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HYM-21在中高档内外墙乳胶漆中的应用研究 

 
 

(周广德 北京环益美高分子聚合物研究所,北京101113

   Zhou guangde (Beijing Huan Yi Mei lnstitute of polymer ,Beijing 101113)

摘要   HYM21是一种天然的高分子材料,能够与苯丙或丙烯酸类乳液在常温下共聚反应,生成性能更好的合成树脂乳液,它具有显著的增粘、增稠、增强作用,可以提高涂料的粘附能力及稳定性,改善施工性能、防流挂,涂膜外观效果优良。

关键词  HYM21  乳胶漆  乳液  内墙涂料  外墙涂料

 

一、概述

涂料是现代建筑装饰工程必不可少的材料之一,涂料对于建筑物的调温调湿、空气微循环与净化、居住的自然舒适度、生态环境保护、人体健康、以及建筑的使用寿命等,都有着十分密切的关系。用于建筑上的涂料,无论是内墙涂料,还是外墙涂料,必须要有良好的透气性,能够调温调湿、净化空气、保持建筑与环境的生态微循环。

从环保与健康的需要,内外墙涂料中所用原材料,要尽可能地少使用或不使用化学胶粘剂、化学助剂、化学色浆,采用性能更好、更稳定、更环保的无机胶凝材料、无机颜料或可以再生的天然树脂等。

从建筑与环境的需要,我国的建筑用涂料及建筑装饰不宜学西方的化学涂料装饰方法。装饰效果与设计上,追求淡雅清新、自然美观,力求建筑与环境和谐,城市的建筑色彩,应注重地方传统文化特色、民族特色、古典与现代结合、充分体现中华各民族的智慧与成就。

从材料、技术、工艺、应用的需要,彩色生态干粉型砂壁涂料体现的是一种涂料与艺术结合的创新理念:涂料不仅仅是装饰用,还可以表现艺术,启迪智慧,是艺术、是灵动、是具有传承价值的产品!

 

二、涂料技术的现状和影响

伴随着石油化学工业的发展,化学与建材的结合,化学涂料取代了传统的胶泥、麻刀灰、石灰膏、三合灰等传统装饰抹灰材料,并从溶剂型过渡到水性乳胶漆,这些化学合成乳胶材料在建筑内外墙装饰装修工程上的大量使用,由于乳胶材料膜的封闭作用,使建筑墙体丧失了的自动透气、调温、调湿、微循环、空气净化等自然功能,严重影响了室内居住环境的空气质量、居住的舒适度、安全性和健康性。

现代建筑材料与建筑物不能适应自然环境,更不能与自然环境和谐,城市生态系统脆弱、水气不平衡、空气污染增大、热岛效应,在自然灾害面前,城市“脆弱”到不堪一击。今年721日,北京遭遇特大暴雨,共造成77人死亡、直接经济损失160多亿元,不仅北京,全国今年就有数十个城市遭遇水灾,数千万人受影响、造成了无法估量的经济损失。引起国内外广泛关注,政府与专家学者在研究评估后,得出的结论是城市规划设计不合理,城市排水系统有很大问题和城市“不吸水”、“水气失调” 、“水气循环障碍”等原理造成。太多的新型建材(砌筑、围护、保温、防水、装饰等),不能与建筑同寿命,现在的高楼大厦。还没有老祖宗的土坯房使用寿命长,涂料就更不用说了(生产涂料的厂家,去看看北京故宫就明白了)。

盲目性大规模城市建设,破坏了城市生态系统,城市减灾问题,首先要做到的是一切都要严格遵循客观自然规律,顺应自然,回归自然,按照生态理念,水气质量、水气循环、水气平衡是城市规划、设计、建设首要考虑问题。现代城市及建筑不吸水,而且非常怕水,严重缺水。主要原因是建筑及市政道路采用大量的化学合成材料,这些材料不吸水、吸湿、不能调湿、不能呼吸透气,造成水气循环障碍,材料中的化学有害成分会污染水源、土壤和空气,材料性能及使用寿命很差,有的只有几个月,几年,还不如粘土耐用(参考文献《现代建材城市建设与健康和生态环境保护》、《生态建材的研究与发展》、www.zglsjc.cn中国绿色建材网,作者:周广德)。等

 

三、乳胶涂料的缺陷

乳胶漆是以化学合成树脂乳液、助剂、填料、颜料,采用高速分散、砂磨等工艺等制成,以乳液为主要成膜物,但乳胶的分子结构不很稳定:成膜困难时,需要加入0.40.7%的成膜助剂;生产时,要加入分散剂、消泡剂;涂料粘度不稳定时,需要加入增稠剂、防沉剂;遮盖效果不好时,需要加入钛白粉;保质期短,需要加入杀菌剂、防霉剂;施工性不好,还要加入触变剂、流平剂、润湿剂,此外,还有抗结皮剂、增光剂、消光剂、增硬剂、疏水剂、憎水剂、催干剂、滑爽剂、乳化剂、防粘连剂、防缩孔剂、防发花剂、防浮色剂、防胶凝剂、黏度稳定剂、抗氧化剂、除味剂、锤纹剂、导电剂、防静电剂、增白剂等数百种助剂。用这么多的化学品制成的乳胶漆,却难以使涂料的性能和使用寿命达到理想状态。

乳胶漆涂料的性能主要取决于乳胶膜的性能,即成膜不好、膜品质差,涂层就不能保持稳定,加入的助剂、颜、填料等,主要起辅助成膜作用,以及改善施工性、遮盖性能等。涂料中所使用的化学乳液成膜物,其分子结构不稳定,技术性能表现不佳,成膜困难,需要在大量助剂的作用下才能成膜,但成膜后仍难以保持稳定。当我国严寒地区气温达到-30℃以下,在四川等酸雨较重、或在西藏等紫外线强烈地区,涂料表现出的老化、耐候性等缺陷尤其明显。

 

四、HYM21功能树脂的技术性能

1.安全健康环保指标

测试项目                                     

标准值(一等品)  

  实测值

游离甲醛(mg/kg      

   100  

  未检出

挥发性有机化合物(VOC)(mg/kg

15    

未检出

苯、甲苯、乙苯、二甲苯总和(mg/kg   

300   

未检出

有害重金属(铅、镉、铬、汞等)总和(mg/kg

   285         

  未检出

放射性(GB6566-2001标准)中A类技术指标    

 

未检出

抗菌细菌、霉菌性能(HG/T3950——2007标准)                       

 

0

 

2.防火性能

   测试项目

    测试结果

  燃烧性能级别(GB8624-2006

B1B2

燃烧毒理性     

无滴落物、不产生浮尘和剧毒浓烟

 

 3.技术指标

测试项目

标准值(一等品) 

测试结果

产品外观

 

白色粉末状

粘度(23±2),pa.s 

1.00

1.3

180°剥离强度 N/25mm

     10

    18 

粘结强度MPa     

     0.5

1.1

温稳定性(0 24h)

 

呈流动状态

贮存稳定性 ,(/常温状态密封 )

 

1-3

 

  五、HYM21功能树脂在乳胶漆涂料中的作用机理 

由北京环益美高分子聚合物研究所研制生产的HYM21生态功能型树脂,这是一种以天然高分子材料为主,经过洗涤,在一定温度条件下接枝共聚,再经济干燥、粉末化的一种多功能树脂型可分散胶粉,该胶粉能在0-40℃温度环境中成膜,其膜为网状结构,离子型、带正电荷,性能十分稳定。       

HYM21生态功能型树脂比化学乳液的分子稍大,能够与化学乳液中的极性基团在常温条件下发生胶联共聚反应,生成一种性能更好的合成树脂乳乳液。HYM21生态功能型树脂本身的粘结强度要高于化学乳液,, 主要作用是增粘、增稠、增强,该产品与化学乳液共聚成膜后,形成的涂膜接触角更大,粘附力更强,流平性和防流挂性更好,涂膜的遮盖力强,施工操作性有明显改善,涂层强度与质量稳定性也有所提高。

HYM21生态功能型树脂与化学乳液产生胶联共聚反应后,其成膜物的物理、化学性能更强,可以显著提高涂料成膜能力、膜的结构力学、膜的结构稳定性。可以很切实、形象比喻一下:没有用HYM21生态功能型树脂的涂料成膜物如同“无纺布”,使用HYM21生态功能型树脂的涂料成膜物如同“有纺布”。

HYM21生态功能型树脂是一种低碳、环保、原生态胶凝材料(相关参考文献《生态多功能树脂型可分散系列胶粉的性能及应用范围www·zgjf·cn中国胶粉与腻子网,作者:北京环益美高分子聚合物研究所总工程师周广德)。

HYM21生态功能型树脂具有国际领先水平,产品不仅在国内市场受到欢迎,还远销海外市场。

 

 六、HYM21功能树脂在乳胶漆涂料应用范围

HYM21功能树脂:洁净常温水=19的比例,开启搅拌分散机,将HYM21功能树脂缓慢加入到水中搅拌,边加边搅拌,直至HYM21功能树脂全部溶解成乳状液,静停待用。

1.内墙乳胶涂料

可以用40%50%等量的HYM21功能树脂的水溶液替代等量50%苯丙乳液,生产内墙乳胶漆涂料。内墙乳胶漆参考配方(略,可另作咨询)。

2.内墙乳胶涂料

可以用30%40%等量的HYM21功能树脂的水溶液替代50%等量的丙烯酸乳液,生产外墙乳胶漆涂料。外墙乳胶漆参考配方(略,可另作咨询)。

3.真石漆

可以用30%40%等量的HYM21功能树脂的水溶液替代50%丙烯酸弹性乳液,生产真石漆涂料,可以显著提高真石漆粘稠度、粘附力、涂膜强度,减少喷涂作业落砂量。真石漆涂料参考配方(略,可另作咨询)。

4.水包水仿理石漆涂料和水包水、水包油多彩涂料

可以用30%40%等量的HYM21功能树脂的水溶液替代50%等量的丙烯酸弹性乳液,生产水包水仿理石漆涂料和水包水、水包油多彩涂料,可以增加涂料的粘度、附着力、涂膜强度、及抗老化能力,改善涂膜外观及手感。(略,可另作咨询)。

5.JS防水涂料

可以用30%40%等量的HYM21功能树脂的水溶液替代50%等量的丙烯酸弹性乳液,生产双组分JS防水涂料。JS防水涂料参考配方(略,可另作咨询)。

6.弹性拉毛涂料

可以用30%40%等量的HYM21功能树脂的水溶液替代50%等量的丙烯酸弹性乳液,生产弹性拉毛涂料。JS弹性拉毛涂料参考配方(略,可另作咨询)。

7.干粉类无机涂料

HYM21功能树脂能与一些化学有机材料起胶联共聚反应外,还可以与矿物材料中的硅、铝、镁、钙等产生无机凝胶反应,生成新的、性能更好的无机胶凝材料

         HYM21功能树脂,可以作为任何可以喷、滚、刷、抹、弹的薄层与厚浆涂料的主要胶凝材料或辅助胶凝材料,如硅藻泥壁材、粘土与矿物涂料、无机干粉涂料、砂壁状涂料等。干料类涂料参考配方(略,可另作咨询)。

 

七、      配方实例

(一)  高档内墙乳胶漆

原材料名称、配方比例、成本核算如下(成本约3600元/吨):总量:1000公斤

原材料名称                                 重量比               

1、水                                   290公斤

2、内墙锐钛白粉                       100公斤X16.00     1600.00

3、羟 乙 基 纤 维 素                    3公斤X43.00       130.00

4、分                               7公斤X9.00        63.00

5、消                              1.5公斤X30.00      45.00

6、润湿剂:(用少许丙二醇稀释后加入)    2公斤X18.00       36.00

注:按顺序将物料全部投入后,1250/分钟,高速分散10-20分钟,至搅匀为止.

73000纳米钙                         475公斤X1.10       523.00

8、丙                             12公斤X12.00       144.00元 

9、成                            5公斤X18.00       90.00

注:按顺序将物料全部投入后,1250/分钟,高速分散30-40分钟,至搅匀为止

10、消                              1.5公斤X30.00      45.00

 11、内墙苯丙乳液                       100公斤X8.50      850.00元 

12HYM-21 胶粉(水72公斤溶解)        8公斤X8.50       68.00

13、杀菌剂                             1.5公斤X20.00      20.00

注:按顺序将物料全部投入,边加边搅,此为调漆阶段转速为800/分钟以下,同时调整稀稠度。

(二)普通内墙乳胶漆

原材料名称、配方比例、成本核算如下(成本约2100元/吨):总量:1000公斤

原材料名称                               重量比               

1、水                                  400公斤

2、羟 乙 基 纤 维 素                    3公斤X46.00       138.00

3、-95PH值调整剂                       0.5公斤X40.00     20.00

4、水性分散剂                          5公斤X15.00        65 .00

5、水性杀菌剂                         1.5公斤X20.00        30.00       

6、水性消泡剂                          1公斤X20.00          20.00

7、润湿剂                              1公斤X28.00          28.00

注:按顺序将物料全部投入后,600/分钟,高速分散10-15分钟,至搅匀为止.

8、锐钛白粉                            25公斤X16.00         400.00

9、煅烧高岭土                          75公斤X1.70       128.00

10、轻质碳酸钙                         160公斤X0.65      104.00

11、滑石粉                               50公斤X0.80         40.00

12、重质碳酸钙                          200公斤X0.80        160.00

13HYM-21                              10公斤X18.00        180.00

14、增白剂                             0.5公斤X40.00     20.00 

注:按顺序将物料全部投入后,1250/分钟,高速分散30-40分钟,至搅匀为止       15、成膜助剂                              3公斤X18.00       54.00

16、乙二醇                               3公斤X12.00         36.00

17、苯丙乳液                             80公斤X8.00         640.00

18、水性消泡剂                           1公斤X20.00        20.00

19、增稠剂(碱溶胀)                     5公斤X15.00       60.00元 

20、流平剂(用10公斤水、2公斤乙二醇稀释)1.5公斤X40.00      60.00

注:按顺序将物料全部投入,此为调漆阶段转速为600/分钟,同时调整稀稠度。

 

(三):弹性外墙乳胶漆配方及生产工艺

原材料名称、配方比例如下:总量:1000公斤

原材料名称                                      配方比例 (重量比)        

1、去离子水(或自来水):                                170公斤

2PH调整剂(甲醛):                                      1公斤

3、钛           粉:                                  150公斤

4、羟 乙 基 纤 维 素(30000S):                           3公斤

5、分           剂:                                    6公斤

6、消           剂:                                  1.5公斤

6、润      湿     剂:                                    2公斤

注:按顺序将物料全部投入后,1250/分钟,高速分散10-20分钟,至搅匀为止

7、硅         粉:;                                100公斤

8、重           粉:                                 200公斤

9、丙           醇:                                  15公斤

10、成         剂:                                   6公斤

注:按顺序将物料全部投入后,1250/分钟,高速分散30-40分钟,至搅匀为止

11、消           剂:                                 1.5公斤

12、北京环益美研究所HYM-21 胶粉(水72公斤溶解):        8公斤

13、苯         液:                                  50公斤

注:按顺序将物料全部投入,此为调漆阶段转速为300-500/分钟,同时调整稀稠度

14、弹         液:                                  250公斤

15、氨             水:                                    1公斤

16、增稠剂:                                                适量

注:1、待苯丙乳液搅拌均匀后,再加入弹性乳液将转速调为300-500/分钟搅拌均匀即可灌装出厂。

2、原白:钛青绿色浆加20克。

3、如生产其它颜色的外墙乳胶漆,可根据需要用水性色浆配色、调色即可。

(四)JS防水涂料配方(Ⅰ型)

原料名称                                   配方比例(kg                                              

A组分(液料部分)

丙烯酸弹性乳液                 330

HYM-21(北京环益美研究所)            10

                                              120

消泡剂                                           2

杀菌剂                                           2

合计                                            464

B组分(粉料部分)                                

42.5PO普通硅酸盐水泥                            16

石英粉 (130160目)                           376                                                 

合计                                             536

总计                                            1000

(五)真石漆涂料配方(增强型)

原料名称                                   配方比例(kg                                               

羟乙基纤维素                                     2素维                             1

丙烯酸弹性乳液                 90-100

HYM-21(北京环益美研究所)            4-5

                                              135

AmP-95                                          0.3

水性杀菌剂                                       1

水性消泡剂                                      0.5

成膜助剂                                        4

40-120目彩砂                                    755                                                

 

八、HYM21功能树脂的经济效益与社会效益

目前苯丙乳液的市场价格每吨在7000元左右,丙烯酸弹性乳液每吨在12000元左右,而HYM21功能树脂的水溶液每吨1800元,在提升涂料产品的品质的同时,还可以为涂料企业省下一大笔原材料费用,其经济效益是明显的。

全世界都在倡导低碳、节能、环保、健康,在涂料中使用HYM21功能树脂,有效减少化学品的使用,提升产品的环保价值,对于保护生态环境意义重大,其社会效益是显著的。                               

 

九、综述

     HYM21功能树脂性能优良,产品及技术成熟可靠,从理论基础到产品的性能研究、产品应用技术、技术服务与技术指导、质量要求等方面,比较系统和全面。

HYM21功能树脂产品将很好地服务于涂料行业,让千家万户受益。 

                                                                                  

                            2012年8月19于北京通州

附:作者简介
   
周广德,男,北京环益美高分子聚合物研究所总工程师,从事科技工作二十余年,有多年的理论研究和丰富的实践经验,为上千家企业、几百个工程项目提供过上万次的专业技术咨询服务,主持或参与开发新技术、新产品百余项,个人独立技术项目有120多个,发表专业论文五十余篇,专业技术讲座200余场次,其中有八篇论文获得优秀论文奖,有两篇论文入编《中国现代化建设研究文库》,国内有100余种论文集收录其作品及研究成果。主要研究方向:高分子材料、生化技术、生态建材、建筑保温节能技术、内外墙各种腻子、干混砂浆、水基干粉涂料、建筑防水材料、防火材料、相变材料、专业技术咨询服务等。

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