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聚乙烯醇在建筑涂料工业中的应用【搜了网】

建筑涂料    
2022年05月11日

聚乙烯醇在建筑涂料工业中的应用

聚乙烯醇在建筑涂料中的应用主要有以下几个方面:一是在水溶性涂料中作为成膜物质;二是在聚乙酸乙烯乳液中作乳化剂及保护胶。另外,还可作为某些室内用腻子产品的组成成分之一。

以聚乙烯醇作为内墙涂料的成膜物质已有多年历史,该类涂料性能优于大白粉浆中国机械网okmao.com。20世纪70年代,聚乙烯醇水玻璃内墙涂料(即106内墙涂料)的研制成功,是我国建筑涂料发展的一个转折点,结束了传统的用石灰水作为内墙饰面材料的做法。

106内墙涂料物美价廉,在内墙装饰材料中占有重要地位。但这类涂料不耐擦洗,耐水性能较差。后来,在此类涂料的基础上进行各种改性的内墙涂料相继问世,涂膜性能有不同程度的提高。特别是为了改善耐水性,也有用聚乙烯醇缩甲醛(即107胶)全部或部分代替聚乙烯醇的。聚乙烯醇类及其各种改性的水溶性涂料档次较低、性能较差,又不同程度地含有甲醛,属淘汰产品。

作为乳胶涂料用乙酸乙烯乳液的乳化剂,大多采用PVA-1788型聚乙烯醇。其他规格的聚乙烯醇作乳化剂得到的乳液不稳定,甚至在反应中有凝结成胶现象。聚乙烯醇除作乳化剂外,还有保护胶增稠稳定的作用。由于聚乙烯醇的亲水性强,影响乳胶涂膜的耐水性,目前很多研究都针对降低聚乙烯醇的亲水性进行大量的改性工作。

最近几年兴起的内墙耐水腻子中,也有用聚乙烯醇与其他组分配合使用作为粘结剂的。特别是细粉状聚乙烯醇的问世,为粉末腻子产品提供了较廉价的粘结剂。

聚乙烯醇水溶液的基本性能(1)黏度 聚乙烯醇水溶液具有一定的粘度。其粘度随品种、浓度和温度而变化。随着浓度的提高,粘度值急剧上升;而温度的升高使粘度明显下降。 聚乙烯醇水溶液为非牛顿流体,当浓度低于0 . 5 % ,在较低剪切速率(< 400s-1)时可视为牛顿流体。

(2)水溶性 聚乙烯醇的溶解性随其醇解度的高低有很大差别。醇解度87 % ~ 89 %的产品,水溶性最好,不管在冷水中还是在热水中都能很快地溶解且表现出最大的溶解度。醇解度在90 %以上的产品,为了完全溶解,一般需加热到60 ~ 70℃ 。

醇解度为99 %以上的聚乙烯醇只溶于95 ℃ 的热水。而醇解度在75 %~ 80 %的产品只溶于冷水,不溶于热水。醇解度小于66% 的,由于憎水的乙酞基含量增大,水溶性下降。直到醇解度50%以下,聚乙烯醇不再溶解于水。聚乙烯醇一旦制成水溶液,就不会在冷却时从溶液中再析出来。

(3)表面活性 通过对醇解度和醇解方法的改变,可以得到一种具有优良表面活性、富有强乳化力和分散力的产品。例如早就用于醋酸乙烯乳液聚合的乳化剂和保护胶、氯乙烯悬浮聚合的分散剂就是这样的聚乙烯醇。

聚乙烯醇的表面活性和表面胶体效应两者都随醇解度的下降而提高。保护胶体能力随分子量的增大而提高,但表面活性则随分子量的增大而减少。

(4)粘结性 聚乙烯醇对于多孔、亲水表面(如纸张、纺织品、木材等)有很强的溶合力。它对颜料和其他细小颗粒也是有效的粘结剂。对平滑、不吸水表面,其粘结力随醇解度的提高而降低。

(5)成膜性 聚乙烯醇水溶液干燥后,能形成非常强韧、耐撕裂的膜,膜的耐磨性也很好。聚乙烯醇膜的机械强度可通过增塑剂用量、含水量及不同的聚乙烯醇牌号等项来调节。42所有牌号的聚乙烯醇都具有吸湿性,聚乙烯醇的膜甚至在高温度下仍保持不粘和干燥。

聚乙烯醇对许多气体有高度的不透性。聚乙烯醇的连续膜或涂层对氧气、二氧化碳、氢气、氦气和硫化氢都有很好的隔气性。但氨和水蒸气对聚乙烯醇膜的透过率较高。

(6)对盐的容忍度及凝胶化作用 聚乙烯醇水溶液对氢氧化按、醋酸及大多数无机酸都有很高的容忍度。但浓度相当低的氢氧化钠溶液就会使聚乙烯醇从溶液中沉淀出来。聚乙烯醇溶液对硝酸钠、氯化按、氯化钙等也都有很高的容忍度。

低浓度下作为沉淀剂的盐类有碳酸钙、硫酸钠和硫酸钾。 聚乙烯醇水溶液对硼砂特别敏感,即使很少剂量的硼砂也会使聚乙烯醇水溶液凝胶化而失去流动性。

聚乙烯醇水溶液的凝胶化是可逆的,低温下形成的凝胶,在高温下将变稀,冷却时又会成为凝胶。 钒、错及高锰酸钾等化合物也可使聚乙烯醇凝胶。

常用于建筑腻子中的聚乙烯醇的型号常用于建筑涂料和腻子中的聚乙烯醇型号为PVA-1788和PVA-1799。

聚乙烯醇是由聚乙酸乙烯水解而得,而不能直接由乙烯醇聚合而得。因为乙烯醇极不稳定,不可能存在游离的乙烯醇单体。

聚乙烯醇的结构式为

聚乙烯醇的结构式

其中醇解度和聚合度对聚乙烯醇的物理性质有很大影响。

聚乙烯醇的聚合度可分为高聚合度、中聚合度和低聚合度,近来发展了一种超高聚合度的产品。

醇解度通常有3种,即78%、88%、98%。完全醇解的聚乙烯醇醇解度为98%~100%,部分醇解的醇解度通常为87%~89%。为了表示方便,常取聚合度的千、百位数放在前面,把醇解度的百分数放在后面,因而PVA-1788即表示聚合度为1700、醇解度为88%,PVA-1799则表示聚合度为1700、醇解度为99%。

不同聚合度、醇解度对PVA的一般性质的影响一般来说,聚合度增大,水溶液的黏度增大,成膜后的强度和耐溶剂性增大,但在水中的溶解度下降,成膜后的伸长率下降。醇解度增大,在冷水中溶解度下降,而在热水中的溶解度提高,其变化的基本规律如下表所示。

不同聚合度、醇解度对PVA的一般性质的影响

PVA-1788及PVA-1799溶解性能区别及在生产中应用PVA-1788水溶性好,不管在冷水中还是在热水中都能很快地溶解。PVA-1799只溶于95℃以上的热水中。

聚乙烯醇基本为中性,在溶解时不需特殊防腐蚀要求,但最好使用不锈钢反应釜或搪瓷釜,因为在这些材质中,不会因生锈而使溶液受到污染。

PVA-1788的溶解 由于PVA-1788溶解性好,对温度的依赖性小,因此当物料投入水中后,聚乙烯醇的颗粒表面呈半溶解状态,易于相互黏成块状,而得不到透明、均匀的溶液。

因此在生产中投入反应釜的水温应维持室温或低于室温,投料要缓慢而均匀、分批加入,一次不可投料过多。投料后要充分搅拌,最好待投料时产生的团、块搅拌分散后再继续投料。待全部物料投完后继续搅拌一段时间,不断取样观察,如无团、块状物存在,即可过滤出料备用。

PVA-1799的溶解 在反应釜内投入水,在搅拌状态下投入聚乙烯醇,物料投完后开始升温至溶液的温度达95~98℃,此间一直保持搅拌,一般温升至95℃后即可停止升温,在此温度保持30~40min,取样观察,如无絮状物及团、块状物存在,即可过滤出料,备用。

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