真石漆温变色差的原因分析(二)

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真石漆主要由乳液、彩砂、助剂(成膜助剂、增稠剂等)组成,因此本文就从这几个方面来探讨真石漆的配方对温变色差的影响。
实验方法:实验中各配方均采用肝红彩砂制成真石漆,用1mm厚的制膜模板刮涂制膜,在相对湿度均为50%,温度分别为5,10,23,35℃下养护7天,目视比较干膜颜色的深浅,并按0-10分制评分(真石漆漆膜颜色不均匀,不宜采用分光光度计来测量评分),10分颜色最深,0分颜色最浅,评分越高说明成膜质量越好,评分越低说明成膜质量越差。同一配方的真石漆在不同温度下养护最终评分越接近说明温变色差越小,性能越好。
乳液
从以上真石漆温变色差的原因分析可知,乳液用量对漆膜的孔隙率影响很大,可能导致温变色差。表1是乳液用分别为8%,10%,12%和15%的四种真石漆在不同温度下漆膜颜色评分。
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总结表1中评分数据可以看出以下规律:
➀
➁
➂
真石漆的颜色表现出以上规律的主要原因是乳液用量和成膜温度共同影响漆膜内的孔隙率。乳液含量越高,成膜温度越高,漆膜越致密,孔隙率越低,光散射越弱,颜色越深;反之,乳液含量越少,成膜温度越低,漆膜孔隙率就越高,光散射越强,颜色越浅。乳液含量高时,虽然乳液的成膜效率随温度的降低而降低,但由于有一定量富余的乳液作为补充,孔隙率变化相对较小,因此真石漆的颜色变化较小,温变色差也小。这类似如高质量的低PVC普通乳胶漆,虽然低温下CPVC降低,但PVC仍然小于CPVC,颜色几乎不变或变化很小。乳液含量低时,真石漆内孔隙率随温度降低时成膜效率降低而增加,颜色变浅,如同中低档PVC靠近或者大于CPVC的普通乳胶漆,温度越低,CPVC越小,PVC大于CPVC,空隙率迅速增加,消色力也增加,颜色变浅。
由实验结果可知,真石漆的温差色变主要发生于乳液用较少的低成本真石漆,只要乳液用量足够,温差色变可以减少甚至可以完全避免。一般来讲,真石漆中乳液用量在15%以上时质量最好,基本不会发生温变色差现象;乳液用量在15~12%时,彩砂级配及其它助剂搭配合理时温差色变也较小;乳液含量小于12%时则较易发生温变色差现象。
除了乳液的用量以外,乳液的性能如粒径、最低的成膜温度(MFT)、稳定性(抗絮凝能力)等对温差色变也有一定影响,其影响规律同乳液性能对CPVC影响规律相同,即乳液的粒径越小,最低成膜温度越低,抗絮凝能力越强,则乳液越容易变形成膜,孔隙率越低,温变色差越小。因此选择合适真石漆乳液也可减少温变色差的发生。
彩砂
彩砂是真石漆中除乳液外另一最重要组成部分,对真石漆的成本、性能影响仅次于乳液。彩砂的细度、吸水率、硬度等都可能对温变色差产生影响。表2是不同彩砂级配的四种真石漆在不同温度下漆膜颜色评分结果。
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分析表2评分可知,在相同乳液用量时彩砂越细,相同温度下颜色越浅,不同温度下温变色差越大。比较配方2和6可知,在砂的级配相同时用色浆调色更易发生温差色变。其原因是彩砂越细,表面积越大,需要的乳液越多,在乳液相同的条件下漆膜内孔隙率真越高,同时孔隙直径也越小,越接近孔隙的最佳散射直径(0.7微米),散射效率也越高,对漆膜颜色的冲淡作用也越强。随温度降低,乳液成膜效率降低,孔隙率进一步提高,表现出更强列的温变色差现象。
比较表1和表2的数据可知,彩砂的细度对温变色差的影响可能更大,因为彩砂的细度不仅影响孔隙率而且影响孔隙的大小,最终从两个方面提高光散射效率而产生更强的温变色差。
近年来由于恶性竞争的缘故,少数企业为了降低成本,减少价格较高的彩砂在真石漆中的用量,常使用细彩砂(如200目彩砂)甚至色浆来调色是导致温变色差问题多发的主要原因之一。高质量的真石漆应该使用40-80目和80-120目的彩砂为主来调色,若有需要,使用更细彩砂来调色时,则应增加乳液的用量来减少温变色差的发生。
基于相同原因,真石漆用彩砂的吸水率和硬度也是非常重要的指标,必须严格控制。彩砂的高吸水率常常是由于含有大量细的灰份,这会直接导致孔隙率提高而产生温变色差。硬度低的彩砂通常吸水率会偏高并且在生产过程可能因研磨而进一步碎裂粉化而增加温变色差发生的可能。
烧结彩砂和染色彩砂由于灰份少吸水率低,可一定程度上减少乳液的消耗,因此可以减少温变色差的发生。
成膜助剂
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由图6.3和图6.4可以知,5℃下成助剂助的用量应增加到乳液的7-8%,2℃下成膜助剂的用量应增加到乳液用量的10%才能保证漆膜的颜色基本不变。
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其它助剂的影响
其它环境因素对真石漆颜色的影响
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结论
真石漆的温变色差是由于温度的变化引起漆膜成膜效率的变化,带来漆膜内孔隙率变化,进而引起光散射的变化而产生颜色变化的漆膜弊病。通过提高乳液的用量、合理彩砂级配、选用高质量彩砂、添加适量成膜助剂等方法优化真石漆的配方可以解决真石漆的温变色差问题。