实验报告 | 基于弹性苯丙乳液的外用色漆耐候性实验

一、实验目的

测试研究弹性苯丙乳液的耐候性能，及其调色产品的耐候性能。

二、主要材料准备

1、自制弹性苯丙乳液

配方：

去离子水 75-90份

苯乙烯 10-15份

丙烯酸丁酯 45-55份

丙烯腈 3-10份

丙烯酸异辛酯 5-10份

甲基丙烯甲酯 20-25份

丙烯酰胺2-3份

抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂2:1复合抗氧剂 2-3份

C10-C20烷基硫酸钠乳化剂 2-5份

过硫酸钾引发剂 0.5-2份

氢氧化钠 1-2份

亚硫酸氢盐和亚铁盐按3:1组成的复合还原剂 0.1～0.3份

工艺：略

主要参数：

固体份粘度，mPa·s/23℃pHMFT，℃

55%8000910

2、水性色浆

编号对应颜料名称颜料成分颜料含量耐光性耐候性

1-Y颜料黄74单偶氮黄48%

6-73-4

2-R颜料红254DPP红41%7-84-5

三、实验配方

去离子水135

HEC纤维素0.6

润湿剂2

聚丙烯酸铵盐分散剂5

KATHON LXE杀菌剂3

矿物油消泡剂1.2

CR828钛白粉190

SIPERNAT 820A10

800目重钙100

TEXANOL30

丙二醇25

自制弹性苯丙乳液420

有机硅消泡剂0.8

AMP-952

PU增稠剂1.4

疏水改性碱增稠剂4

去离子水70

合计1000KG

主要参数：PVC为30%、60°光泽30-35%，比重1.35。

四、测试方法

采用QUVB荧光紫外测试仪，按50℃ X 420小时做耐光性、耐候性测试。

五、测试数据

项目方案QUVB老化前QUVB老化后变化幅度

光泽(60°)

白漆(未加色浆)33.3%30.0%-9.9%

加0.5%黄色浆1-Y42.1%36.5%-13.3%

加1%黄色浆1-Y39.0%32.5%-16.7%

加5%黄色浆1-Y44.0%33.8%-23.2%

加0.5%红色浆2-R39.5%35.0%-11.4%

加1%红色浆2-R39.6%34.1%-13.9%

加5%红色浆2-R48.5%38.7%-20.2%

粉化程度

白漆(未加色浆)无无

加0.5%黄色浆1-Y无无

加1%黄色浆1-Y无无

加5%黄色浆1-Y无无

加0.5%红色浆2-R无无

加1%红色浆2-R无无

加5%红色浆2-R无无

ΔE色差

白漆(未加色浆)  1.20

加0.5%黄色浆1-Y  1.36

加1%黄色浆1-Y  1.78

加5%黄色浆1-Y  1.93

加0.5%红色浆2-R  1.25

加1%红色浆2-R  1.49

加5%红色浆2-R  1.51

六、分析及结论

1、采用苯丙共聚工艺制成的弹性苯丙乳液，较弹性纯丙乳液有成本低的优势；其用于白色涂料经QUV老化后失光率约10%、色差ΔE为1.20，是因该乳液高分子聚合物链段上的苯乙烯单元加速受到光照和空气中氧的氧化作用，使苯环结构与碳碳双键产生共轭效应，进而产生活性自由基，带活性自由基的苯环捕获光能、空气中的氧等进行化学反应，最终降解氧化形成黄色的醌类物质。因采用了复合抗氧剂合成技术，其实际黄变值不高，可以考虑外用。

2、上述白色水性涂料采用有机红、有机黄色浆逐渐加大用量分别调配浅、中、深色，经QUV老化后，失光率呈现增大趋势，是因为涂膜表层聚合物降解后不能较好包裹颜填料颗粒，“水落石出”以致光泽变低，且随着颜料色浆加入越多越容易失光；当色浆加量达5%时，失光率超过了20%，显然这是添加过度。

3、上述涂层老化后，未见有粉化现象，可能是涂层PVC设计较低或老化时间不够长的原因。

4、74号颜料黄经QUV老化后，色差高于254颜料红。这是因为前者为单偶氮黄结构，键能相对较低；而后者为双吡咯DPP结构且对称，键能相对较高，不易降解褪色。

C.I. Pigment Yellow 74

C.I. Pigment Red 254

5、用74号颜料黄和254颜料红在该弹性苯丙乳液涂料体系中分别调浅色、中色、深色，经QUV老化后，其色差与纯白色比较略为大些，反证了这些颜料品种可应用于户外调色产品。

注，调深色应采用不含钛白的基础漆，此处以白漆调深色只是要考察同等条件下的色差变化；另外考察颜料耐候性应选用Q-SUN，该QUV数据仅供参考。