GR-5040和2.0‰的GR-109于外墙中、高PVC乳胶漆配方中，展色性、耐水性、耐雨痕和后期粘度贮存稳定性优良。



三 、填料的选择:
1、 对涂膜的光泽度、透气性和耐候性的要求不同，外墙乳胶漆配方中颜填料一般控制 在涂料总量的20％-45％不等（外墙涂料配方固含要高于45%）。
2、颜料：
a) 白色颜料用金红石钛白粉，应根据色漆颜色的深浅调节钛白粉的添加量，深色漆钛白粉应少加或不加，一般添加量控制在0%-5%不等，（白色漆一般添加8%-20%）；不适宜添加锐钛型钛白粉和立德粉。也可制成含钛量为1%、15%的基础漆进行互调，普通或特殊要求白漆可根据实情单独配方。
3、填料：以粒度不太细的体质颜料为佳，粒子细，每单位容积内粒子的数目大，容易看到表面的粉化现象，这实际上是颜料与基料的面积增大，耐候性变差的结果。另外大粒径粒子不易运动，也会减少浮色发花现象，小粒径粒子会有助于提升涂膜的遮盖力及手感性，并降低沉淀倾向。
a) 煅烧高岭土：良好的遮盖性能，优异的悬浮性和抗吸潮、抗冲击性。分水洗与煅烧型。
b) 云母粉：增强涂膜，抗污染、抗紫外线。
c) 硅灰石粉：部分干遮盖力，硬度好，抗紫外线。
d) 在高性能外墙面涂乳胶漆配方中，我们并不十分推荐使用碳酸钙，因其易在涂膜表面起“白霜”，一般只用于底涂或中涂乳胶漆配方中。但目前配方中基本上都在使用。
4、外墙乳胶漆配方中我们一般不使用轻质碳酸钙和滑石粉。特殊要求的配方可以考虑酌情使用，因为易风化，耐候性不佳。

5、硫酸钡：分重晶石粉与沉淀型硫酸钡。因比重大不易分散，较少使用。因其低吸油量及具有部份遮盖作用，耐候性也不错，故在某些配方中酌情使用或复配使用。

6、我们在外墙高PVC配方中使用8％金红石钛白、10％煅烧高岭土、15%的硅灰石粉、12％的重质碳酸钙，在低PVC白色外墙漆配方中使用17％金红石钛白、5％云母粉、5%高岭土、10%硅灰石粉（占涂料总量），各项性能优异。调色基础漆配方另有要求。


四、增稠剂的选择:
1、 在外墙乳胶漆中，我们建议不使用HEC类增稠剂或少量使用HEC。有实验证明：用HEC增稠的涂料漆膜致密性不如用HASE类和HEUR类增稠的涂料漆膜，所以漆膜的抗水性会降低；另就HEC会导致辊筒印或刷痕、接茬现象等，漆膜的丰满度也不高，施工过程中易飞溅。
2、 我们推荐使用GR-60、GR-935、GR-8W和GR-2020用于外墙乳胶漆中。
a) GR-60阴离子碱活化丙烯酸型触变型增稠剂，用量低，极强抗沉降效果，提高成品漆贮存稳定性，从而解决分层、沉淀的问题。

b)GR-935阴离子疏水碱活化丙烯酸缔合型增稠剂，用量低，独特的自身内部交联缔合机理使产品在静止状态(剪切率为零)时具有极高的屈服值，对水相、乳液、颜填料都成缔合桥式链接，有助于解决涂料分水及浮色发花问题。

c) GR-8W符合零、低VOC环保要求，具有一定触变型，可有效提高涂料在低、中剪切速率下的粘度；GR-8W展色性极优，色差值(△E)极低，可有效解决因加入色浆后导致stomer粘度(KU)下降的问题，特别适合在色漆中使用。
c) GR-2020有出色的增稠流平效果，具备较高中剪及高剪粘度，提供优异开罐效果和干膜丰满度，可将施工过程中的飞溅改善至最低。
3、 色漆中，色浆的加入能引起涂料粘度的降低，尤其是HEUR类增稠剂对色浆最为敏感，所以不能单独用HEUR类作为基础漆的增稠剂，即使在半光和高光乳胶漆中也要加入适量的HASE类增稠剂，我们推荐用GR-935或GR-615搭配GR-8W及GR-2020类增稠剂使用。
4、 我们在高、中、低PVC外墙配方中根据情况（选）或使用0.5‰－1‰的HEC纤维素（可选加或不加），1‰GR-HV2或GRB，1‰－2‰GR-60、2‰－3‰GR-935和2‰-3‰GR-8W、2‰-3‰GR-2020（占涂料总量），调整配方使涂料的低、中、高剪切粘度较均衡。48小时后，粘度趋于稳定。


五、合成乳液的选择:
1、从漆膜光泽度、透气性及耐候性等方面考虑，乳液含量一般控制在涂料总量的20％～60％不等。
2、 外墙乳胶漆配方中我们一般很少推荐使用苯丙乳液，在耐候性要求不太高的场合(如底漆和中涂漆配方中)，我们建议将性能优异的苯丙与纯丙乳液搭配使用。
3、 外墙乳胶漆中耐候性和耐沾污性一直是最为关注的，而这两项性能主要由合成乳液提供，所以我们在选择乳液时，玻璃化温度(Tg)及最低成膜温度(MFT)之间的平衡是必须考虑的。
4、HEUR类增稠剂的增稠效率取决于配方中分散粒子(即合成乳液)的性质和浓度。对于纤维素类增稠剂的配方来说，可互换使用不同的乳液，而对于HEUR型增稠剂，换用不同的乳液，粘度却发生了广泛的变化。我们在实验中观察到，在有些疏水性强的乳液体系中(如巴德富的RS-2204乳液，,增稠剂的用量比亲水性乳液体系中用量少得多）。
5、我们在外墙中、高PVC配方中用巴德富集团的苯丙乳液RS-998A(占涂料总量的10％)和巴德富的纯丙乳液RS-2806(占涂料总量的10％)混合使用，在外墙低PVC配方中使用巴德富的纯丙乳液RS-2806(占涂料总量的40％)，当然，也可根据具体情况选择：单独或复配使用RS-998A、RS-2204、外墙王、RS-2806等，所制涂料综合性能均非常优异。

六：问题思索:
1、 耐候性是外墙乳胶漆最重要的性能之一，但由于检测时间长、测试仪器昂贵，到目前为止还没有很好的检测方法，因此它是涂料生产厂家最难把握、最容易出现质量问题的指标。引起耐候性差的原因常有以下几种:
a) 颜料的化学结构和晶型不适宜；
b) 颜料的粒径太小；
c) 涂料内乳液的耐候性太差；
d) 涂料颜料的粒径体积浓度过大；

e)用到品质不稳定的乳液；

f)用到劣质颜填料。

2、影响漆膜质感的情况下，外墙乳胶色漆中的填料较粗可提高耐候性能，原因是粗颗填料表面积小，所需的基料少，其临界PVC较大，故允许涂料可采用高的PVC体系仍不会超过CPVC，涂膜仍有很好的耐候性。
3、耐水性对于外墙乳胶漆来说和耐候性同等重要，无论是高PVC还是低PVC外墙。
a) 首先应选择抗水型分散剂，GR-2500由于引入了疏水基团，不仅改善了抗水性，还改善了有机无机颜料、填料之间的偶联，空间位阻作用可改善颜填料储存稳定性。
b) 增稠剂具有类似于表面活性剂的性质，以致制成的乳胶漆或多或少具有水敏感性，其主要表现是湿附着力的降低和漆膜早期遇雨时更大的起泡倾向，其部分成因可能是增稠剂倾向于在成膜中聚集在基材界面上。一般选择原则（竟争吸附原则）：以GR-2500为主体系，配GR-8W+GR-935；若以GR-5040为主体系，配GR-935+GR-8W（前者为主增稠剂）。
c) HASE和ASE类增稠剂均为阴离子型，比非离子型更为水敏感，这限制了其在外用漆中的应用，特别是在粉化旧漆膜上的涂用。所以我们在外墙漆配方中推荐使HEUR类(如GR-8W和GR-2020)增稠剂，HEUR属于非离子型增稠剂，且增稠到相同粘度用量比HASE类用量少，且HEUR类是增稠剂中对漆膜抗水性影响最小的一类。


七、外墙乳胶漆参考配方:单位/克1、外墙高PVC乳胶漆(分散剂用GR-2500和GR-5040,增稠体系用GR-935与GR-8W)

余50kg备用

2、 配方常数:

干涂膜厚度: 35uM      涂料理论密度: 1.41KG/L     涂刷面积: 10.69M2/KG
质量固体含量: 55.57%    体积固体含量: 37.41%     颜基比: 4.28:1
PVC: 57.75%         对比率: 0.95       耐擦洗次数: >5000次
耐水性: 96小时无异常      耐碱性: 48小时无异常       PH值: 8.8
流动性: 优异         开罐效果: 无分层,搅动滞后感好

3、粘度及热贮存稳定测量:
60rpm               6rpm               stomer
隔夜测量:      3200cps            13500cps        96KU
50℃/15天:    3600cps            14000cps         97KU
50℃/30天:    4000cps          14800cps           98KU

4、外墙低PVC乳胶漆(分散剂用GR-2500和GR-5040,增稠体系用GR-8W与GR-2020)

5、 配方常数:

干涂膜厚度: 35uM      涂料理论密度: 1.31KG/L  涂刷面积: 12.20M2/KG
质量固体含量: 56.71%  体积固体含量: 42.72%   颜基比: 1.88:1
PVC: 34.68%        对比率: 0.95        耐擦洗次数: >10000次
耐水性: 96小时无异常     耐碱性: 48小时无异常     PH值: 8.8
流动性: 优异        开罐效果: 无分层,搅动滞后感好

6、粘度及热贮存稳定测量:
60rpm               6rpm                    stomer

隔夜测量:             2800cps           12000cps               93KU
50℃/15天:            3000cps            13000cps             94KU
50℃/30天:            3500cps            13800cps             95KU

7、HEUR聚氨酯(PU)类增稠剂的使用:
A. HEUR类增稠剂主要是跟乳液缔合，所以首先应选择与HEUR类增稠剂缔合作用强的合成乳液。
B. HEUR类增稠剂本身的粘度较高，添加时应将其用醇类溶剂（我们推荐Texanol）稀释，以便于添加和减少不必要的浪费。
C. 在使用HEUR类增稠剂时，二醇类添加量会降低增稠效果，其中丙二醇较乙二醇对增稠的负面影响还要略高；HEUR类增稠剂本身倾向于延长漆膜的开放时间，所以可适当减少二醇类湿边助剂的用量。
D. 表面活性剂因含有亲水、亲油基，故也具有非特定的憎水缔合能力，可能与HEUR类增稠剂在乳液离子表面或其他分散相表面竞争吸附有关，也有可能与HEUR类增稠剂一起形成胶束或聚集体。阴离子和高HLB值的表面活性剂会降低缔合型增稠剂的低剪及中剪粘度。
E. 使用HEUR类增稠剂，常常容易导致涂料产生分水，即在贮存中涂料表面自然产生一层透明液体。通常在几月或几天后出现这种现象，但也有可能在几个小时后就发生。这在涂料字典中称“脱水收缩”(SYNERSIS)，产生这种现象的主要因素有：
a) 分散剂的种类：应选用丙烯酸类共聚物分散剂。
b) 润湿剂的种类与用量：根据不同乳液选用不同HLB值的润湿剂。
c) 添加方式：在乳液加入前加到体系中，以保障增稠剂分散均匀。
d) 其他增稠剂的配伍性：应选用能赋予体系屈服值较高的增稠剂。

e)色浆的选用（因色浆会含有大量的分散剂和润湿剂，以及本醇类助溶剂）。

6. 我们在配方中选用了合适的润湿分散剂，改变了添加方式，使用高屈服值较高的增稠剂GR-60、GR-615、GR-935；GR-8W、GR-12W等与GR-2020搭配使用，成品漆样在50℃烘箱内贮存30天后，观察体系无浮水。


八、结论：
在外墙乳胶漆配方中，我们一直在选择一些性能突出的水性涂料助剂以解决涂料在贮存和施工过程中的诸多问题。在实验室里，我们专门针对HEUR类增稠剂和分散剂及HASE类增稠剂的搭配使用，进行了一系列对比实验。我们希望我们的分散剂、增稠流平剂等助剂产品，能被广大涂料生产厂家认同和应用，同时我们也希望涂料厂家在使用这些助剂的过程中，能及时将使用中的感受与问题反馈给我们。我们尽量做到我们所推荐的产品更适合涂料厂家的使用，以便我们产品能在涂料中发挥更加出色的性能！另外，优质的涂料必须根据市场需求进行性能、指标、配方设计并应用测试、评估才行，选好乳液、助剂、颜料、填料等，从而构建基础配方，进行逐步优化，直至达到要求。

（备注：文中资料、数据详实，若有需求，请联系作者，见下方联系方式）



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