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消泡劑的預乳化及其在水性木器涂料中的應用

發布于:2017-09-12T11:09:04 閱讀次數:1980

近年來,隨著世界大多數國家環保立法對 VOC 的嚴格限制 及人們對自身健康及生活環境關注度的進一步提高,水性木器涂料越來越受到社會的認可與青睞。水性木器涂料以水為分散介質,使用過程中無有機溶劑揮發,有著優越的環保優勢。由于體系中存在著多種表面活性劑,使得水性木器涂料容易產生泡沫、不易消泡,這是行業的共性難題。消泡劑的使用在很大程度上可以解決泡沫問題,但其使用不當會給水性涂料體系帶來致命的縮孔問題。本研究針對水性木器涂料配方體系,采用對高效消泡劑進行預乳化的方式,解決了消泡劑的高效率與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:工業級,Evonik Tego Chemie GmbH;ACI -2902 乳液:工業級,武漢安泰化學工業有限公司; 陰離子乳化劑:工業級,羅地亞。

QBB 涂料型比重杯:37 mL/4 ℃,上?,F代環境工程技術研究所;紅外線測溫儀: - 32 ~ 420 ℃,德國歐普士;Malvern Nano - ZS 粒徑分布儀: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 - 托利多儀器(上海)公司;涂布器: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涂料的制備

消泡劑高壓均質液的制備

消泡劑依據其存在形式大致可以分為兩類,一類是具有較高活性的油性消泡劑,消泡效率高,用量少,但與水性體系相容性較差,難以在水性體系中分散,需要較高的剪切速率與較長的分散時間;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,使之與水性涂料體系相容性有所改善,但是也要高剪切與長時間的分散。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水性體系的相容性。而乳液型消泡劑為了保證貯存的穩定性,體系黏度較大,為了保證較好的均質效果,需加水稀釋后再進行高壓均質。

 水性木器涂料的制備

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

 性能測試

粒徑分布的測試

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

預處理后消泡劑相容性的測試

水性木器涂料制備階段,高速分散一段時間后,取出少量用涂布器在潔凈的玻璃板上涂 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。

高壓均質預處理后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制備好水性木器涂料以后,在貯存不同時間后對水性木器涂料進行高速攪拌,使其體系中產生大量泡沫,攪拌結束后采用 QBB 涂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—密度的溫度修正系數;37. 00—比重杯在 4 ℃時裝入水的質量,g。

為了減少環境因素對測量過程與測量結果的影響,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后的消泡劑制好的涂料在貯存第 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。測量時先將木器涂料高速攪拌 15 min,使之產生一定的泡沫,然后每隔20 min 測量1 次,監測1 h 內密度的變化,以此來表征消泡劑消泡性的好壞。

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