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消泡劑的預乳化及其在水性木器塗料中的應用

發布於:2017-09-12
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近年來,隨著世界大多數國家環保立法對 VOC 的嚴(yan) 格限製 及人們(men) 對自身健康及生活環境關(guan) 注度的進一步提高,水性木器塗料越來越受到社會(hui) 的認可與(yu) 青睞。水性木器塗料以水為(wei) 分散介質,使用過程中無有機溶劑揮發,有著優(you) 越的環保優(you) 勢。由於(yu) 體(ti) 係中存在著多種表麵活性劑,使得水性木器塗料容易產(chan) 生泡沫、不易消泡,這是行業(ye) 的共性難題。消泡劑的使用在很大程度上可以解決(jue) 泡沫問題,但其使用不當會(hui) 給水性塗料體(ti) 係帶來致命的縮孔問題。本研究針對水性木器塗料配方體(ti) 係,采用對高效消泡劑進行預乳化的方式,解決(jue) 了消泡劑的高效率與(yu) 難分散之間難以調和的矛盾。

原料和主要儀器

消泡劑 TEGO Airex 901W:工業(ye) 級,Evonik Tego Chemie GmbH;ACI -2902 乳液:工業(ye) 級,武漢安泰化學工業(ye) 有限公司; 陰離子乳化劑:工業(ye) 級,羅地亞(ya) 。

QBB 塗料型比重杯:37 mL/4 ℃,上海現代環境工程技術研究所;紅外線測溫儀(yi) : - 32 ~ 420 ℃,德國歐普士;Malvern Nano - ZS 粒徑分布儀(yi) :0. 6 nm ~ 6 μm,英國 Malvern 公司;高速分散機:0 ~ 20 000 r/min,德國 VMA - Getzmann;高壓均質機:0 ~150 MPa,加拿大 ATS;電子天平:0. 01 g,梅特勒 - 托利多儀(yi) 器(上海)公司;塗布器:75/100 μm,天津材料試驗機廠。

均質機

VMA 高速分散均質機

 消泡劑高壓均質液和水性木器塗料的製備

消泡劑高壓均質液的製備

消泡劑依據其存在形式大致可以分為(wei) 兩(liang) 類,一類是具有較高活性的油性消泡劑,消泡效率高,用量少,但與(yu) 水性體(ti) 係相容性較差,難以在水性體(ti) 係中分散,需要較高的剪切速率與(yu) 較長的分散時間;另一類是將上述高活性的消泡劑進行乳化處理,得到乳液型消泡劑,使之與(yu) 水性塗料體(ti) 係相容性有所改善,但是也要高剪切與(yu) 長時間的分散。針對上述 2 種不同情況,本研究中的高壓均質采取了不同的工藝手段,相容性較差的油性消泡劑在高壓均質時添加適當乳化劑和水,通過高壓均質將其處理成乳液,使其在細化的同時提高了與(yu) 水性體(ti) 係的相容性。而乳液型消泡劑為(wei) 了保證貯存的穩定性,體(ti) 係黏度較大,為(wei) 了保證較好的均質效果,需加水稀釋後再進行高壓均質。

 水性木器塗料的製備

首先在低速攪拌下向 ACI -2902 乳液中加入 pH 調節劑,隨後提高轉速加入成膜助劑、基材潤濕劑、消泡劑和增稠劑,添加增稠劑後再次提高轉速,使消泡劑分散均勻。

 性能測試

粒徑分布的測試

將高壓均質預處理後的消泡劑充分稀釋後,使用英國 Malvern 公司的 Nano - ZS 粒徑分布儀(yi) ,在25 ℃下測試,顆粒粒徑用 Z 均粒徑表示。

預處理後消泡劑相容性的測試

水性木器塗料製備階段,高速分散一段時間後,取出少量用塗布器在潔淨的玻璃板上塗 75 μm 的膜,觀察有無縮孔。有縮孔說明還沒有分散好,需要繼續高速分散;無縮孔說明已經分散均勻。分散時間短,說明相容性好,否則相容性較差。

高壓均質預處理後消泡劑持久消泡性的測試

利用高壓均質預處理過的消泡劑製備好水性木器塗料以後,在貯存不同時間後對水性木器塗料進行高速攪拌,使其體(ti) 係中產(chan) 生大量泡沫,攪拌結束後采用 QBB 塗料型比重杯法測試其密度隨時間的變化。密度按式(1)計算。

計算公式

式中:公司時試樣的密度;m—施加砝碼質量,g;t— 測定時的溫度,℃; 0. 01—密度的溫度修正係數;37. 00—比重杯在 4 ℃時裝入水的質量,g。

為(wei) 了減少環境因素對測量過程與(yu) 測量結果的影響,在實驗中密度的測試過程都是在恒溫 20 ℃下進行的,排除了因溫度變化而對密度產(chan) 生的影響。因此,本實驗直接用施加砝碼的質量 m,即試樣的質量來代替密度,表征消泡劑的消泡性。

將采用高壓均質預處理後的消泡劑製好的塗料在貯存第 2 d、第 9 d、第 16 d、第 23 d 的時候分別用比重杯法測其消泡性。測量時先將木器塗料高速攪拌 15 min,使之產(chan) 生一定的泡沫,然後每隔20 min 測量1 次,監測1 h 內(nei) 密度的變化,以此來表征消泡劑消泡性的好壞。