超细滑石粉的分散及其在水性涂料中应用

发布时间: 2012-09-19

    利用沉降试验测定了不同类型的高分子分散剂在水性介质中分散超细滑石粉的分散效果,并将分散稳定的超细滑石粉悬浮液加入到苯丙乳液中制成了水性涂料。结果表明:分散剂FSJ-502的分散效果最好;超细滑石粉加入后涂层的干性、回粘性、硬度和耐蚀性均有所提高。 
   关键词:超细滑石粉;水性涂料;沉降试验 
  超细滑石粉是一种含水的镁硅酸盐矿物,组成为3MgO•4SiO2•H2O。在超细滑石粉的晶格构造中,硅氧四面体连结成层状结构,层与层之间以微弱的余键相吸而极易解裂[1],同时它还具有较高的长径比。目前,超细滑石粉已被广泛应用在涂料、造纸、塑料和化妆品等行业[2]。当应用在涂料中时,能赋予涂料优异的可刷性、流平性、保光性,由此制得的涂层具有较好的耐冲击性和柔韧性,且硬度较高,同时还能有效提高涂层的耐蚀性和干性[3]。随着人们环保意识的增强,水性涂料的发展速度逐渐加快,超细滑石粉因其具有优异的性能也被应用于水性涂料中,但因具有天然疏水性[4],使它在水性涂料中的分散稳定性不好。为此,本文探讨了几种不同类型的高分子分散剂对超细滑石粉(2500目)悬浮液稳定性的影响,并将其应用于水性涂料中。  1实验 

 1.1滑石粉沉降试验  分别在10mL量筒中配制10mL含不同分散剂浓度的2%滑石粉悬浮液,超声分散30min后静置10h,记录沉淀层的厚度并计算其沉降率。分散剂的分散效果用沉降率来衡量,其值越小越好[5]。 
 1.2分散剂FSJ-502吸附等温线的测定 
 (1)配制0.1%的FSJ-502溶液,用紫外-可见分光光度计测定其吸收波长(λ);  
 (2)配制质量分数分别为0.01%、0.04%、0.07%、0.1%、0.3%、0.5%和0.7%的FSJ-502溶液,分别测定其在λ处的吸光度值,做出标准曲线;  
 (3)在10mL量筒中分别配制10mL含不同FSJ-502量的2%滑石粉悬浮液,经超声分散、静置、离心分离后取上层溶液测出其吸光度值,根据标准曲线得出FSJ-502的平衡浓度(ce)。FSJ-502的起始浓度与ce的差值即为FSJ-502在超细滑石粉上的吸附量,最后得到FSJ-502的吸附等温线。
 1.3涂层的制备  将超细滑石粉加入到以苯丙乳液作为主要成膜物质的水性涂料中,具体配制过程为:在20g的苯丙乳液(固含量为4814%)中加入10%的成膜助剂,并在磁力搅拌机上搅拌使其混合均匀;在10mL去离子水中分别加入0.2g、0.6g和1.0g的超细滑石粉,并加入FSJ-502,超声分散30min;将上述两部分混合,同时加入一定量的助剂,搅拌均匀即得到所制涂料。将制备好的涂料均匀喷涂在A3碳钢上,涂层厚度控制在(25±3)μm。 
 2结果与讨论 
 2.1不同类型分散剂对滑石粉分散的影响  分别在超细滑石粉悬浮液中加入分散剂FSJ-502、DA-01、5040、S-100后经沉降试验,得出其沉降率。图1为不同分散剂用量对超细滑石粉悬浮液沉降率的影响。   

 分散剂用量对沉降率的影响  
  加入不同的分散剂后,超细滑石粉悬浮液的沉降率不同,其分散效果不同,具体结果为:S-100DA-01>5040>S-100,所以本试验的最佳分散剂是FSJ-502,并通过实验发现,随分散剂FSJ-502量的增加分散效果逐渐变好,且当分散剂FSJ-502的平衡浓度达到0.6575g/L时,达到最佳分散效果且趋于稳定。将分散稳定的超细滑石粉悬浮液加入到苯丙乳液中制成涂料,其涂层的干性、回粘性、硬度和耐蚀性均得到了较大程度的提高,且涂层的柔韧性能和耐冲击性能稳定。