N E W B U I L D I N G M A T E R I A L S
0引言
内墙乳胶漆不断向环保型及功能型发展，环保型乳胶漆的主要方向为低VOC 、低气味、不含APEO 及甲醛；功能型乳胶漆主要发展方向为耐污渍、高硬度、抗划伤等。近年来，功能型涂料受到市场青睐，其中高硬度、抗划伤涂料的市场潜力巨大，因家居装修，墙面长期暴露在室内，家具移动、儿童玩耍、生活日常会对涂膜不定时的损伤，低硬度的墙面易出现凹陷、坍塌、划伤现象，高硬度的墙面漆市场需求逐年上升。 本文主要研究了高硬度耐划伤内墙涂料配方研制过程中遇到的几个难题：乳液、高硬度粉料、消泡体系、防冻剂的选择，具体分析了选择方法及要求。所制备的高硬度耐划伤内墙 磁力搅拌罐涂料的抗外物划伤能力强，可避免家庭日常对墙面的损伤，延缓墙面翻新时间，节约生活成本，减少反复涂装对资源的浪费，同时减少工业生产碳排放。
1
实
验
1.1原材料
实验所用原材料及生产厂家如表1所示。
1.2
主要仪器设备
高速分散机：BGD 740/2型；智能斯托默粘度计：BGD 186型；耐擦洗仪：BGD 526型；流平仪BGD 226/1型；涂层耐擦伤性测试仪：BGD 536型；铅笔硬度计：BGD 506/1型。
以上仪器均由标格达精密仪器（广州）有限公司生产。1.3
性能测试方法
产品常规性能测试：按照GB/T 9756—2018《合成树脂乳液内墙涂料》进行。
硬度和抗划伤性测试：按照GB/T 23999—2009《室内装饰装修用水性木器涂料》进行。
水性高硬度耐划伤内墙涂料的
制备及性能测试
陈均炽
（广东嘉宝莉科技材料有限公司，广东江门
529075）
摘要：通过优选高硬度乳液和高硬度粉料，研究了水性高硬度耐划伤内墙涂料的制备方法，探讨了聚合物乳液、高硬度粉料、消
泡剂、防冻剂对涂料性能的影响。结果表明，硅丙乳液RS-939W 用量为30%、优宝微长石粉X7用量为8%，有机硅消泡剂334与B199复配添加、防冻剂乙二醇与冻融稳定剂FT100复配添加，所制备的内墙涂料硬度达H 且抗划伤性能优良。
关键词：内墙涂料；高硬度；耐划伤中图分类号：TU56+1.61
文献标识码：A
文章编号：1001-702X （2020）12-0153-04
Preparation and performance test of water-borne high hardness scratch-resistant interior wall coatings
CHEN Junchi
双面针织机
（Carpoly Chemical Group Co.Ltd.，Jiangmen 529075，China ）
Abstract ：In this paper ，by optimizing high-hardness emulsion and high-hardness powder ，the preparation method of water-borne high hardness scratch resistant interior coating was studied ，and the influence of emulsion type ，high hardness powder ，de 原
foamer and antifreeze on the performance of the coating was determined.The results showed that when adding 30%silicone-acrylic emulsion RS-939W ，8%eupoxite X7，compound adding silicone defoamer 334with B199，and compound adding antifreeze ethylene
glycol with freeze-thaw stabilizer FT100，the hardness of prepared interior wall coatings were H ，and it had good scratch resistance.Key words ：interior wall coatings ，high hardness ，scratch resistance
收稿日期：2020-03-22；修改日期：2020-09-07
作者简介：陈均炽，男，1984年生，工程师，从事涂料及油墨研发工作。地址：广东省江门市蓬江区杜阮镇富绵南路，E-mail ：280613402@qq
。
新型建筑材料
2020.12
表1原材料种类及厂家
1.4实验配方（见表2）
表2
水性高硬度耐划伤内墙涂料的基础配方
1.5
生产工艺
水性高硬度抗划伤内墙涂料的生产工艺为：（1）在罐内加
入水、分散剂、消泡剂CF245、乙二醇，启动分散机，在低速500~700r/min 搅拌下，加入纤维素，润湿后再加AMP-95，待纤维素增稠后，进入下一阶段；（2）加入钛白粉、重钙、微长石粉、硅藻土，调节分散机转速至2000~2500r/min ，高速分散15~20min ，至细度≤60μm 。（3）降低转速至1500~2000r/min ，依次加入水、杀菌剂、乳液、流平剂、消泡剂B199和成膜助剂，中速分散10~15min ，至细度≤60μm ，用80目滤布过滤后出料。
2结果与讨论
水性高硬度抗划伤内墙涂料研发的重点是选择成膜物质
乳液、颜填料，同时包含体系助剂的配伍性消泡剂、防冻剂的搭配，成膜物质及颜填料为体系提供硬度、抗划伤性，消泡剂影响涂膜施工后的成膜效果，乙二醇影响配方中的VOC ，下面详细分析配方中对几种重要原料的筛选要求及方法。2.1
乳液种类的选择
聚合物乳液硬度与乳液的玻璃化温度T g 、交联密度、单体种类选择有关，低T g 乳液使用过程中，涂膜会出现发黏、低硬
度、易划伤等问题。本实验选择3种不同类型的6款市售乳液进行对比，分别为苯丙乳液、纯丙乳液、
硅丙乳液，测试乳液对涂膜硬度及耐划伤性能的影响，固定乳液用量为30%，粉料仅采用23%钛白粉、18%重钙、1.5%硅藻土，不添加高硬度填料微长石粉X7，以免粉料影响筛选高硬度乳液，试验结果如表3所示。
表3不同类型乳液对涂膜性能的影响
注：①硬度测试2B+表示硬度>2B ，但<B 。
由表3可见：
（1）6款乳液中，涂膜硬度较高的是硅丙乳液，其中硬度及抗划伤性最佳的是硅丙乳液1。硅丙乳液与丙烯酸类聚合物相比，分子链中含有Si —O ，较丙烯酸有机物中C —C 具有更低的表面能，制备的涂膜具有低表面能、高硬度的特点[1]。（2）乳液的玻璃化温度T g 接近，但硅丙乳液的硬度高于
纯丙、苯丙，硅丙乳液的涂膜光滑，表面能低。测试铅笔硬度时，涂膜阻力小，抗划伤性最佳，硬度与抗划伤性表现优。因此，本实验选用硅丙乳液1，涂膜硬度为HB ，抗划伤性好。2.2
高硬度填料的选择
试验选用几种高硬度粉料进行对比试验，W210、W610为刚性实心氧化硅铝陶瓷微球，具有耐磨性，高莫氏硬度，可广
原材料分散剂润湿剂消泡剂纤维素防冻剂AMP-95钛白粉重钙
质量份0.50.1
0.4~0.60.20.9~1.30.22310原材料高硬度填料硅藻土杀菌剂乳液流平剂成膜助剂乙二醇水
质量份4~121.50.230
0.52.50.6~1.321.6原材料名称型号厂家
分散剂SN5040诺普科润湿剂EH-9陶氏化学纤维素250HBR 亚什兰防冻剂乙二醇陶氏化学冻融稳定剂FT100索尔维pH 值调节剂AMP-95安格斯化学
钛白粉R-706杜邦
重钙1250目
广福建材
（蕉岭）精化有限公司微长石粉X7（D 90=16.2μm ）深圳优宝新材料科技有限公司
硅藻土Celabrite 美国赛力特杀菌剂AF203陶氏化学苯丙乳液1RS-939W 巴德富苯丙乳液2RS-969W 巴德富纯丙乳液1AC261P 陶氏化学纯丙乳液2DS22陶氏化学硅丙乳液1BLJ-KD96保立佳硅丙乳液2RS-996KD 巴德富流平剂RM2020陶氏化学成膜助剂COASOL290Plus
陶氏化学
钾长石80目随州市威龙矿业有限公司
实心陶瓷微珠
W210、W610
3M 公司
有机硅消泡剂334海川新材料科技有限公司
有机硅消泡剂B199深圳金兄弟矿物油消泡剂
CF245英国布莱克本
乳液
类型苯丙乳液1苯丙乳液2纯丙乳液1纯丙乳液2硅丙乳液1硅丙乳液2乳液T g /℃223420454522乳液固含量/%49.3247.8250.6749.5247.7748.3抗划伤性严重划伤轻微划伤严重划伤轻微划伤未划伤轻微划伤涂膜手感
一般
一般
一般
一般
光滑
光滑
APEO
不含不含不含不含不含不含涂膜硬度①
2B
2B+
2B
2B+
HB
B
陈均炽：水性高硬度耐划伤内墙涂料的制备及性能测试
154··
N E W B U I L D I N G M A T E R I A L S
表6
消泡剂用量对涂膜性能的影响
泛应用于建筑涂料；微长石粉X7由低含量游离SiO 2的长石精制而成，其颗粒坚硬有棱角，可提高涂
膜的硬度、耐磨性及抗划伤性；钾长石（K 2O ·Al 2O 3·6SiO 2）为铝硅酸盐矿物，其中SiO 2含量70%，属于高硬度材料。试验选择添加30%硅丙乳液1、23%钛白粉、10%重钙、1.5%硅藻土，高硬度粉料用量为8%，测试不同高硬度粉料对涂膜性能的影响，结果如表4所示。
表4
不同类型高硬度粉料对涂膜性能的影响
由表4可以看出，不同类型的高硬度粉料对涂膜硬度影响不同，陶瓷微珠系列粉料制备的涂膜严重影响手感，干膜手感粗糙，导致涂膜测试硬度时阻力大，易划伤，同时硬度出现下降；其中以微长石粉X7制备的涂膜硬度最高，为H ，抗划伤性好，涂膜手感光滑；钾长石制备的涂膜硬度与重钙制备的硬度相同，不能明显提高涂膜的硬度。因此，本实验选用微长石粉X7作为高硬度填料。
2.3
高硬度填料用量的选择涂料分散机
试验选择添加30%硅丙乳液1、23%钛白粉、1.5%硅藻
土，测试不同重钙和微长石粉X7用量对涂膜性能的影响，结果如表5所示。
表5
微长石X7用量对涂膜性能的影响
由表5可以看出，当微长石粉X7用量从4%增加8%时，涂膜的硬度从F 提高至H ；随着微长石粉X7用量继续增加，涂膜的硬度无明显提高。因此，确定微长石粉X7的最佳用量为8%。2.4
消泡剂用量的选择
本实验配方中乳液的用量为30%，制备的涂料中含有大
量乳化剂，消泡剂选择是配方的难点，消泡剂主要影响涂膜辊涂消泡性能及生产稳定性能。消泡剂选择不当，涂膜施工后出现严重火山口，或生产过程中起泡多稳泡等问题。为此试验选择不同的消泡剂进行对比，试验结果如表6所示。
项目陶瓷微珠W210陶瓷微珠W610微长石粉
X7钾长石重钙细度/μm ≤55≤50≤45≤50≤50莫氏硬度7767<5涂膜硬度F
F
H HB HB 抗划伤性轻微划伤轻微划伤未划伤未划伤未划伤涂膜手感
粗糙
粗糙
光滑
光滑
光滑
编号重钙用量/%微长石粉X7用量/%涂膜硬度抗划伤性手感
1#144F 未划伤光滑2#
126F
未划伤光滑
3#
荸荠去皮机
108
H 未划伤
光滑4#810H 未划伤光滑5#6
12H 未划伤光滑7#0.30
0.300
难消泡
稳泡，内部泡多有火山口难消泡8#
0.40
0.300较难消泡内部少量微泡有极少量火山口较难消泡9#
0.40
0.10
易消泡极少量微泡无火山口易消泡10#
0.40
0.20
易消泡
无明显起泡
无火山口
易消泡
11#
0.400
0.30易消泡无明显起泡无火山口易消泡
编号有机硅334/%矿物油CF245/%有机硅B199/%辊涂消泡性
生产稳定性涂膜效果热（50℃）储存15d 后辊涂消泡性
6#
0.20
0.20
难消泡
稳泡，内部泡多
有火山口
难消泡
由表6可知，对于高乳液含量体系，辊涂消泡是配方的难点，矿物油消泡剂对体系的消泡性较低；有机硅消泡剂对体系消泡性较好，可消除生产过程中机械泡及微泡，辊涂施工涂膜无弊病。有机硅消泡剂的主要组分以在室温下能保持液态的线状聚硅氧烷（又称硅油）作为活性剂，具有破泡、脱泡和抑泡3种功能。而矿物油消泡剂主要功能为破泡与抑泡功能，生产过程中产品的微泡较难脱除，造成涂料内
部稳泡，辊涂施工后涂膜出现弊病火山口。选择破泡与脱泡性能优异的有机硅334与有机硅B199复配，B199对微泡有明显脱泡效果，同时涂料热储存15d 后，辊涂施工消泡性能良好，未出现消泡性能下降。因此，选择0.4%有机硅消泡剂334复配0.2%的
隧道定位
B199可解决体系的消泡问题。
2.5
降低配方中VOC 含量
乳胶漆在储存运输过程中可能会遇到寒冷天气，需要具
备一定的低温防冻性能，涂料本身的低温防冻性能有几种影响因素，包括乳液、防冻剂、分散剂及配方中的颜料体积浓度，常规配方用乙二醇作为防冻剂，既可以防冻亦可延长表干时间，减少施工过程中接边接痕问题。而乙二醇的沸点为197.2
℃，属于挥发性有机化合物（VOC ）[2]
，为了降低VOC 含量，选
用乙二醇复配功能型表面活性剂，功能型表面活性剂不含
VOC ，并可提高涂料低温防冻性能。试验固定粉料用量，仅调整乙二醇与冻融稳定剂FT100的用量，以降低配方中的VOC
含量，并具有-10℃的冻融稳定性，试验结果如表7所示。
陈均炽：水性高硬度耐划伤内墙涂料的制备及性能测试
155··
表7乙二醇与FT100复配对涂料冻融稳定性的影响
由表7可以看出，添加1.2%乙二醇可通过-10℃冻融稳定性循环试验，理论VOC含量为48.0g/L，0.8%乙二醇复配0.25%FT100可通过-10℃冻融循环试验，理论VOC含量为34.8g/L，下降13.2g/L。冻融稳定剂FT100是一种可提升涂料
冻融稳定性的零VOC润湿剂，可降低乙二醇的用量，即可降低VOC含量，提高涂料的冻融稳定性；0.60%乙二醇与0.35% FT100复配同样可通过-10℃冻融循环试验，但FT100为润湿剂，易造成生产稳泡，辊涂施工难消泡，使涂膜产生火山口等弊病。因此，选择0.80%乙二醇与0.25%FT100复配，配方可通过-10℃冻融稳定性试验。
2.6性能测试
通过上述试验，确定高硬度耐划伤内墙涂料的配方如表8所示，其性能测试结果如表9所示。
表8高硬度耐划伤内墙涂料的配方
表9高硬度耐划伤内墙涂料的性能测试结果
由表9可见，所制备的内墙水性高硬度耐划伤内墙涂料的基本性能符合GB/T9756—2018要求，硬度和耐划伤性符合GB/T23999—2009要求。
3结语
（1）研究了高硬度乳液、高硬度粉料及其用量、助剂中消泡剂及防冻剂对高硬度耐划伤内墙涂料性能的影响。当高硬度乳液选择T g为35℃的硅丙乳液，高硬度填料微长石粉X7用量为8%，消泡剂选择0.4%有机硅334复配0.2%B199，防冻剂选择0.80%乙二醇复配0.25%的冻融稳定剂FT100时，所制备的内墙涂料涂膜硬度达到H级，且抗划伤、易施工，涂膜性能良好。
（2）本实验制备的内墙水性高硬度耐划伤内墙涂料的各项性能均符合GB/T9756—2018标准要求。
参考文献：
[1]熬晓娟，王炼石，李世昌，等.自交联硅丙乳液的合成及其固化涂
磁卡读卡器
膜性能的研究[J].合成材料老化与应用，2018，47（3）：6-12. [2]刘凤仙，牛志强.新型环境友好内墙建筑内墙水性涂料的研制[J].
中国涂料，2016，31（6）：63-66.
编号乙二醇
用量/%
FT100用量
/%冻融稳定性
（-10℃，3次循环）
理论VOC含量
/（g/L）
12# 1.300通过51.5 13# 1.200通过48.0 14#0.900.10不通过39.0 15# 1.000.10不通过41.5 16#0.900.20通过39.0 17#0.800.25通过34.8 18#0.600.35通过28.0
原材料
分散剂SN5040
润湿剂EH-9
消泡剂334
纤维素
乙二醇
冻融稳定剂FT100 AMP-95质量份
0.5
0.1
4.0
0.22
0.8
0.25
0.2
原材料
微长石粉X7
硅藻土
杀菌剂
硅丙乳液1
流平剂
消泡剂B199
成膜助剂
质量份
8
1.5
0.2
30
0.5
0.2
2.5
钛白粉23水21.7重钙10
项目标准要求测试结果在容器中的状态
无硬块，搅拌后
呈均匀状态
无硬块，搅拌后
呈均匀状态施工性刷涂2道无障碍刷涂2道无障碍低温稳定性（3次循环）-5℃通过-10℃通过涂膜外观正常正常低温成膜性（5℃）成膜无异常成膜无异常
表干时间/min≤12020对比率≥0.950.96
耐碱性无异常无异常
耐擦洗/次≥600010000硬度B H 耐划伤性未划伤未划伤VOC含量/（g/L）≤12038
陈均炽：水性高硬度耐划伤内墙涂料的制备及性能测试156··
新型建筑材料2020.12
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议