涂料的保水性是涂料的固有屬性，指涂料施涂于一定介 質(zhì)表面保持其中游離水分不逸占的能力，其良接影響著施工 操作的難易，以及施丁墻面的質(zhì)《。涂料的保水性來(lái)源于涂 料對(duì)游離水的親和能力。涂料中游離水分比較自由，易受外 界因素影響而發(fā)生遷移，與墻面接觸后，界面上的水分差異導(dǎo) 致涂料水向墻面擴(kuò)散，干燥時(shí)使游離水分子熱運(yùn)動(dòng)加劇并使 擴(kuò)散速度加快，這些作用的結(jié)果都使游離水從涂料中逸去1。 為此，涂料的施T：過(guò)程中往往侖加人適嫩的保水劑。保水劑 是一種高分子電解質(zhì)，在水或極性溶劑中電離產(chǎn)生許多離子 基閉，水分子進(jìn)入網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后與這些離子以氫鍵鍵合而被吸 附、牢固在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，由于網(wǎng)絡(luò)具有彈性，因ifn寸容納大tt水 分子[2-4〗。

 

目前市場(chǎng)上常用的保水劑主要有羧甲基纖維素、羥乙基 纖維素、聚乙烯醇等，但這些保水劑價(jià)格昂貴。聚內(nèi)烯酰胺 (PAM)是丙烯酰胺均聚物或與其他單體共聚鬧得聚合物的統(tǒng) 稱，工業(yè)上凡含有50%以h內(nèi)烯酰胺（AM)宇-體的聚介物都泛 稱PAM,它是水溶件高分子中應(yīng)用最廣泛的品種之一[5;。由 于PAM結(jié)構(gòu)單元中含右酰胺基，易形成水分子內(nèi)和分子間氫 鍵~ ,使PAM水溶液具有很高的黏度，很好的增稠、絮凝和流 變調(diào)節(jié)的作用，以及使水性顏料體系的顏料取向優(yōu)化，使得 PAM成為目前建筑行業(yè)用涂料中性能優(yōu)良的增稠劑。但由于 其與粘土表面的吸附是鉍鍵和范德華力，在粘土丨?.的吸附力 較弱，保水性能受到一定的限制;而且單獨(dú)的高相對(duì)分子質(zhì)量 PAM，泥漿的失水M不容易被控制住，粘土表面水化膜也太 薄。而低相對(duì)分子質(zhì)#的產(chǎn)品則能吏快速地被吸附于粘土表 面上，尤其是細(xì)顆粒的表面上。若低相對(duì)分子質(zhì)tt PAM本身 具有羧基，能增強(qiáng)粘土表鹵的負(fù)電性與水化膜厚度，從而能達(dá) 到更好的保水作用71。

 

本文通過(guò)合成含有大最羧酸基的低相對(duì)分子質(zhì)M PAM, 與高相對(duì)分子質(zhì)域PAM復(fù)配使用，使得PAM水溶液在原有良 好的增稠效果的基礎(chǔ)上，保水性也達(dá)到/其他保水劑的功效， 大大降低r成本。

 

1實(shí)驗(yàn)1.1原材料與儀器設(shè)備1. 1. 1原材料建筑滑石粉：325目；丙烯酰胺（AM)、高相對(duì)分子質(zhì)量 PAM:分析純，成都科龍化丄試劑廠;內(nèi)烯酸（AA):分析純，天 津市大茂化學(xué)試劑廠。

 

1.1.2買驗(yàn)儀器三口瓶、分析天平（精確度0.001 g)、恒溫槽、電動(dòng)攪拌 器;定性濾紙(規(guī)格直徑15 cm)、PVC塑料環(huán)、游標(biāo)卡尺、攪拌 容器(200 mL)、攬拌棒、到刀。

 

1.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程1. 2. 1低相對(duì)分子質(zhì)量PAM的制備采用自由基水溶液聚合，首先按一定比例稱取一定量的 丙烯酰胺和丙烯酸于三口瓶?jī)?nèi)，加人適鷥的水后，將三口瓶置 于恒溫槽中，在電動(dòng)攪拌器的攪拌下升溫至70尤，加人質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)，使體系的pH值 在9.0~10.0的范圍內(nèi)，再加人所需引發(fā)劑，保溫1 h,關(guān)閉攬 拌器和保溫裝置，使體系緩慢冷卻到室溫，即可取樣。

 

1.2.2保水性能測(cè)試與表征(1〉按照一定比例將聚合而得的PAM溶液A與高相對(duì)分 子質(zhì)量PAM溶液B進(jìn)行混合，再將混合液稀釋成固含量為 〇。5%的溶液(：；(2)將上述溶液C中按質(zhì)量比1.75:1加人滑石粉，配成一 系列漿料D;(3)測(cè)試步驟：在干凈玻璃板上平放10層定性濾紙（光面朝上，毛面朝 下），將塑料環(huán)擦凈，表面盡量不帶任何水分;并在塑料環(huán)的一 側(cè)蒙上紗布，使得漿料中的自由水能被吸走，而不會(huì)帶出 泥漿；稱取滑石粉50 S左右按標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量(使PAM溶液的 固含量為〇。 5% )，倒人攪拌容器中，將稱取的適量PAM類溶 液也倒人攪拌容器中，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，停約30 S開始攪拌，攬 拌30 8后，倒人塑料環(huán)內(nèi)。扶塑料環(huán)，用玻璃棒搗幾下，使其 裝滿塑料環(huán)，然后用刮刀將多余料漿刮去。并將裝滿泥漿的 塑料環(huán)放在一個(gè)玻璃盤中用分析天平準(zhǔn)確測(cè)定其質(zhì)量將準(zhǔn)備好的塑料環(huán)垂直放于定性濾紙之上，分別在10 s、20 s、l min、2 min、3 min、4 min、5 min、6 min、7 min、8 min、9 min、10 miri時(shí)用分析天平測(cè)得其準(zhǔn)確質(zhì)量mb。則泥漿損失 的水分質(zhì)量為(Mb;重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，分別測(cè)定不同比例配成的PAM類溶液泥 漿的保水性能，并根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，以橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為 泥漿損失的水分質(zhì)婧作圖，通過(guò)它們的曲線來(lái)進(jìn)行保水性能 的比較。最后選擇其中保水性最好的PAM類溶液，通過(guò)改變 其pH值，找出最適合使用的pH值條件。

 

測(cè)試過(guò)程中保持溫度為25尤，并且每次稱量完后將塑料 環(huán)重新放在濾紙的相同位置上。

 

2結(jié)果與討論2.1高相對(duì)分子質(zhì)量PAM對(duì)保水性能的影響由文獻(xiàn)可知：陽(yáng)離子PAM與陰離子塑聚合物混合，會(huì)破 壞穩(wěn)定性，易發(fā)生聚沉i81,由于本實(shí)驗(yàn)的低相對(duì)分子質(zhì)量PAM 為陰離子型電解質(zhì)，因此實(shí)驗(yàn)中不應(yīng)采用陽(yáng)離子型PAM。

 

在相同的泥漿配比（質(zhì)量比1.75)下，PH值為8 ~9時(shí)，按 上述方法對(duì)采用不同類型高相對(duì)分子質(zhì)量PAM所配泥漿的 保水性能進(jìn)行了探討，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

 

0246810時(shí)間/min一非離子型高相對(duì)分子質(zhì)量PAM;—* 陰離子型高相對(duì)分了質(zhì)量PAM圖1不同類型高相對(duì)分子質(zhì)量PAM的槳料隨時(shí)間變化的失水量 Fig. 1 Water loss of the paste prepared by different types of high mo?lecular PAM vs time由圖l可知，相間時(shí)間間隔內(nèi)高相對(duì)分子質(zhì)量陰離子型 PAM,其保水效果明顯不如非離子型PAM。這是因?yàn)殡m然陰 離子基團(tuán)具有很強(qiáng)的水化作用，使得聚合物大分子鏈得以伸 展，并能將自由水變成束縛水，在大分子鏈周圍形成溶劑化 層，同時(shí)在粘土表面形成大而厚的吸附水化膜，這種水化膜因 具有高彈性而起到降阻的作用1~。而在本實(shí)驗(yàn)中，低相對(duì)分 子質(zhì)最的PAM也帶有大馕的羧基，當(dāng)羧基含量過(guò)高時(shí)，則分 子柔性減弱，同時(shí)由于酰胺基比例減少，反而減弱了對(duì)粘土的 吸附。因?yàn)轸人峄@個(gè)負(fù)電荷基團(tuán)又會(huì)與粘土上的負(fù)電荷相 斥，阻礙它們互相靠近，自然也就不利于對(duì)粘土的吸附，同時(shí) 也就降低了其保水性能"°]。且在實(shí)驗(yàn)中，由其所配漿料的表 觀黏度可知，在漿料相同配比下，其黏度明顯過(guò)低，并由于其 降阻作用，使得涂料觸變性差，在施工中容易出現(xiàn)流掛現(xiàn)象。

 

因此本實(shí)驗(yàn)所需的高相對(duì)分子質(zhì)量PAM采用非離子型 PAM，其結(jié)構(gòu)單元中含有酰胺基，易形成水分子內(nèi)和分子間氫 鍵，使PAM水溶液具有很高的黏度，保持泥漿的密度。間時(shí) 配合引進(jìn)的具有大量羧基鈉的低相對(duì)分子質(zhì)量PAM,兩者的 協(xié)同作用，吏能提高體系的綜合性能。因?yàn)閱为?dú)使用高相對(duì) 分子質(zhì)M的PAM,泥漿的失水量不容易被控制住，而且粘土表 面的水化膜也太薄，Ift低相對(duì)分子質(zhì)量的產(chǎn)品則能更快速地 被吸附于粘土表面上，其含有的羧基增強(qiáng)r粘土顆粒表面的 負(fù)電性與水化膜變厚，使得保水效果優(yōu)異[7)。

 

2.2丙烯酸含量對(duì)體系保水性的影響固定高相對(duì)分子質(zhì)4 PAM和低相對(duì)分子質(zhì)最PAM的比 例，改變低相對(duì)分子質(zhì)量PAM制備中丙烯酸和丙烯酰胺的含 量，制得樣品A1 ~ A12,樣品AI?A12對(duì)滑石粉基漿料保水性 的影響如圖2和圖3所示。

 

由圖2可知，在相同pH值下，丙烯酸含董越高，保水性越 好，相同時(shí)間間隔的失水量越少，但當(dāng)丙烯酸含黿增加到一定 程度時(shí)，其失水量又出現(xiàn)增大。由圖3可知，隨AA含最增加， 漿料的失水M逐漸減少，到達(dá)一定值后又逐漸增大。這是因?yàn)閳D2丙烯酸含量對(duì)漿料失水量的影呤 Fig. 2 Effect of acrylic acid amount on the water loss of the paste1.0 - ■0.5 ~i~I~■~~I~■~I~■~I~■~I 123456w(AA)/%圖3丙烯酸含量對(duì)漿料10 min失水量的影響 Fig. 3 Effect of acrylic acid amount on the water loss of the paste at 10 min純PAM的保水性是依靠酰胺基與粘土表面通過(guò)氫鍵和范德華 力吸附，其在粘土上的吸附力較弱；而陰離子基團(tuán)羧酸鈉作為 水化基團(tuán)，使得聚合物大分子鏈得以伸展，并能將自由水變成 束縛水，在大分子鏈周圍形成溶劑化層，起到保水的作用;即隨 著聚合物中竣酸鈉的含最的增加，其保水性能明顯提高：81。但 當(dāng)丙烯酸含量過(guò)高時(shí)，則分子柔性減弱，N時(shí)由于酰胺基比例 減少，反而減弱了對(duì)粘土的吸附。因?yàn)轸人峄@個(gè)負(fù)電荷基團(tuán) 又會(huì)與粘土上的負(fù)電荷相斥，阻礙它們互相靠近，自然也就不 利于對(duì)粘土的吸附，同時(shí)也就降低了其保水性能11)1。

 

2.3 pH值對(duì)體系保水性的影響相同泥漿配比（質(zhì)董比為1.75),對(duì)AA含量為34%的低 相對(duì)分子質(zhì)量PAM按復(fù)配方式所配泥漿在不同PH值下的保 水性能，進(jìn)行了上述保水性能測(cè)試，結(jié)果如圖4和圖5所示。

 

由圖3和圖4可知，相同丙烯酸含量的PAM聚合物水溶液 中，滑石粉基漿料在酸性條件下的失水最很高，且隨著pH值的 增大，失水量急劇減少;當(dāng)趨于中性狀態(tài)時(shí)，失水量的減少趨勢(shì) 變緩，到達(dá)pH值為8左右時(shí)，失水貴降為最低;隨后，pH值在8 ~ 12間時(shí)失水量有緩慢增大的趨勢(shì);當(dāng)pH值到達(dá)12后，隨其 值增大，失水*又出現(xiàn)急劇增長(zhǎng)。這是因?yàn)樵谒嵝原h(huán)境中存在 大量的H+，而羧酸是一種弱酸，則含有大讀羧棊的PAM的離 子化受到抑制i ,使得分子間的排斥力減小，從而高分子鏈由伸展?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)化成為卷曲狀態(tài)，溶液黏度減小，相應(yīng)的保水能力 也減弱;pH值為8左右時(shí)，溶液中鈉陽(yáng)離子濃度較稀，由于許多 鈉陽(yáng)離子遠(yuǎn)離高分子鏈，髙分子鏈上的陰離子相互產(chǎn)生排斥作 用，以致鏈的構(gòu)象舒展，能形成更厚的水膜，增大了其保水作 用;隨著pH值升高，溶液中鈉陽(yáng)離子的濃度增加，在聚陰離子 鏈的外部與內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)散，使部分陰離子靜電場(chǎng)得到平衡，以 致其排斥作用減少，鏈發(fā)生卷曲，溶液黏度減小，相應(yīng)的保水能 力減弱M1)。說(shuō)明采用此方法制備的保水性增稠劑，在pH值為 8左右，具有良好的增稠效果，且在pH值在8 ~ 12之間，其變化 趨勢(shì)不大，即其適用的pH值范圍較寬。

 

2.4保水性能比較相同泥漿配比(質(zhì)量比1. 75),PH值8?9時(shí)，對(duì)各種市售 優(yōu)異保水劑及自制的具有保水性能的增稠劑所配泥漿，按上 述方法進(jìn)行保水性能測(cè)試，結(jié)果如圖6所示。

 

由圖6可以看出，本實(shí)驗(yàn)配制增稠劑的保水性能與市售保 水劑的保水性能基本一致，說(shuō)明采用非離子型高相對(duì)分子質(zhì)董 PAM與自制的低相對(duì)分子質(zhì)量PAM復(fù)配能很好地提高泥漿的 保水件能，達(dá)到工業(yè)使用的標(biāo)準(zhǔn)。因此采用本實(shí)驗(yàn)方法制備的 PAM增稠劑，能大大節(jié)約涂料的成本，提高工業(yè)效益。

 

(下轉(zhuǎn)第24頁(yè))

 

3.4酸催化劑的選擇由于六甲氧基甲基三聚氰胺樹脂含有6個(gè)或接近6個(gè)甲 氧基，沒(méi)有羥甲基。當(dāng)甲釀化氨基樹脂用作水性涂料交聯(lián)劑 時(shí)，氧基樹脂不僅與醇酸樹脂的羧基反應(yīng)，亦與水提供的羥基 反應(yīng)。由于羧基的反應(yīng)比羥基的反應(yīng)性小，水的汽化潛熱又 較有機(jī)溶劑高，因此間化時(shí)需要較高的溫度，通常烘烤溫度在 150~160t左右，高于一般的丁醇改性三聚氰胺樹脂。為了 降低間化溫度，提高固化速率，通過(guò)實(shí)驗(yàn)選用胺封閉對(duì)甲苯磺 酸作為催化劑，在成膜時(shí)，胺類封閉劑迅速揮發(fā)，從而釋放出 活性對(duì)甲苯磺酸，催化氨基樹脂上的羥甲基和烷氧甲基與醇 酸樹脂上的羥基反應(yīng)。

 

4結(jié)語(yǔ)本實(shí)驗(yàn)采用間苯二甲酸5-磺酸鈉改性水性醇酸樹脂， 制備水溶性和顏料穩(wěn)定性良好的水性醇酸氨基漆，克服了單 獨(dú)用成鹽法制備的水性醇酸氨基漆穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。該涂 膜具有高光澤和良好的機(jī)械性能，以及優(yōu)越的耐酸堿性和耐 水性。