摘　要 : 闡述了鈣膠漆的成膜特點和制備方法 ; 對比了鈣膠漆與乳膠漆的不同 ; 展望了鈣膠漆的發展前景。

　　關鍵詞 : 石灰 ; 鈣膠漆 ; 乳膠漆 ; 顏料體積濃度

　　0 　引　言

　　近年來 , 石油化工類原材料價格暴漲 , 涂料成本大幅攀升 , 顯著壓縮了生產商的利潤空間。在原材料難以預料的頻頻提價面前 , 依靠挖掘“乳膠漆”這種成熟產品潛力來解決生產成本過高的問題已難奏效。研制高性能、低成本的新型涂料已成為改變這種局面的zui積極選擇。長期流行于民間的“石灰涂料”成本低廉 , 具有一定的自成膜能力 , 但由于不能貯存 , 只是即配即用、自配自用。雖廣泛流行卻無法進入市場。借鑒石灰涂料這種古老產品的優點 , 以現代合成化工的成果對其缺點進行改進 , 研制出一種性能好、成本低的新型涂料便成為本文的目的。本涂料以氧化鈣、氫氧化鈣和灰鈣粉等為主要填料和無機基料 , 以丙烯酸樹脂乳液或乙烯 - 乙酸乙烯樹脂乳液為有機基料 , 因此 , 稱此涂料為“鈣膠漆”。表面活性劑及相應的增稠劑解決了樹脂類乳液在石灰膠體這種鈣離子密度*的體系中破乳的難題。

　　1 　乳膠漆與鈣膠漆不同的成膜特點

　　1. 1 　乳膠漆的成膜特性

　　乳膠漆的顏填料是惰性材料 , 其在涂膜中起骨架作用 , 本身不具備黏結力。涂膜的黏結力由樹脂乳液提供。當樹脂乳液在失水和成膜助劑溢出后成為顏、填料的粘合劑而形成涂膜。顯然這是一個物理過程。這一過程在 7 ～ 15 d 中完成。 7d 涂膜的強度和耐水性可達到*標準的 50% ～ 60%; 15 d 涂膜的強度和耐水性基本達到*標準。由于乳膠漆中由樹脂乳液提供黏結力 , 當乳膠漆的 PVC( 顏料" target="_blank">顏料/體積濃度 ) 高于 CPVC ( 臨界顏料" target="_blank">顏料/體積濃度 ) 后 , 基料被顏填料分割 , 其黏結作用被削弱 , 以顏填料構成的涂料骨架松散而不耐水 [ 1 ] 。只有基料用量較大 , 涂料的 PVC 低于 CPVC 時 , 顏填料被基料充分包覆 , 其骨架作用才充分體現。涂膜的強度和耐水性顯著提高。

　　1. 2 　鈣膠漆的成膜特性

　　鈣膠漆的顏填料中石灰占了相當大的比重。由于石灰是活性填料 , 在涂膜固化過程中 , 與大氣中的 CO 2 反應生成 Ca 2 CO 3 , 使涂膜硬度和耐水性等指標明顯提高。鈣膠漆在成膜過程中除產生這一化學變化外 , 樹脂乳液則以物理方式成膜。這種成膜方式為 CaCO 3 提供了附加黏結力。無機基料的化學成膜與有機基料的物理成膜的這種雙元成膜方式相互協同 , 起到了“ 1 + 1 > 2 ” 的作用。這與乳膠漆單一的樹脂 乳液提供黏結力相比 , 石灰這一材料提供了第二種黏結力 , 涂膜的性能明顯優于乳膠漆。

　　由于大氣中 CO 2 含量較低 , 鈣膠漆的碳化成膜過程時間相對較長 , 在這一過程的初期 , 涂膜的強度和耐水性等指標相對較低。以zui能代表涂膜這兩個性能的耐擦洗性指標為例 , 涂膜碳化初期耐擦洗性僅幾十次 , 但碳化 20 余天后 , 上述指標明顯提高 , 數據顯示其涂膜性能已遠高于同期成膜的乳膠漆 ( 見圖 1) 。此后 , 還有一個后期碳化過程 , 這一過程可延續幾個月至數年 , 涂膜強度和耐水性等指標不斷提高 , 因而其涂膜壽命比乳膠漆涂膜的壽命更長。鈣膠漆的雙元成膜方式明顯提高了涂膜性能。在樹脂乳液加入量相對較低的條件下 , 涂膜性能相當理想。隨著有機基料加入量減少 , 涂料 PVC 值提高 , 涂料的干遮蓋力改善。當涂料的 PVC 達到 83% ～ 84% 時 , 產品的對比率和耐洗刷性等主要指標仍可達 GB /T9756 — 2001 優等品水平。而相似 PVC 的乳膠漆僅達 GB /T9756 — 2001 合格品標準 , 其成本也稍高于鈣膠漆 ( 見表 1) 。從這一點說 , 在涂料成本相似的條件下 , 鈣膠漆的性能顯著優于乳膠漆。

　表 1 　鈣膠漆與乳膠漆的性能對比

　　2 　鈣膠漆的原材料和助劑

　　2. 1 　石灰

　　鈣膠漆所用的石灰包括生石灰、熟石灰和灰鈣粉等品種。可用其中一種 , 也可用它們的混合物。

　　本配方以市場上zui常用的灰鈣粉或熟石灰粉為主要填料。由于有些灰鈣粉粒徑太粗且含黑色雜質應慎重選用。

　　2 .2 　鈣活素和鈣寧劑

　　鈣活素和鈣寧劑是針對石灰的特殊性而合成的表面活性劑。對克服石灰基涂料的缺點起著關鍵作用。前者對石灰的分散作用* , 其在石灰表面形成界面強度高且致密的吸附層 , 顯著提高了石灰膠體的分散效率和石灰膠體的流動性 ; 后者則對涂料體系中的鈣離子具有率的螯合力 , 阻止了有機基料在鈣膠漆中破乳。鈣膠漆和鈣寧劑對石灰的膠體粒子形成靜電斥力、空間位阻和離子屏蔽及膠體保護等多重作用 , 使石灰膠體粒子在布朗運動中難以碰撞凝聚 , 使涂料具備了穩定的貯存條件。

　　2 .3 　有機基料的選擇

　　鈣膠漆選用的有機基料包括丙烯酸樹脂乳液和 VAE 乳液 ( 乙烯 2 乙酸乙烯酯樹脂乳液 ) 兩大類。前者中的苯丙乳液和純丙乳液中的一些對鈣離子耐受較好且粒徑較細的品種為宜。較細的粒徑為石灰粒子提供更多的錨接點而提升涂膜性能 ;VAE 乳液調制的涂料罐內狀態和流平性更佳 , 涂膜耐水盡管稍差 , 但仍能滿足使用要求。本配方選用北京東聯化工有限公司的苯丙乳液 BS - 103 和北京有機化工廠的乳液 VAE - 707 為有機基料。

　　2 1 4 　增稠劑

　　鈣膠漆的 pH 值超過 12 . 0, 乳膠漆常用的堿溶脹類 (ASE) 和疏水改性堿溶脹類增稠劑 (HASE) 不能使用 ; 聚氨酯類 (HEUR) 增稠劑盡管可用 , 但其相對疏水 , 涂料在貯存過程中易分層而影響開罐效果。為解決以上問題 , 本文選用對 pH 值不敏感的無機凝膠為基體 , 在對其精煉、變型和漂白的基礎上實施適度的有機改性。使無機凝膠所形成的空間網狀結構的能力適當弱化。使其既可將體系中的自由水轉變為束縛水 , 控制涂料的分層和沉降 , 又可在施工中比較容易地消除空間網狀結構對涂料的束縛 , 使涂料易于流動 , 施工變得順暢。

　　2 .5 　其他助劑

　　乳膠漆中所用的消泡劑、防凍劑和成膜助劑等均可在鈣膠漆中應用。由于涂料體系的 pH 值較高 , 細菌不能生長 , 無需添加罐內防腐劑和有機氨類 pH 值調節劑。為了調整成漆色調和感觀白度 , 可加入適宜的增白劑和調白劑 ( 如群青 ) 。

　3 　鈣膠漆的配方及工藝

　　3 .1 　鈣膠漆的配方原則

　　石灰可自身成膜 , 涂膜有一定的強度和耐水性。為發揮它的這一特性并降低成本 , 應提高石灰的添加量 , 減少樹脂乳液類基料的用量。石灰添加量約占涂料總質量的 20% , 樹脂乳液加入量對經濟型涂料達涂料質量的 7% 即可。由于石灰的干遮蓋力較高 , 若生產內墻漆 , 只要添加涂料質量 5% 的復合型* , 材料成本控制在 1 800 元 / t 以下 , 涂料質量即可達 GB /T9756 — 2001 優等品標準。

　　3 .2 　鈣膠漆基礎配方

　　鈣膠漆基礎配方見表 2 。

　　3 .3 　鈣膠漆生產工藝

　　3 . 3 .1 　生產工藝說明

　　鈣膠漆生產工藝與乳膠漆相似 , 石灰不必單獨處理 , 與其他顏填料共同分散即可。由于石灰膠體粒徑很細 , 膠體不需砂磨即可調漆。

　　表 2 　鈣膠漆基礎配方