天然流變改性瓜爾膠在水性涂料中的應(yīng)用性能進(jìn)行了研究的結(jié)果表明:天然流變改性瓜爾膠應(yīng)用于水性涂料中,涂料性能有改善,具有優(yōu)越的流平性和明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì),生產(chǎn)成本低,且水性涂料性能均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
引言
自1953年羅門哈斯合成全球第一款純丙乳液Rhoplex AC-33起,纖維素醚以其優(yōu)異的保水性、施工性、增稠效率在水性涂料中的應(yīng)用舉足輕重。纖維素醚是由葡萄糖構(gòu)成,但葡萄糖單位之間的連接方式為β(1-4)糖苷鍵。纖維素不含支鏈。纖維素的空間構(gòu)象呈帶狀,糖鏈之間通過氫鍵堆積起來成為緊密的片層結(jié)構(gòu),使纖維素具有很強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度,對(duì)生物體起支持和保護(hù)作用。纖維素經(jīng)過與液堿、一氯甲烷、環(huán)氧乙烷等醚化后方可應(yīng)用于水性涂料中。
瓜爾膠,英文名為“guar gum”(半乳甘露聚糖)是一種從天然的豆科植物(Cyampop is tetragonolobus)的種子里分離出來的高分子糖類聚合物。瓜爾膠以甘露聚糖為分子主鏈,D-吡喃半乳糖為支鏈,其中甘露糖與半乳糖單元之比為2∶1。瓜爾膠在冷熱水中均能溶解。由于瓜爾膠具有低價(jià)高效的乳化和增稠性能,因而在油田鉆井、造紙、紡織、化妝品以及食品等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。
通過羥乙基或羥丙基等改性的瓜爾膠,在歐洲已開始用作水性涂料的增稠劑取代傳統(tǒng)的價(jià)格昂貴的羥乙基纖維素醚,獲得了良好經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。瓜爾膠用作增稠劑不僅可取代或部分替代傳統(tǒng)的羥乙基纖維素醚,而且對(duì)乳膠漆具有良好的改進(jìn)作用,它在保證一定的觸變性能的基礎(chǔ)上,為系統(tǒng)帶來良好的流平性,而且具有良好的助成膜作用。
之前有部分廠家接觸過瓜爾膠產(chǎn)品,但早期產(chǎn)品存在價(jià)格不穩(wěn)定等客觀因素。中石油已經(jīng)建立年產(chǎn)5000噸的瓜爾膠生產(chǎn)線來滿足客戶的需求。
本文對(duì)天然流變改性瓜爾膠在水性涂料中的應(yīng)用性能進(jìn)行了研究。
實(shí)驗(yàn)
原材料
本實(shí)驗(yàn)所采用的原材料見表1。
瓜爾膠及羥乙基纖維素的主要技術(shù)指標(biāo)
瓜爾膠及羥乙基纖維素的主要技術(shù)指標(biāo)見表2
瓜爾膠及羥乙基纖維素水溶液的制備
本試驗(yàn)使用的是2%的水溶液。先稱量好計(jì)算量的水,攪拌下加入規(guī)定量的瓜爾膠或纖維素,待攪拌均勻后,滴入2滴AMP-95調(diào)節(jié)pH值至8~9,進(jìn)一步提高攪拌速度,攪拌至系統(tǒng)呈半透明狀態(tài)的半黏稠液體,備用。
制作2%水溶液儲(chǔ)存穩(wěn)定性的對(duì)比
在30℃,對(duì)所制備的2%的瓜爾膠及羥乙基纖維素水溶液的儲(chǔ)存穩(wěn)定性進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果見表3。
250HBR及瓜爾膠制作涂料性能及其成本比較
羥乙基纖維素250HBR及瓜爾膠的涂料配方可見表4,按照表4配方所配制的涂料性能,涂膜性能,施工性能以及材料費(fèi)見表5。
從表5我們可以看出,中石油28000瓜爾膠所制成的乳膠漆的流平性及流動(dòng)性較好。而且僅僅替換瓜爾膠每噸涂料可以節(jié)省60元。
中石油28000在不同添加量下對(duì)耐擦洗的影響
按照表4的配方,改變中石油28000瓜爾膠的添加量,對(duì)涂料配方耐擦洗性的影響見表6。
從表6中我們可看出,隨著瓜爾膠添加量的提升,涂膜耐擦洗性能有一定提升,但是在添加量大于0.4%之后性能改變較小。
中石油28000在不同乳液添加量的實(shí)驗(yàn)性能比較
中石油28000在不同乳液,不同顏基比的實(shí)驗(yàn)性能對(duì)比見表7(因涉及到工廠配方故保密)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,中石油28000在低、中、高PVC中的粘度,耐擦洗性均有較好的表現(xiàn)。
結(jié)語
水性涂料天然流變助劑的代表產(chǎn)品中石油28000作為制造涂料的流變助劑替代或部分替代進(jìn)口HEC是完全可能的,具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。對(duì)于一個(gè)年產(chǎn)5000噸的廠家來說,年節(jié)省成本可達(dá)到20萬元左右,經(jīng)濟(jì)價(jià)值明顯。中石油瓜爾膠具有優(yōu)異的流平性能,同時(shí)因其特殊的結(jié)構(gòu),可節(jié)省部分乳液,對(duì)涂料的成膜起到幫助作用,最終形成的涂膜具有較好的耐水性和耐擦洗性。