徐文军（宁波康曼丝涂料有限公司）
摘要： 通过采用玻璃化温度低、冻融稳定性好的乳液，正确地使用分散剂，综合使用多种增稠剂，限制钛白粉的用量，不使用含重金属的颜料和使用其它新技术，可改善高PVC内墙乳胶漆的耐冻融性、“开罐”效果、对比率、健康安全性、耐擦洗性和耐沾污性等性能。
关键词：高PVC；内墙乳胶漆；性能；改善措施
引言
PVC（颜料体积浓度）是指涂料中颜料和填料的体积与配方中所有非挥发分（包括合成树脂乳液中的固体组分、颜料和填料等）的总体积之比，即PVC=颜料和填料的体积/（颜料和填料的体积+固体基料的体积）×100%。涂料配方中，当颜填料量很少，乳液量很多，涂膜中的基料能够充分润湿和包裹颜料粒子，这时颜料分散在基料中，处于不连续的分散状态，随着配方中颜填料量的增加，基料量的减少，当配方中恰巧有足够的黏结料或乳液润湿颜填料粒子，此时的颜料体积浓度(PVC)称之为临界颜料体积浓度(CPVC)，CPVC是乳胶漆的一项重要性能参数。当PVC高于CPVC，此时，基料无法润湿所有的颜填料颗粒，粉料松散地存在于涂膜中，从而使涂膜质量变差。随着涂料配方中PVC的变化，涂料施工后其涂膜在拉伸强度、涂膜密度、附着力等机械性能，渗透性、起泡性、抗锈蚀等渗透性，光泽、遮盖力、着色力等光学性能都发生变化，涂膜诸多性能在CPVC点及附近将发生急剧变化。
高 PVC内墙乳胶漆也称经济型内墙乳胶漆，是我国内墙乳胶漆的主要品种，在各种乳胶漆品种中其用量最大。由于要求这类乳胶漆的成本较低，因而如何在保持较低成本下使其具有所要求的性能或者使之保持尽可能好的性能，具有很重要的实际意义。本文主要阐述如何提高乳胶漆的耐冻融性、反射对比率（遮盖力）、健康安全性、储存稳定性和涂膜的耐洗刷性、耐沾污性等。
1、高PVC内墙乳胶漆性能的提高
1.1 耐冻融性
耐冻融性不良的乳胶漆，在受冻融损害后，其性能将会受到影响，严重时甚至使产品失去使用价值。为了保证乳胶漆的耐冻融性，在配方中都使用冻融稳定剂（例如乙二醇或丙二醇）。
但是，使用冻融稳定剂也有一些副作用，例如成本提高，涂料的VOC含量增大，涂膜的耐水性受到影响等。因而，冻融稳定剂的用量不宜过大。这样，就要求在使用冻融稳定剂的同时，采取其它一些辅助措施来提高乳胶漆的冻融稳定性。例如，选用玻璃化温度低、冻融稳定性好的乳液，可以在配方相同的情况下提高乳胶漆的冻融稳定性；再如，使用超细填料，并辅以分散剂的正确使用，就可以通过得到高度均匀的分散体系而对聚合物粒子产生间隔作用，阻止冰冻时乳液粒子的凝聚。此外，在涂料配方中使用诸如聚乙烯醇类或羟乙基纤维素类的水溶性胶体增稠剂，能对聚合物粒子起到保护胶体的作用，也可以使乳胶漆的冻融稳定性提高。在这些方法中，使用玻璃化温度低、冻融稳定性好的乳液效果最好。因为高PVC内墙乳胶漆因高温回粘造成的沾污问题并不突出，且低玻璃化温度的乳液还可以减少成膜助剂的用量，增加对颜、填料的黏结力等。此外，还能够克服成膜助剂含量高时会加速乳胶漆冻结时冰晶对聚合物粒子的压缩过程，进而使涂料融化后变成凝胶状态的问题。如果材料来源允许，最好使用丙烯酸或甲基丙烯酸含量高的丙烯酸酯类共聚乳液。
1.2 “开罐”效果（容器中状态）
容器中状态是指乳胶漆经贮存后，打开容器盖的原装涂料所呈现的状态，例如是否沉底、分层、胶凝、增稠、结块等，也称为涂料的“开罐效果”。乳胶漆最常见的容器中状态问题是分层和沉淀问题。下面从防止颜、填料沉降、沉淀的角度介绍保持涂料具有良好容器中状态的技术措施。
液体涂料由于其中颜、填料的密度和液体分散介质（水）的密度相差很大，因而颜、填料颗粒受重力作用下沉是不可避免的。一般对于球型颗粒来说，密度与液体介质密度的差越大，半径越大，沉降速度就越大.液体的粘度越大，沉降速度越小。虽然较细的颜、填料和粘度较大的基料都能降低沉降速度，但并不能从根本上消除沉降现象，因而还需要采取适当的措施防止涂料在贮存过程中出现沉淀。例如，适当地使用润湿剂、分散剂以使颜、填料颗粒表面受到润湿而容易分散均匀，同时减少颗粒的凝结、聚集，增大一次性粒子的含量，从而因颜料颗粒中的粒径减小而降低沉降速度。而离子型分散剂（例如阴离子型）能使颗粒表面带电荷，用颗粒间的静电斥力来克服范德华力而阻止颗粒的凝结、聚集，使之成为稳定的分散悬浮体系。但是，使用这种方法时应注意到分散剂的用量很重要，必须处于有效浓度范围内才能具有稳定分散效果。这种有效浓度范围对于每一种分散剂或者特定的颜料体系是不同的。再例如，适当地使用增稠剂以增大涂料体系的粘度降低沉降速度。增稠剂品种很多，有些增稠剂除了增稠作用外还能保持分散、稳定作用（例如一些离子型增稠剂）；有些增稠剂（例如膨润土、高粘度的羟乙基纤维素等）能够给涂料带来很强的触变作用；有些增稠剂（例如缔合型增稠剂）既能够增加涂料的粘度，又不影响涂料的流平性。因而，近年来的发展趋势是将几种增稠剂适当地配合使用，使其作用得到互相补充或增强，以使涂料既具有好的容器中状态，而又有好的流变性能。
另一方面，现代粉体加工技术能够为涂料行业提供高细度的颜、填料，例如细度高于1000目的钛白粉、煅烧高岭土、碳酸钙和滑石粉等。使用超细填料，一方面因为颗粒细微而显著降低了沉降速度，另一方面因为颗粒小，受到分散剂所引入的静电斥力相对变大，甚至能够完全平衡重力作用，从根本上解决沉降分层问题。
1.3 反射对比率
反射对比率的实际意义是遮盖力，这是涂料的一项很重要的性能指标。对于高PVC内墙乳胶漆来说，由于受成本的约束，配方中不可能（也没有必要）大量使用钛白粉等颜料。另一方面，涂膜的反射率在PVC超过CPVC以后急剧增长。这是因为，在达到CPVC之前，涂膜中的孔隙很少，涂膜中只有颜料颗粒作为分散相存在，基料作为连续相存在，二者的界面对光的折射率很低，起遮盖作用的只有颜料颗粒。而当PVC 过CPVC以后，涂膜中除上述两相之外，还有很多孔隙存在，孔隙与基料的界面对光的折射率也很大，也对遮盖率产生贡献。二者作用叠加的结果，使得涂膜的遮盖力在超过CPVC以后随PVC的增大而急剧增大。这说明对于高PVC内墙乳胶漆，提高其遮盖力的方法不必仅靠增大钛白粉等昂贵颜料的用量来达到，通过其它一些措施也可以达到目的。
提高涂料的研磨细度是增大涂料遮盖力的措施之一。在其它条件相同的情况下，涂料的研磨细度越高，涂膜中对光的独立散射点就越多，遮盖力越好。使用润湿、分散剂也是提高涂料细度的有效措施。
适当地将具有不同折光率的颜、填料配合使用，使之能够有效地反射不同波长的光线，也能明显地提高涂料的遮盖力。
对于低PVC涂料，有文献介绍可以适当地使用超细高岭土来提高涂料的遮盖力。认为高岭土的微细粒子填充于钛白粉的粒子之间，能避免钛白粉粒子的絮凝，从而也避免光絮凝的产生，使钛白粉的遮盖作用得以充分发挥。但是由于钛白粉必须达到一定的用量且能够以单个颗粒状态存在于涂料中时，该方法的原理才得以成立，例如有的资料介绍当钛白粉的用量在5%～20%时，高岭土才有最佳的填充效果，因而这一方法并不适用于高 PVC内墙乳胶漆。
1.4 健康安全性
高PVC内墙乳胶漆可能对环境产生不良影响的因素有成膜助剂、氨水、乳液中的游离单体、某些含溶剂的助剂等，这些材料组分会增加涂料的VOC含量。此外，有些不满足环保或健康要求的防霉剂以及含重金属的颜料也是不良影响因素。显然，使用满足要求的原材料是保证产品健康安全性的重要条件。此外，使用玻璃化温度和游离单体含量低的乳液，使用多功能助剂（如AMP-95）代替氨水以及避免使用含重金属的颜料也是提高健康安全性的有效方法。
2、涂膜性能的提高
2.1 耐擦洗性能
高PVC内墙乳胶漆的乳液含量较低，耐洗刷性不高，因而在实际生产中更应当注意这一问题，避免对耐洗刷性有不利影响的一些因素的出现。例如，会影响涂膜耐水性的材料组分应当尽量少用；尽量使颜、填料处于高度分散状态，并减少聚集。
据研究 ，以丙烯酸酯乳液为基料，钛白粉为颜料，碳酸钙等为填料组成PVC别为79%和81%的乳胶漆体系，通过电子扫描显微镜和原子力显微镜的研究发现，所形成的干涂膜表面主要是填充的颜、填料颗粒，并有很多间隙。同时，尽管在配置涂料时使用了具有强分散性的分散剂，但仍有很多的TiO2颗粒聚集体，且这种聚集的现象随着PVC的增大而趋于严重。CaCO3颗粒在2种 PVC下都得以均匀的分散，并处于单个的颗粒状态。对这类涂膜进行耐洗刷性试验至一定次数，但不致使涂膜透底时又发现，在有TiO2聚集体处涂膜首先破坏，TiO2聚集体被首先洗刷掉而留下直径1μm甚至更大的空隙。因而认为，在这类乳胶漆体系中，TiO2较难充分分散，在涂膜中的TiO2聚集体削弱了涂膜的机械强度，降低涂膜的耐洗刷性。研究同时还发现，当分散剂的分子量很高、分散性很强时，TiO2颗粒之间有乳液聚合物粒子的架桥现象。因为该研究使用的都是配制乳胶漆的常用材料，所以笔者认为其研究结果具有普遍意义。即，高PVC内墙乳胶漆中的钛白粉比例较高（该研究中的用量分别为9%和5.8%）时，将会削弱涂膜的机械强度，降低耐洗刷性。由于钛白粉是一种昂贵的颜料，因而建议在高PVC内墙乳胶漆中应尽量少用。根据该研究的结果，从经济的角度考虑和满足对比率要求出发，建议在高PVC内墙乳胶漆中钛白粉的用量以不超过5%为宜，3%可能较合适。此外，从这一研究结果还可以发现，保证涂料中的颜、填料颗粒处于高度分散的状态，减少涂膜中颗粒聚集体的出现，是保证涂膜耐洗刷性的有效措施。
影响高PVC内墙乳胶漆耐洗刷性的第二个因素是水溶性胶体类增稠剂（例如前面提到的羟乙基纤维素等），在涂膜干燥后遗留在涂膜中影响涂膜的耐水性。因而，其用量不宜太大。其它的水溶性材料组分也应该在满足要求的情况下尽量使用下限用量。
2.2 涂膜耐沾污性
高PVC内墙乳胶漆的耐沾污性能不良是其固有性能，其原因在于颜基比太高，涂膜的结构不密实，涂膜中存在有大量的微细孔隙，具有很高的透气性和吸附性。要解决涂膜耐沾污性不良的问题，必须从解决涂膜憎水性和致密性等方面着手。
我们通过向高PVC内墙乳胶漆中引入一种称为耐沾污剂的助剂而使得涂膜具有良好的耐沾污性能。这种耐沾污剂具有非常低的表面能，掺入高PVC乳胶漆中能够显著降低涂膜的表面张力，使涂膜具有一定的斥水性，同时也使涂膜的表面更为致密。因而，当污染物沾附于涂膜上时，涂膜产生斥水性能，且因其斥水性能而防止了污染物的沾染和随着水分向涂膜中的渗吸，因而使涂膜具有耐沾污性。这一技术经生产企业实际生产与应用证明其耐沾污效果良好。
3、结论
（1）正确地使用湿润、分散剂，包括选用正确的湿润、分散剂品种和确定湿润、分散剂的有效用量，尽可能地使颜、填料颗粒以一次性粒子存在于涂料中；减少颜、填料颗粒的聚集体，并使涂料长时间地保持均匀、稳定的分散体系。
（2）将不同种类的增稠剂复合使用。例如，利用触变型增稠剂的触变效应增加储存稳定性;利用水溶性胶体增稠剂提高冻融稳定性;利用离子型增稠剂保持颜、填料的分散稳定性等。
（3）考虑经济性和涂膜综合性能，尽量减少易在涂料中出现聚集体的颜料用量（例如钛白粉的用量一定要小于5%）。
（4）鉴于健康安全性考虑，不使用含重金属的颜料。
（5）综合平衡各种材料的使用。不同的材料组分具有不同的作用，且往往会有副作用。因而，在使用一种材料来改善涂料的某一性能时，要考虑到该材料对涂料其它性能的不利影响，并从用量上予以限制。
（6）采用新技术可以得到具有特殊性能的涂料。例如，用抗沾污剂技术生产抗沾污乳胶漆等。
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