平面水性涂料之乳胶涂料.doc

平面水性涂料之乳胶涂料
1 什么是水性涂料？包括哪几种类型？
凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可称为水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料（乳胶涂料）三种。水溶性涂料是以水溶性树脂为成膜物，以聚乙烯醇及其各种改性物为代表，除此之外还有水溶醇酸树脂、水溶环氧树脂及无机高分子水性树脂等。水稀释性涂料是指后乳化乳液为成膜物配制的涂料，使溶剂型树脂溶在有机溶剂中，然后在乳化剂的帮助下靠强烈的机械搅拌使树脂分散在水中形成乳液，称为后乳化乳液，制成的涂料在施工中可用水来稀释。水分散性涂料主要是指以合成树脂乳液为成膜物配制的涂料。乳液是指在乳化剂存在下，在机械搅拌的过程中，不饱和乙烯基单体在一定温度条件下聚合而成的小粒子团分散在水中组成的分散乳液。将水溶性树脂中加入少许乳液配制的涂料不能称为乳胶涂料。严格来讲水稀释性涂料也不能称为乳胶涂料，但习惯上也将其归类为乳胶涂料。
2 乳胶涂料有哪些优点？
乳胶涂料是以石油化工产品为原料，用水作分散介质，不仅节省了能源，还节约了油脂、有机溶剂，除此之外具有如下许多优点。
(1)不污染环境，安全无毒，无火灾危险 由于以水为分散介质，解决了涂料施工中因有机溶剂、毒性气体带来的环境污染及劳动保护问题，并从根本上杜绝了火灾的危险。
(2)施工方便 乳胶涂料可以刷涂、辊涂、喷涂。施工工具可以用水清洗。
(3)涂膜干燥快 乳胶涂料施工后，水分基本挥发干净即能成膜。1天可以涂刷2道，在适宜的气候条件下，有时可在1天内完成工程的施工。
(4)保光保色性好 用于外墙的乳胶涂料大多采用丙烯酸酯聚合物乳液为基料，具有优良的保光保色性。
(5)透气性好 这是由于乳胶涂料特殊的成膜机理所致。由于这个特点，当涂膜较厚、内外干燥时间相差较大时，可避免涂膜起泡，因而可在新建的建筑物水泥灰泥墙面上涂刷。
3 什么是牛顿型流体及非牛顿型流体？乳胶涂料属哪种类型？
对某些流体来说，应力与应变成正比，当施加外力，甚至很小的外力时，流体就会发生应变或者变形，或者说发生了流动，这种流体称为牛顿型流体。相反，应力与应变不成正比，称为非牛顿型流体，乳胶涂料即属于此种类型。但同是非牛顿型流体，相对于所施加的应力而产生的应变会有所不同。大致
有如下几种情况：
①当施加的力大到一定程度（达到某一屈服值）时才会产生正常流动的，称为塑性流动；
②因应力而变稀的，称为假塑性流动；
③因皮力而变稠的，称为膨胀性流动；
④施加应力即自由流动，应力消失即在一定时间内恢复凝胶状态的称为触变性流动。大多数涂料，包括乳胶涂料在内，属假塑性流动和触变性流动的非牛顿型流体。
4 乳胶涂料的基本组成是什么？各组分在配方中起什么作用？
乳胶涂料的组成比溶剂型涂料要复杂得多，所用原材料高达十余种。但作为基本成分，可以分为基料、颜料和填料、助剂及水四大部分。
(1)基料（展色剂）
①挥发性成分
a．水 乳液聚合物的分散介质。
b．成膜助剂 成膜性的改进、涂膜致密性的改进、涂膜光泽的改进等。

②不挥发性成分
a．聚合物 成膜物质（基料）。
b．增塑剂* 调节聚合物的柔韧性。
c．改性剂* 涂膜致密性及光泽的改进。
(2)颜料、填料
①着色颜料 涂膜的着色。
②体质颜料 也称填料，用于涂装性能的调整、涂膜性能的改进及调整，降低成本。
(3)添加剂（助剂）
①分散剂 颜料的分散及防止再凝聚。
②润湿剂 颜料润湿性的改进。
③消泡剂 制造和涂装时消泡。
④防腐剂 防止储存中发生腐败。
⑤防霉剂 防止涂膜长霉。
⑥增稠剂 调节涂料稠度和涂装作业性。
⑦防冻剂* 改进冻融稳定性。
⑧防锈剂* 防止涂装金属面（如铁钉头）生锈。
注：带有*号的成分根据需要加入。
5 乳胶涂料的原料配对涂料性能有何影响？
乳胶涂料的性能概括起来可分为涂膜性能、施工性能及储存性能。其中各自包含着许多具体内容。如涂膜性能有初期及长期之分：初期性能包括附着性、遮盖力、光泽、耐水、耐碱、耐洗刷等；长期性能包括保光保色性、耐候性等。施工性能有刷涂性、流平性、流挂性等。
乳胶涂料的组成成分与涂料性能有直接关系。
组成乳胶涂料的基料及颜料与基料的配比均与涂料性能有密切的关系。特别是基料中的主要成分乳液与涂膜的全性能有关。
颜料与涂膜性能也有多方面的关系。关系的大小是由颜料与基料的配比所决定的。
颜料有着色颜料与体质颜料。着色颜料主要关系到涂膜性能，它与涂膜的遮盖力、着色均匀性、保色性及耐粉化性有密切关系；体质颜料主要关系到涂料施工性，与涂膜的光泽有较密切的关系。
与上述成分相比，助剂虽然只在较窄的范围内与涂料的性能发生关系，而且用量不大，但只要各种助剂匹配得当，就能显著提高涂料的施工性能及涂膜性能。
6 乳胶涂料的成膜过程与传统的溶剂型涂料相同吗？
乳胶涂料的成膜过程与传统的溶剂型涂料不同。在溶剂型涂料中，聚合物分子被溶剂所包围和增塑，分子之间被溶剂分开，当溶剂挥发后，聚合物分子就展布于底材上形成完整的涂膜。
在乳胶涂料中，聚合物以球形颗粒分散于水中，每个颗粒由不同数量的聚合物贫子所组成。它是一个非均相体系，当水蒸发后球形颗粒必须经过一系列物理化学过程才能形成完整的涂膜。其成膜过程如图3-1所示。

7 乳胶涂料的成膜机理是什么？
关于乳胶涂料的成膜机理文献上报道得较多，目前虽未得到完全一致的结论，但下述看法较为普遍。
聚合物乳液的成膜过程大致可分为颗粒的堆积、颗粒的融结及
颗粒的扩散三个过程。
(1)颗粒的堆积 当展布于底材上的乳胶涂层干燥时，由于水的蒸发，乳胶颗粒相互接近从而达到最紧密堆积或准最密积状态。此时颗粒之间的空隙则由乳化剂（包括保护胶）、水溶性盐以及水分子填充于其间，故此过程称之为颗粒的堆积。
(2)颗粒的融结 当干燥继续进行时，覆盖于颗粒表面的吸附层被破坏，暴露的聚合物颗粒表面之间直接接触，颗粒发生变形和融结而成连续性薄膜。此过程称为融结过程。
(3)颗粒的扩散 在颗粒融结的同时，颗粒之间的空隙或融结颗粒的水溶性物质、成膜助剂等将使聚合物溶解或向聚合物扩散，聚合物表面的链端分子也相互渗透或扩散，从而便薄膜进一步均匀化。此过程称为颗粒的扩散过程。
因此，聚合物乳液成膜的推动力有聚合物颗粒一水之间的表面张力Fs、聚合物颗粒之间的毛细管压力Fc、聚合物颗粒之间的范德华力Fv、聚合物链端的扩散力Ff。阻碍聚合物乳液成膜的阻力有水合层阻力FG及双电层排斥力Fe。只有当Fs+Fc+Ff+Fv>FG+Fe时，聚合物颗粒发生变形、融结才能形成连续涂膜。
对乳胶涂料成膜机理的了解，不仅在理论上而且在生产实践中都具有很大的意义。
8 什么是乳胶涂料的颜/基比？
在乳胶涂料中，基料与颜料是重要的组成部分，在颜料和基料已经确定的情况下，涂膜的结构和物理性能基本上取决于二者之比。
所谓颜／基比是指颜料分（即颜料和填料）的质量分数对固体基料（树脂，不挥发分）质量分数的比值，通常用P/B来表示。

选择恰当的P/B，对确定涂料的原始配方是非常重要的。
9 颜／基比在设计涂料配方时起什么作用？
颜／基比( P/B)是设计涂料配方时的重要参数之一。

在研究涂料中颜料和基料间的质量关系时，只需简单的数字运算，在配方的最初设计阶段是非常实用的。
在实际应用中，按涂料的P/B来进行内用乳胶涂料、外用乳胶涂料的分类是可行的。通常外用型的P/B为(2.0～4.0)：1.0，较为适宜的是3.0：1.0。而内用乳胶涂料P/B在(4.0～7.0)：1.0范围内。如为有光乳胶徐料，特别是高光乳胶涂料P/B往往要小于1．0。
通过P/B可以大概推知涂料的某些性能。P/B高的配方，其性能不适于户外使用，因为外墙涂料要求有良好的耐久性及耐候性，而较少的基料不能在大量颜料、填料粒子周围形成连续涂膜。运用P/B的概念，可以初步设计出各种类型乳胶涂料的配方。
10 什么是颜料体积浓度？
在进行乳胶涂料配方设计时，往往是以质量分数表示。然而构成乳胶涂料的树脂、颜料和填料及其他固体添加剂，它们的密度差异很大，因此它们在整个涂膜中的体积分数显著不同。而在确定涂料干膜性能时，体积分数比质量分数更为重要。特别是对不同配方的涂料进行性能比较试验时，其体积分数的重要性更为突出。
颜料体积浓度是涂膜中颜料和填料的体积在涂膜总体积中所占
的比例(%)，以PVC来表示：

表3-1给出乳胶涂料常用的几种颜料、填料的密度。

11 什么是临界颜料体积浓度？
临界颜料体积浓度是指基料聚合物正好覆盖颜料粒子表面井充满颜料粒子堆积空间时的颜料体积浓度，通常用CPVC (criticalpigment volume concentration) 表示。

式中 Vp—颜料体积’
Vab—被颜料粒子表面吸附的基料聚合物的体积；
Vvb—充满吸附了基料聚合物的颜料的粒子间空隙的聚合物体积。
12 颜料体积浓度、临界颜料体积浓度再设计涂料配方时起什么作用？
在对具有不同组成的涂料进行对比试验时，只用颜/基比( P/B)很难说明问题。通过颜料体积浓度(PVC)对试验数据的解释更为科学。因为涂料的许多物理性能与其组成变化有-非

常明确的对应关系。
在低PVC配制涂料时，颜料粒子分散在基料聚合物的连续相里，形成所谓“海-岛’’结构。但随着颜料的增加，PVC超过某-极限值时，基料聚合物就不能将颜料粒子间的空隙完全充满，这些未被填充的空隙就潜藏在涂膜中，因而以该PVC的极限值为界限，涂膜的物理性质开始急剧下降。所以，高性能涂料或外用涂料配方的PVC -般不应超过CPVC，否则涂膜许多物性将受到不利影响。反之，-般性能或内用涂料配方的PVC可超过临界颜料体积浓度( CPVC)。外用涂料的PVC-般为30%～55%，内用涂料的PVC可更大些，-般为45%～70%。为了节省资源和降低成本，高PVC乳胶涂料的研究已成为发展建筑涂料的重要内容之-，故应引起对高PVC涂料的乳液产品的注意。
了解P/B、PVC的概念并在实践中灵活运用，对设计出科学，合理的乳胶涂料配方是至关重要的。
13 乳液聚合物的硬度对涂膜性能有什么影响？
一般来说，聚合物乳液是共聚体，以能形成刚性聚合物的单体（硬单体）和形成柔韧聚合物的单体（软单体）搭配在-起共聚而得。乳胶涂料中使用的典型硬单体、软单体如下。
①硬单体 如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯、丙烯腈、乙酸乙烯等。
②软单体 如丙烯酸高级烷基酯、顺丁烯二酸和反丁烯二酸的高级烷基酯、高级乙烯基酯、乙烯、丁二烯等。
柔性乳液聚合物对于成膜性、初期光泽和伸长性等涂膜性能有利，但单体的选择、考虑的方面很多，例如粘结力、颜料结合力、保色性和耐候性等不仅仅是由硬度-个方面支配，故单体的选择必须综合考虑。
硬性乳液聚合物对涂膜的耐污染性、耐划伤性和保光性有利，但涂膜的耐洗刷性和经济性也是选择单体时要同时考虑的。
要选择适当硬度的乳液聚合物来保证最终涂膜的耐碱性、耐水性及各种性能。
14 不同聚合物的光化学反应对涂膜有什么影响？
乳胶涂料的基料聚合物大都为共聚物乳液，构成共聚物的每-种单体制成聚合物后，都会发生光化学反应。其共同的反应是主链断裂和分子间交联，但发生反应的速率各有不同。分子间交联能增加拉伸强度和弹性模量，而使伸长率降低。另-方面，主链断裂会降低涂膜强度，增加柔韧性，最终将会从涂膜表层消失而导致粉化。
聚合物主链中含有双键（丁二烯或其衍生物）、芳香族侧链（苯乙烯）或卤素侧链（氯乙烯或偏二氯乙烯）的聚合物，在曝晒期间受氧和紫外线的影响，易发生氧化反应、脱氯化氢反应和光化学反应等。绪果在聚合物链中形成发色基团，使涂膜变黄。因此在生产外用乳胶涂料选择聚合物乳液的品种时，应慎重考虑。
15 聚合物类型对乳胶涂膜光泽有哪些影响？
不同品种的乳胶涂料选用的聚合物乳液不同，以适应条件各异的装饰要求。乳液聚合物的折射率对涂料光泽有较大影响，聚合物的折射率越高，涂膜光泽也越高。例如聚甲基丙烯酸正丁酯的折射率为1. 507，而聚乙酸乙烯酯的折射率为1.468，后者不易制成有光涂膜。
乳液粒径及其分布对涂膜光泽也有较大影响。细粒径的乳液聚合物所形成的涂膜有较好的光泽，但流动性欠佳；而粗粒径的乳液光泽虽低，但流动性好。为了获得光泽高且流动性又好的乳胶涂料，最好选用粒径细但粒度分布较宽的乳液。
16 乳液在使用中应注意什么问题？
乳液是乳胶涂料的基料，在热力学上处于准稳定状态很多外界因素都可能引起稳定体系的破坏。因此在使用乳液配制涂料时应注意以下几方面的影响因素。
(1) 存放期 聚合物的使用期限因不同体系而异，-般来讲至少为半年。乳液在较长期放
(2)
置过程中，由于本身的分解而变质，会使乳液的分散状态和胶体性质发生变化。另外，乳液颗粒表面上吸附的表面活性剂在存放过程中会渗透到聚合物颗粒内部而产生增溶作用，因此表面活性剂在颗粒表面上的吸附浓度降低，从而降低乳液稳定性。再加上乳液颗粒之间由于布朗运动而产生的碰撞，都有可能导致乳液凝聚而破乳。因此在使用中要注意乳液的存放期。超过存放期使用时，要先进行小试，根据试验结果决定能否使用。
(2)电解质影响 在聚合物乳液中，加入电解质（如Na+、Ca2+筹离子的盐类）能中和乳胶粒子表面上的界面电荷，从而降低表面电位，扩散双电层压缩，结果使粒子很容易凝聚在-起。电解质离子越多，影响越大，要注意避免混入此类物质。
(3)气候影响 乳液在存放及运输过程中，均应注意保温防冻，冬天不宜放在室外，夏季也应避免曝晒。乳液中的水在0℃以下会结冰，体积膨胀，冰晶会使聚合物粒子受到巨大的压力，从而促使粒子间彼此融合，导致破乳。-般温度越低、冻结越深，破坏速度越快。乳液的存放温度最好在5～30℃。
17 对涂料用乳液的玻璃化转变温度及最低成膜温度有何要求？
用热塑性合成树脂乳液制成的乳胶涂料，对其涂膜性能要求和施工性能要求往往是矛盾的。硬度高的涂膜-般抗污性好，但这些涂膜所用的聚合物的玻璃化转变温度( Tg)高，乳液的最低成膜温度( MFT)也相应地提高，气温稍低即不能施工。当乳液MFT低时，低温下虽易施工，但聚合物的Tg也低，涂膜变软，易于沾污。因此作为涂料用乳液，要求聚合物有高的Tg值和低的MFT。这是因为前者有利于提高涂膜的硬度和回黏性；后者有利于较长的施工期限，两者之间的矛盾是明显的。为了克服这-矛盾，在设计乳液配方时，应选择Tg值较高而又有足够极性的共聚物组成，因为聚合物的极性对乳液聚合物的MFT有很大影响，极性大时，其MFT往往比Tg低。再配之以其他措施，如乳化剂种类和用量的选择搭配、细致地选择成膜助剂，是有可能用较高Tg的聚合物乳液制备具有适宜MFT的乳胶涂料的。
18 成膜助剂在乳胶涂料中有什么作用？应如何选择？
由于乳胶涂料的特殊成膜机理，涂膜是通过粒子的堆积、融结及扩散而形成的。因此乳胶涂料成膜充分与否，将直接影响涂膜性能。如果成膜不充分，将会引起对基材的附着力下降，涂膜龟裂，涂膜的光泽、耐水性、耐久性均下降等弊病。如呆乳液聚合物的单体选用适量软单体，则可以克服上述缺点，但涂膜过于柔软，又会带来易污染及易划伤等弊病。
乳胶涂料中常用的乳液大多为热塑性的，其聚合物的Tg大都在10～25℃之间，这不能满足建筑涂料施工季节的需要。为了克服上述缺点，-般要求乳液能在5～10℃环境下成膜。为使乳胶涂料既能在较低气温下融结成膜，而又不使涂膜过于柔软，需要加入-种成膜助剂，在成膜时起增塑剂作用，帮助成膜，成膜后逐渐挥发，使涂膜的力学性能和硬度恢复到原来水平。
作为成膜助剂可以选用中沸点至高沸点的溶剂，如醇醚、醇酯、二醇类等。
由于乳液聚合物的种类不同，故必须根据添加效果及成本选用成膜助剂，除此之外还必须考虑其环保性能，因为有些品种对人体健康不利。在实际应用中，往往搭配使用两种或多种成膜助剂。
19 选用成膜助剂时应符合哪些要求？
成膜助剂品种很多，选用适合各类乳液的成膜助剂时应注意符合下列要求：
①成膜助剂应能明显地降低乳液聚合物的MFT，并与聚合物之间有很好的相容性，有助于光泽的提高；
②成膜助剂应具有中沸点至高沸点，并应有-定的挥发速率，其挥发速率至少应低于水，这样在成膜前成膜助剂能保留在乳胶涂料中，在成膜后逐渐挥发掉；
③成膜助剂应微溶于水或具有-定的水溶性，易为乳液粒子所吸附并能很好地聚结；

④成膜助剂应对人体健康无不利影响，最好使用环保型的品种。
20 如何正确使用成膜助剂？为什么有时候会出现在絮凝现象？
使用成膜助剂时，首先应注意与乳液的配伍性。苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液所用成膜助剂不完全相同，乳液生产厂家-般都有相应的配套助剂。如果生产厂未有配套助剂，则必须通过试验来确定相应的助剂品种。
成膜助剂的用量对使用效果也是很重要的，用于外墙涂料的苯丙乳液成膜助剂用量通常为8%～1 0%（指对乳液的总量）。根据气温的变化可进行适当调整，如在夏季温度高时，可酌情少加，但不可不加。在冬季温度低时，特别是在接近初冬不宜施工的季节施工，要提高成膜助剂用量才能保证涂膜的形成。但应注意的是，成膜助剂用量并非越大越好，用量过大时，造成水相和溶剂相互不混溶的体系，便会产生絮凝。反而会使成膜性下降，易产生涂膜龟裂、发乌等弊病。
成膜助剂的加入方式应特别引起注意，不要-次性将成膜助剂全部加入，这样会造成成膜助剂浓度过高产生絮凝。-般是在配制基料时加入，在加入时应避免加入高浓度的成膜助剂，而是应在搅拌条件下缓慢加入乳液中。在加入之前乳液必须中和至pH值在7.0以上，否则易产生凝聚物。成膜助剂加完后，应继续搅拌-段时间，使之均匀分散。
总之，正确地使用成膜助剂，才能保证乳胶涂料的质量。
21 常用于乳胶涂料中的Texanol助剂有什么特点？
Texanol是广泛用于乳胶涂料中的-种醇酯成膜助剂，其学名为2，2，4-甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯，简称22413异丁酯或醇酯-12，其分子结构为：

作为成膜助剂，Texanol有如下优点。
(1)高效 与大多数其他成膜助剂相比，它有较高的效率，因而用量少。
(2)多功能 与乳胶体系有校宽的适用范围，只用-种产品即能满足使用多种成膜助剂的需要。
(3)低的冻结点 易于低温运输及储存，冻点为-50℃。
(4)改善涂膜性能 当用于乳胶涂料中时，有助于改善涂膜性能，如成膜性、耐候性、展色性、耐擦洗性等均有较大的提高。
(5)环保型 对人体健康无不利影响。
Texanol的用量通常为乳液固体含量的3%～10%，由于其在水中不溶解，因而宜采用预混合或预乳化的方法添加。
22 什么是“触变性”？乳液涂料的触变性是如何产生的？
“触变性”-词来源于两个希腊字，其字面上的含义为“-触即变”。也就是说由于搅拌或摇动，其黏度即降低的流动性质叫触变性。
乳胶涂料-般呈触变性流动。当受到外界剪切力时，涂料的稠度降低，而流动性增加。这种触变性通常是由于某些呈松散结合的结构破坏所致，而这种结构是在静置时（如储存期间）产生，在应力作用下拆散。往往有意识地使涂料体系产生触变结构，在体系中加入增稠剂，通常会使乳胶涂料具有触变性，这种性能是十分重要的。在高剪切速率下（施工时），黏度低有利于涂料流动，便于施工，减少刷痕；在低剪切速率下（施工前或施工后）黏度高，则可防止沉降或流挂。

加入增稠剂后使乳胶涂料产生的触变性流动，可归因于其内部形成的立体网状结构，作为分散粒子的乳胶粒子和颜料粒子以及增稠剂是立体网状结构的构成因素。
增稠剂分子同时交联吸附于两个以上的分散粒子之间，从而形成立体网状结构。但这种交联吸附结构不是固定不变的，增稠剂分子不断地重复着吸附和解吸附两种过程。这种内部结构的空隙很多，很不牢固，因此当施加外力时极易破坏，使流动性增加。总之，产生触变性流动的根本原因就在于分散液内部由分散粒子形成的立体网状结构受到了破坏。但当这种分散波静置-段时间后，被破坏的内部结构多数是可以复原的，复原速度因粒子间引力的本质和大小、粒子种类、粒度和粒度分布以及浓度的不同而异。因此，乳胶涂料触变性大小是不能-概而论的。-般来讲，分散液的浓度越高，粒子间引力越大，复原速度越快。此外，被破坏的内部结构有的可以完全复原，有的只能部分复原，导致最终触变程度的不同。
23 控制乳胶涂料黏度的主要方法是什么？
乳胶涂料中所用基料乳液是合成树脂在水中的分散体系。其黏度机理与树脂溶液不同。溶剂型涂料的黏度取决于合成树脂的分子量，随着分子量的增大，其黏度也愈大。而合成树脂乳液的黏度与分子量无关，主要取决于分散介质水相的黏度。
合成树脂乳液涂料的黏度与许多因素有关，如乳液的粒径及其分布、乳液的pH值、乳液颗粒的堆积密度，乳胶涂料中其他组成（如水、颜料、助剂等）对乳液黏度均有不同程度的影响。控制乳胶涂料黏度的主要方法是采用增稠剂提高水相黏度，从而使整个分散体系的黏度增大。但它不单纯是增加水相黏度，水溶性高分子化合物分散在固体粒子上的吸附，使微粒间形成凝胶结构，而使稠度明显增加，并具触变特性。
24 乳液涂料中为什么要加入增稠剂？
乳胶涂料以水作为分散介质，黏度通常都较低，涂料在储存中颜料易发生沉降，在立面墙壁上施工还会发生流挂现象。为了使涂料具有适当的黏度以改善乳胶涂料的施工性能、流平性能及储存稳定性，常需要加入-定量的增稠剂，-般可达到如下效果。
①防止涂料在储存期间颜料沉降而导致的沉淀、结块，改善涂料的“开罐效果”。
②防止涂装时发生流挂。
③改进刷涂施工性。
④增加膜厚，提高丰满性。
⑤防止向多孔底材渗透。
因此，增稠剂在乳胶涂料中具有重耍作用。
25 在乳胶涂料体系中如何确定增稠剂品种及用量？为什么加量越少越好？
乳胶涂料中使用增稠剂的目的是使其具有合乎增稠及施工所要求的黏度，即流动性。前者可以保持罐装涂料的开罐效果，开桶后没有沉淀，上下均匀-致；后者可以保证施工容易且省力，施工后所得湿膜在-定时间内保持良好的流动性，使涂膜能够流平，在-定时间内达到不能流动的状态，使涂膜得以保持所要求的厚度而不产生流挂。所有这些，都与增稠剂的品种及数量的选择有关，因而要了解应力对黏度的影响，即要了解在配方中使用某种增稠剂后，在使用不同施工方法的不同阶段，在所受到应力下的流动表现。因此在选择增稠剂时，要考虑乳胶涂料在施工中会受到的不同剪切力下的黏度，包括对高剪切黏度（ICI黏度）、中剪切黏度（斯托默黏度）、低剪切黏度（旋转黏度）进行测量，并在这些数据的指导下来确定增稠剂的品种和用量。
26 如何通过黏度的控制来调节乳胶涂料的流变性？
在调整流变性时至少有三个值是很重要的，STORMER（斯托默）黏度、高剪切黏度（ICI黏度）及屈服值。
①STORMER黏度代表中剪切黏度。在涂料的运输振荡、现场调色及漆刷蘸漆中均为

中等剪切速率，-般控制在75～l00KU①，STORMER黏度主要由流变改性剂控制。
②高剪切黏度(ICI)及涂刷黏度-般不能太低，否则涂刷手感、丰满度差，通常控制在0. 2～0. 3Pa．s(2～3P)。乳液、颜料和填料、水量及流变改性剂用量对高剪切黏度影响最大。
③屈服值是使涂料发生流动的应力值，-般应高于lPa(l0dyn/cm2)，以保证良好的储存稳定性，在涂刷后应低于0. 25Pa(2. 5dyn/cm2)，以保证良好的流平性。在流平后屈服值应迅速恢复至0. 5Pa (5dyn/ cm2)以上，这样可保证不发生流挂。
①STORMER黏度单位KU (krebs units)，以STORMER旋转黏度计转100转所需时间(s)与在27～30s内转100转所需负荷(g)之间的关系表示。
27 理想的乳胶涂料用增稠剂应具备哪些性能？
乳胶涂料用增稠剂必须与乳液高分子化合物的相容性好，否则会使涂膜有微量的网纹，并会产生不可逆的微粒聚集，使黏度下降，粒度变粗。不同离子型的增稠剂会改变乳液的电荷，如阳离子增稠剂会对阴离子乳化剂产生不可逆的破乳作用而使涂料变质。

理想的乳胶涂料用增稠剂应具备如下性能：
①用量低而增稠性好；
②储存稳定性好，不会因酶的作用而降低黏度，不会因温度及pH的变化而使其黏度下降；
③保水性好，无明显的起泡现象；
④对涂膜性能（如耐擦洗性、光泽、遮盖力及耐水性等）无副作用，或对其某些性能的提高有促进作用；
⑤不会使颜料絮凝；
⑥控制涂料的流变性，提高涂料的施工性能。
28 增稠剂有哪几种类型？
增稠剂品种很多，主要分为有机和无机两类。前者主要用于薄质涂料，后者主要用于厚质涂料。
有机增稠剂可分为水溶性聚合物、纤维素衍生物以及乳液型增
稠剂3类。主要品种如下。
(1)水溶性聚合物 如聚乙烯醇、聚（甲基）丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸等。
(2)纤维素衍生物 如甲基纤维素(methylcellulose，MC)、羟乙基纤维素( hydroxyethyl cellulose，HEC)、羟丙基甲基纤维素( hydroxypropyl methyl cellulose，HPMC)，乙基羟乙基纤维素(ethyl hydroxyethyl cellulose, EHEC)等。
(3)乳液型增稠剂 大多为丙烯酸聚合物乳液，其特点是这类增稠剂本身黏度低，增稠能力强，稳定性好，不易长霉。
在以上类型中，使用较多的是HEC及乳液型增稠剂。
无机增稠剂主要是膨润土、高岭土等体质颜料。
无机增稠剂的增稠效果是由于形成立体网状结构而产生的，但流平性不好，不利于涂膜流平，-般在薄质乳胶涂料中使用较少，
多用于厚质涂料及腻子产品中。
29 乳胶型增稠剂的增稠机理是什么？
乳液型增稠剂通常是以丙烯酸（酯）和甲基丙烯酸（酯）为主要成分，是-类高效增稠剂。其增稠机理为加碱增稠，即长链卷曲状线型结构的丙烯酸共聚物乳液，其高分子链上带有相当数量的羧基，当加碱中和时，这些羧基转化成盐，在成盐状态下，由于相邻羧基间负电荷的静电斥力，使聚合物大大伸长，从而使体系黏度大大增加。增稠机理示意如图3-2。

30 什么叫缔结型（协合型）增稠剂？
缔结型增稠剂属于新-代合成增稠剂，其大分子主链上不仅有可离子化的羧基，还有憎水基长支链，它们像表面活性剂那样能在水中形成胶束，并且与颜料和乳胶粒搭结成三维网络，从而大大提高了连续相的黏度，憎水支链的这种特点称为“协合作用”。增稠剂的协合型结构，使其在性能和经济上优于改性纤维素和乳化增稠剂，比-般的合成增稠剂具有更多的优点。该种增稠剂自身黏度低，可作为乳液直接加入，配制的增稠浆具有优良的稳定性和流变性，特别适用于建筑厚涂料的增稠。如与其他的乳液型增稠剂匹配便用，可提高涂膜的耐擦洗性及流平等施工性能。
缔结（协合）型增稠剂是碱活化增稠，当用自来水将其稀释成2%固体浓度的水溶液时，加氨水将pH值调至7～11，体系黏度可增高到500～2000Pa．s，为了使涂膜具有较好的耐水性，最好用氨水中和。
该种增稠剂的使用方法大都要先用水稀释，使增稠剂体积增加数倍，在充分搅拌条件下，缓缓加入到体系中，然后再加入氨水调整pH值。加水稀释使增稠剂体积增加的倍数要根据被中和体系的pH值及敏感度来确定。
31 在乳胶涂料中用羟乙基纤维素作增稠剂有哪些优点？
羟乙基纤维素(HEC)是纤维素的羟乙基醚。产品为白色粉末，因制造方法及生产厂的不同而有各种规格及牌号。近年来又有新的发展，如防酶型、缔合型等不同类型的羟乙基纤维素产品已问世。
HEC是乳胶涂料中常用的增稠剂，具有如下优点。
(1)通用性强 HEC为非离子型，可在很宽的pH范围(2～12)内使用。与般乳胶涂料中的组分（如颜料、助剂、可溶性盐及电解质）都可混用，而不会出现异常现象。
(2)施工性好 用HEC增稠的涂料具有假塑性，因而可用刷涂、辊涂、喷涂等施工方法，具有省力、不易滴落及不易流挂、飞溅少等优点，流平性也较好。
(3)对涂膜无不良影响 囚HEC水溶液无明显的水表面张力特性，在生产及施工时不易起泡，产生火山穴及针孔的倾向较少。
(4)良好的展色性 HEC对大多数着色剂及黏结料具有极好的混溶性，使配制的乳胶涂料有良好的颜色-致性及稳定性。
(5)储存稳定性好 在涂料的储存过程中，能保持颜料的分散性和悬浮性，无浮色、发花的弊病，在涂料表面水层较少，储存温度变化时，其黏度仍较稳定。
乳胶涂料中常用HEC与其他类型增稠剂匹配使用以获得最佳综合性能。
32 纤维素类增稠剂为什么会产生黏度下降现象？
纤维素类增稠剂的分子都是由失水葡萄糖单元的分子链组成，每个葡萄糖单元含有3个羟基，当在-定条件下羟基被甲基、羟乙基、羟丙基等基团所取代时，生成各类不同的纤维素品种。它们都会为相应的酶催化水解，即使有抗酶型纤维素，同样也受酶作用，只不过

速度较慢而已。在乳胶涂料中酶降解会导致黏度明显下降，最终可降至未加增稠剂的乳胶黏度。
酶降解是存在于作业环境及储存环境中的霉菌和细菌作用所致，因为乳胶涂料的设备、原料、包装桶（回收塑料桶）等都是微生物的污染源，在使用过程中也可能会被细菌污染。酶是由生物分泌的生物催化剂，防霉防腐剂能抑制微生物的生长，但不能阻止酶的作用。因此在制造乳胶涂料中，使用纤维素类增稠剂-定要尽量减少污染的可能及使用必要的防腐防霉剂。
33 如何使用羟乙基纤维素？在生产过程中何时加入最适宜？
羟乙基纤维素(HEC)在溶解过程中易结块及团聚，因而其完全溶解所需时间取决于溶解时的结块、团聚程度。为防止溶解时的结块，对HEC可进行表面处理。通常是在生产厂将HEC微粒用醛处理，使其表面形成不溶于水的半缩醛加成物，待半缩醛水解后才能溶于水，在这种暂时不溶于水状态所维持的时间(4～20min)里，能使HEC彻底分散，使其最后溶解时基本透明。
在配制-般类型HEC溶液时，应将HEC缓慢地加入到适宜搅拌的水中，不要倾倒或铲人，以免结块。加入后应连续搅拌直至透明。加入氨水可加速溶解。
HEC可在乳胶涂料生产的不同阶段加入，加入方法因品种类型及操作工艺不同而异。有以下几种加入方式：在制浆初始阶段，边搅拌边直接向水中缓慢加入HEC，待充分溶解后再分别加入其他助剂，有利于颜料的分散、提高研磨效率。在制备涂料阶段再加入其他增稠剂。另-种方式是配成1.0%～3.0%的HEC溶液备用，在制备涂料的最后过程中加入以调节黏度。这种后增稠的方法具有较大的灵活性。
34 乳胶涂料中分散剂和润湿剂起什么作用？
在制造乳胶涂料的过程中，颜料必须用水很好地润湿和分散，才能回复到初级粒子的细度，达到最佳的分散状态，才具有最佳的遮盖力和着色力，同时赋予涂料应有的稳定性及光泽。
在乳胶涂料中，细小颜料、填料颗粒间有很大的内聚吸引力，因而具有强大的凝集成大颗粒的倾向。而乳胶涂料又是以水为分散介质，水分子间内聚能密度更大，更能加剧这种倾向。为了克服这种倾向，在乳胶涂料制造中都要借助润湿剂和分散剂的作用才能使颜料被润湿和分散。
润湿剂的作用是降低颜料和水界面间的表面张力，使之易于润湿。
分散剂的作用是：①将颜料粒度降低到初级状态；②暴露的颜料表面被润湿；③颜料初级粒子在液相中呈稳定状态。
分散剂是-种表面活性剂，它的作用常常以其对颜料、填料的润湿、分散研磨后达到的细度）和稳定作用来评价。良好的润湿作用有利于颜料浆的研磨。-般的分散剂都有-定的润湿作用，但单独靠它来润湿，效果往往不好，因而常借助于润湿剂配合使用。
分散作用是通过对颜料浆的研磨或超细颜料、填料的高速分散而达到的，颜料粒子研磨越细，时间越短，则分散效果越好。分散剂的稳定作用十分重要，稳定作用好的分散剂所制得的涂料也具有好的稳定性。
35 分散剂有哪几种类型？
分散剂品种较多，有无机类、有机类及高分子类。
(1)无机类分散剂 有聚磷酸盐，如焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等。
(2)有机类分散剂 有阴离子型、阳离子型及非离子型。如烷基芳基磷酸盐、烷基苯磺酸盐、二烷基磺基琥珀酸盐等，为阴离子型。三甲基硬脂酰胺氯化物等为阳离子型。聚氧乙烯烷基酚基醚、山梨糖醇烷基化物等为非离子型。

(3)高分子类分散剂 有聚羧酸盐、聚（甲基）丙烯酸衍生物、顺丁烯二酸酐共聚物等。高分子类分散剂有以下4种。
①聚丙烯酸盐 对无机颜料分散性好、储存稳定性好、润湿性优良、低发泡性、展色性优良、用量少、高效。
②聚甲基丙烯酸盐 对无机颜料分散性能良好、储存性好。
③顺丁烯二酸酐共聚物（二异丁烯-JI顷酐，苯乙烯-JI顷酐） 对无机颜料分散性优良，展色性较聚丙烯酸盐差，对有光涂料有失光作用。
④丙烯酸共聚物分散树脂 对有机颜料分散性良好、储存稳定性好、展色性好、有助于光泽的提高。
在以上三大类分散剂中，以高分子类分散剂的分散效果最好。在乳胶涂料配方中，往往采用复合分散剂。
36 分散剂的作用机理是什么？
在乳胶涂料中，分散剂是被吸附在颜料、填料表面上的，使粒子间产生离子电荷、物理屏蔽、氢键、偶极作用，从而防止了颜料、填料粒子之间产生聚集和絮凝。
(1)离子电荷 分散剂多为离子化电解质，其阴离子部分优先吸附在颜料表面，这样在颜料-液体界面间形成-负电层；在液相中，此负电位又吸引-带正电的离子云（即正离子区），从而形成双电层。此双电层有效地使颜料粒子相互排斥，在很大程度上支配了胶体体系的稳定性。
(2)物理屏蔽（保护胶） 它是通过分散剂分子本身的大小起作用。合成树脂分散剂的分子较大，它被吸附在颜料粒子上，使颜料粒子间产生物理障碍或缓冲层，形成空间位阻而阻止了粒子的相互接触，从而起到保护胶的作用。
(3)氢键 由于分散剂分子具有带正电和带负电的电端，因而它可以使邻近的水分产生特殊的定向排列，从而形成-个弱的但很重要的键——氢键，在颜料粒子附近建立起-个附加缓冲层。这可使体系黏度上升，有助于颜料分散体的稳定。
(4)偶极作用 在电场作用下，不解离的偶极分子内部的正/负电中心发生偏移，从而产生偶极分子。偶极分子的-端沿着颜料表面排列；另-端伸向液相排斥另-些颜料粒子，即起到分散保护作用。
37 如何合理选择分散剂？
任何-种分散剂，不可能对所有的颜料、填料都具有良好的分散性能。而它对颜料及基料有很高的选择性。因而选择分散剂是-项细致的工作。
每-种分散剂各有其HLB值（亲水亲油平衡值）。-般地讲，多数无机氧化物、硫酸盐、碳酸盐所要求的分散剂，其HLB值在13～20。而酞菁系颜料、汉沙黄等有机颜料，其HLB值以14左右为宜，炭黑、甲苯胺红等则要求其HI。B值为10～13。HLB体系可应用于颜料分散选用表面活性剂。
在乳胶涂料中，-般使用两种以上分散剂，大多为无机分散剂与有机高分子分散剂匹配使用，分散效果较为理想。因为低分子量的有机分散剂和无机分散剂虽有较好的分散或润湿效果，但由于它们的分于量低，在涂膜中降低了涂膜的耐水性和耐擦洗性。磷酸盐分散剂在碱性介质中易被水解使之失去分散能力，并可能在成膜过程中产生盐析，使颜料粒子在成膜前絮凝、着色力下降、涂膜发花。使用分子量较大的有机高分子分散剂，不仅不会带来小分子分散剂所带来的弊病，还有助于光泽的提高。
分散剂的常用量为颜料量的0.2%～1.0%。应注意的是，在计算用量时要注意对分散剂的固体含量进行折算后，才是实际的用量。
38 什么是分散剂需要量？如何确定？

不同的分散剂对不同颜料的分散作用都有差异，分散剂对各种颜料的分散效率要通过大量试验来确定。需要多少分散剂才可产生初期的分散效应并保持良好的分散