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水包水多彩涂料中羥乙基纖維素是添加劑，水包水多彩漆作為外墻涂料能代替花崗巖等石材，減少對(duì)天然石材的開采，對(duì)環(huán)境起到保護(hù)作用，同時(shí)避免了因天然石材的脫落而帶來(lái)的危險(xiǎn)，以“高雅、節(jié)能”的特點(diǎn)滿足了發(fā)展的需求。另外，水包水多彩涂料完全水性化，VOC含量低，并且可以根據(jù)人們的需求配置不同顏色和大小的彩粒，噴涂可得到不同大理石的花紋圖案效果。

水包水多彩涂料有多種體系，目前使用廣泛的體系是羥乙基纖維素特質(zhì)粘度體系。羥乙基纖維素醚作為這種體系的重要組分，對(duì)多彩涂料的色粒，儲(chǔ)存等性能有著重要的影響。本文從羥乙基纖維素醚（HEC）的用量、羥乙基纖維素醚（HEC）的分子量高低以及使用不同分子量疏水改性的纖維素醚（HMHEC）等因素對(duì)色粒形態(tài)、大小、滲色以及多彩涂料的后增稠影響進(jìn)行研究。

水包水多彩漆的基本原理
多彩水性涂料的技術(shù)關(guān)鍵是理想的色粒子形成以及懸浮在連續(xù)相中的穩(wěn)定性。羥乙基纖維素醚通過(guò)與保護(hù)膠發(fā)生交聯(lián)作用，在色粒內(nèi)部可以使色點(diǎn)疏水化，在色粒表面形成較致密的疏水膜，既能阻止膜內(nèi)外組分的物質(zhì)相互擴(kuò)散，又能阻止彩色粒子之間相互聚集、凝結(jié)。

羥乙基纖維素醚（HEC）的主鏈?zhǔn)怯擅撍咸烟腔ㄟ^(guò)β-1,4?糖苷鍵鏈接而成，每個(gè)基團(tuán)含有三個(gè)羥基，可以通過(guò)化學(xué)反應(yīng)被羥乙氧基取代而生成羥乙基纖維素醚。?羥乙基纖維素醚的化學(xué)結(jié)構(gòu)式保護(hù)膠保護(hù)膠是化學(xué)合成的鋰皂石，呈直徑30nm、厚度1nm的圓狀納米顆粒，片層表面帶有負(fù)電荷，邊緣帶正電。理想的晶體結(jié)構(gòu)為6個(gè)八面體的鎂離子夾在兩層4個(gè)四面體的硅原子間。

羥乙基纖維素醚HEC與保護(hù)膠在水性體系發(fā)生交聯(lián)。
纖維素醚與保護(hù)膠交聯(lián)的機(jī)理可能一方面是纖維素醚中的羥基與保護(hù)膠顆粒表面六角空穴中的羥基形成氫鍵；另一方面由于保護(hù)膠表面帶有負(fù)電，會(huì)與羥基基團(tuán)形成偶相互作用。羥乙基纖維素醚與保護(hù)膠交聯(lián)機(jī)理。

羥乙基纖維素醚用量對(duì)滲色和后增稠的影響

纖維素醚是制備多彩涂料的關(guān)鍵材料，主要為體系提供兩個(gè)作用：1)?提供基礎(chǔ)漆粘度，方便造粒；2)?和保護(hù)膠進(jìn)行物理交聯(lián)，使多彩粒子疏水化。不同Natrosol?250HBR?的用量對(duì)多彩粒子成粒效果、體系滲色以及后增稠的影響

隨著250BR用量的增加，滲色逐漸，當(dāng)250HBR的含量高于1.1%時(shí)，基本無(wú)滲色現(xiàn)象出現(xiàn)。這是因?yàn)楫?dāng)基礎(chǔ)漆中250HBR 含量較低時(shí)，羥基大部分與基礎(chǔ)漆的保護(hù)膠發(fā)生物理交聯(lián)，在造粒的過(guò)程中，因剩余的自由羥基較少，連續(xù)相中的保護(hù)膠在色粒表面發(fā)生的交聯(lián)吸附也就相對(duì)較少，因此在表面不能形成致密的疏水膜，膜內(nèi)的組分容易向分散介質(zhì)中擴(kuò)散造成滲色。隨著250HBR 含量的增加，基礎(chǔ)中的未發(fā)生交聯(lián)的自由羥基較多，在造粒時(shí)可在彩粒表面提供較多保護(hù)膠吸附點(diǎn)，形成致密的膜。（黃色的圓點(diǎn)表示連續(xù)相中的保護(hù)膠）。圖5 羥乙基纖維素醚的添加量對(duì)色粒表面膜形成的影響

不同種類的纖維素醚對(duì)色粒形態(tài)及滲色的影響

選取六種不同維素醚制作多彩基礎(chǔ)漆，?其中Natrosol?250MBR，Natrosol250HBR?和羥乙基纖維素醚，Natrosol?Pluss330，Natrosol?HE3KB，Natrosol?HE10K?是疏水改性的羥乙基纖維素醚，他們的1%?水溶液粘度如表4?所示。

用這六種纖維素醚調(diào)制粘度相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)漆，在相同條件下造粒，色粒形態(tài)和大小及滲色如表所示。
從色粒形態(tài)上來(lái)講，用羥乙基纖維素醚增稠的多彩色粒呈片狀，而用疏水改性的羥乙基纖維素醚（HMHEC）增稠的多彩色粒主要呈圓粒狀，這是因?yàn)槭杷男缘牧u乙基纖維素醚在基礎(chǔ)漆中除了其結(jié)構(gòu)中的羥基和保護(hù)膠

有交聯(lián)作用外，它本身含有的疏水基團(tuán)能和乳液粒子有較強(qiáng)的締合作用，在受到外力剪切時(shí)，色粒斷裂前發(fā)生形變程度較小，所以色點(diǎn)主要是圓粒狀。而羥乙基纖維素醚增稠的基礎(chǔ)漆，在受到外力剪切時(shí)，基礎(chǔ)漆在造粒過(guò)程中易受力形變較大，形成片狀色點(diǎn)。

對(duì)于羥乙基纖維素醚，隨著纖維素醚分子量的增大，在相同造粒條件下，色粒逐漸變長(zhǎng)、變厚。一方面是因?yàn)楦叻肿恿康睦w維素醚分子量較長(zhǎng)，在相同的造粒條件下，色點(diǎn)受力后不容易斷裂形成小色點(diǎn)，色點(diǎn)更容易拉長(zhǎng)。另一方面，在相對(duì)低分子量的纖維素醚，由于高分子量的纖維素醚分子量容易蜷縮在空間里，保護(hù)膠 在此有限空間交聯(lián)更易形成“卡屋”結(jié)構(gòu)，受力時(shí)程度上起到骨架作用，所以形成色點(diǎn)相對(duì)較厚；低分子量的纖維素醚分子鏈可自由的分布在基礎(chǔ)漆中，大色點(diǎn)受力后更容易形成小色點(diǎn)，同時(shí)由于分子鏈較為分散，在保護(hù)膠 與其交聯(lián)后，保護(hù)膠 之間不容易形成“卡屋”結(jié)構(gòu)，色點(diǎn)較薄。

從色情況來(lái)看，分子量低的羥乙基纖維素醚增稠的色粒沒(méi)有色現(xiàn)象，造粒后保護(hù)膠溶液清澈，隨著分子量的增加，色情況逐漸變差，250HHBR出現(xiàn)輕微滲色，造粒后的保護(hù)膠溶液變得渾濁。這可能是由于一方面在基礎(chǔ)漆相同的粘度情況下，低分子量的纖維素醚添加量較多，相對(duì)應(yīng)的羥基也就較多，可在色粒表明提供更多的保護(hù)膠的交聯(lián)點(diǎn)，形成較致密的疏水膜，阻止色點(diǎn)內(nèi)組分想外滲透；另一方面，分子量低的纖維素醚在基礎(chǔ)漆中的自由度相對(duì)較大，在基礎(chǔ)漆中沒(méi)有和保護(hù)膠 反應(yīng)的羥基可相對(duì)較為自由的移動(dòng)，與保護(hù)膠 交聯(lián)形成較為致密的疏水膜。

而在基礎(chǔ)漆粘度相同的情況下，分子量高的纖維素醚添加量較少，羥基的含量也相應(yīng)的較少，并且自由移動(dòng)度相對(duì)較差，因此在色點(diǎn)表面不能形成致密的膜，有滲色現(xiàn)象。

不同的纖維素醚用量對(duì)多彩涂料后增稠的影響
在基礎(chǔ)漆中添Natrosol?250HBR?的量分別為0.7%、0.9%、1.1%、1.3%、在制作成多彩涂料后，每隔24?小時(shí)測(cè)試漆粘度，5天中的粘度變化。乙基纖維素醚的用量對(duì)多彩涂料后增稠的影響

基礎(chǔ)漆中250HBR?的含量越高，多彩成品漆的起始粘度越高，在基礎(chǔ)含量為1.3%?的成

漆的起始粘度比基礎(chǔ)漆為0.7%?的成品漆粘度高大約7KU，這可能是由于造粒的過(guò)程中，

由于物理外力的作用，基礎(chǔ)漆中的一小部分纖維素醚易滲到保護(hù)膠?溶液中并與其發(fā)生物理

交聯(lián)反應(yīng)，起到增稠作用，基礎(chǔ)中的羥乙基纖維素醚越多，滲出相對(duì)就越多，因此成

品多彩漆的起始粘度就越高。常溫下放置一周，基礎(chǔ)漆中纖維素醚為0.7%?和0.9%的成

品多彩涂料的粘度增加平緩，5?天后粘度趨于平穩(wěn)。而基礎(chǔ)漆中纖維素為1.1%?和1.3%?的

成品多彩涂料粘度變化曲線較陡，5?天后增稠較為嚴(yán)重。這是可能是因?yàn)樵谠炝：蟮膬?chǔ)存過(guò)

程中，250HBR?含量較多的基礎(chǔ)中沒(méi)有和保護(hù)膠?反應(yīng)的自由羥乙基纖維素醚分子鏈較多，

平衡后更容易緩慢的滲到連續(xù)相中，引起較為嚴(yán)重的后增稠。

不同種類的纖維素醚對(duì)多彩涂料后增稠的影響

羥乙基纖維素醚相比，用疏水改性羥乙基纖維素醚增稠的多彩涂料起始粘度較低，且粘度增加較為平緩，4?天后，多彩涂料的粘度基本穩(wěn)定。這是因?yàn)?，一方面疏水改性的纖維素醚除了和基礎(chǔ)漆中的保護(hù)膠發(fā)生物理交聯(lián)外，它和能和乳液粒子發(fā)生締合作用，相對(duì)羥乙基纖維素醚，其分子鏈在基礎(chǔ)漆中的自由移動(dòng)度較低，不論是在造粒還是在儲(chǔ)存過(guò)程中，疏水改性纖維素醚分子鏈滲出到連續(xù)線中的量較少；另一方面，由于疏水基團(tuán)的存在，疏水改性纖維素醚與保護(hù)膠?發(fā)生交聯(lián)的程度沒(méi)有羥乙基纖維素醚和Laponit交聯(lián)的程度高。

對(duì)于羥乙基纖維素醚，其分子量越低，多彩涂料的起始粘度越高，且粘度的后增稠情況越明顯。這是因?yàn)樵诨A(chǔ)漆粘度相當(dāng)?shù)臈l件下，分子量低的羥乙基纖維素醚添加量較大，相對(duì)性的分子鏈較多；同時(shí)，分子量低的羥乙基纖維素醚分子鏈短，相對(duì)分子鏈長(zhǎng)的羥乙基纖維素醚更容易自由的移動(dòng)，所以不論是在造粒過(guò)程中還是在存儲(chǔ)過(guò)程中，低分子量的纖維素醚更容易滲出到連續(xù)相中，造成較高的起始粘度和明顯的后增稠現(xiàn)象。而對(duì)于疏水改性的羥乙基纖維素醚，HE10K和Pluss330符合羥乙基纖維素醚的規(guī)律，但其增稠的多彩涂料起始和后期粘度比HE10K低，這是由于雖然HE10K比HE3KB的分子量高，但HE3KB所含的疏水基團(tuán)的比重比HE10K高，與乳液粒子的締合作用更強(qiáng)，分子鏈從基礎(chǔ)漆中更難從色粒中滲到連續(xù)

羥乙基纖維素醚/特質(zhì)粘度的水包水多彩涂料是目前使用體系，羥乙基纖維素醚、乳液和特質(zhì)粘土是這個(gè)體系中重要的三個(gè)成分，對(duì)多彩涂料的生產(chǎn)、儲(chǔ)存穩(wěn)定、施工性能及效果可起到?jīng)Q定性影響。
當(dāng)這個(gè)體系中乳液和特質(zhì)粘土的種類和用量確定后，可以改變纖維素醚的種類和用量來(lái)調(diào)整多彩涂料的一些性能，如色粒的形態(tài)及大小、滲色及后增稠等。本文通過(guò)改變纖維素醚的種類和用量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從理論上分析了纖維素醚對(duì)多彩性能的影響。在實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)不同的要求，使用不同的纖維素醚搭配來(lái)達(dá)到其效果，既可以達(dá)到理想的滲色效果和色粒形態(tài)，又能把后增稠控制范圍。

資料來(lái)源：山東阜盈生物科技有限公司生產(chǎn)羥丙基甲基纖維素研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)一體化