從事聚合物乳液研究、制備和應(yīng)用的人都要對(duì)乳液進(jìn)行性能檢測(cè)。出發(fā)點(diǎn)不同,側(cè)重點(diǎn)也就各異,但就某一檢測(cè)項(xiàng)目而言,所用方法基本相似.這方面的標(biāo)準(zhǔn)方法有兩個(gè),一是GB/T11175-2002?合成樹脂乳液試驗(yàn)方法?,該標(biāo)準(zhǔn)是等效采用日本JISK6828:1996?合成樹脂乳液試驗(yàn)方法?標(biāo)準(zhǔn)。二是還處在報(bào)批的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?建筑涂料用乳液?,該標(biāo)準(zhǔn)是參考了日本JISK6828:1996標(biāo)準(zhǔn)。不同的試驗(yàn)方法,差異總是存在的,所以在進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比時(shí),應(yīng)注意采用相同的檢驗(yàn)方法。
1.外觀
將乳液置于玻璃管中,如比色管中,目測(cè)乳液顏色、均一性、透明度等。
GB/T11175-2002和JISK6828:1996是將乳液涂在玻璃板上,目測(cè)檢査有無(wú)組粒子和異物。
?建筑涂料用乳液?報(bào)批稿將該項(xiàng)稱之為容器中狀態(tài),目測(cè)檢査有無(wú)分層,有無(wú)沉淀,并將乳液涂在玻璃板上,觀察有無(wú)機(jī)械雜質(zhì)。
2.凝膠粒子或凝塊
目測(cè)或用手觸摸進(jìn)行定性分析,過濾洗滌千燥稱量可得定量結(jié)果。
3.固含量
將大約2g聚合物乳液試樣放人直徑4cm的銷盤中,蓋上鋁蓋,稱量,然后將其置于設(shè)有通風(fēng)裝置的烘箱中,在115℃下干燥20min,再稱量,即可計(jì)算得乳液的固含量。
對(duì)于像聚丙烯酸酯那樣容易起皮的聚合物乳液來(lái)說,應(yīng)采用較高的干燥溫度(如120℃);對(duì)于含有增塑劑的聚合物乳液來(lái)說應(yīng)采用較低的溫度(如105℃)和較長(zhǎng)的干燥時(shí)間(如2h)。
GB/T11175-2002和JISK6828:1996規(guī)定,在105℃士2℃,烘干60min士5min。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?建筑涂料用乳液?報(bào)批稿規(guī)定,150℃士2℃下烘干15min。
現(xiàn)在也有將銷盤置于250W左右的紅外干燥器中烘干,幾分鐘就能自動(dòng)顯示結(jié)果,是一種快速測(cè)定法。
4.pH
一般測(cè)量采用精密試紙即可。精密測(cè)量可用以緩沖溶液標(biāo)定的玻璃甘汞電極PH計(jì)測(cè)定。乳液中表面活性劑可能對(duì)測(cè)定結(jié)果有所干擾。
GB/T11175-2002規(guī)定按GB/T8325測(cè)定。
5.黏度
黏度是聚合物乳液的一個(gè)重要指標(biāo)。黏度的大小直接關(guān)系到聚合物乳液的穩(wěn)定性和加工性能。一般情況下,乳液黏度越大,穩(wěn)定性越高。在乳液聚合及其后的運(yùn)輸、貯存和應(yīng)用過程中要求乳液穩(wěn)定,所以要求乳液有足夠的黏度。對(duì)其后的應(yīng)用來(lái)說,要求適度的黏度,黏度太高,處理困難。
聚合物乳液是非牛頓型流體,與聚合物溶液如醇酸樹脂等牛頓型流體不同,其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不是線性關(guān)系,不成正比。因此,適用于聚合物溶液黏度測(cè)定的方法,諸如黏度杯法、氣泡黏度計(jì)法等涂料工業(yè)習(xí)用方法不適合于聚合物乳液黏度的測(cè)定。
乳液黏度一般用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)來(lái)測(cè)定,如Br00kfield黏度計(jì)。在法定計(jì)量單位中,黏度以帕·秒(Pa·s)或毫帕·秒(mPa·s)表示。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?建筑涂料用乳液?報(bào)批稿規(guī)定,按GB/T2794-1995中旋轉(zhuǎn)黏度法測(cè)定。
6.密度
可以采用密度計(jì)檢測(cè),十分方便。即用注射器吸取一定量的試樣,并把試樣注入密度計(jì)的u形管中,待紅燈不再閃爍時(shí)讀數(shù),便得到結(jié)果。
上述密度計(jì)較貴,當(dāng)然也可以用標(biāo)準(zhǔn)韋氏相對(duì)密度天平、比重計(jì)等進(jìn)行測(cè)定。
7.機(jī)械穩(wěn)定性
乳液在攪拌、泵送、研磨、噴涂、裝運(yùn)中都會(huì)受到剪應(yīng)力的作用,因此要測(cè)定乳液的機(jī)械穩(wěn)定性。具體做法是,測(cè)定前,先把聚合物乳液試樣用100目篩過濾,然后裝入特制的攪拌裝置中,以槳端線速度為6096m/min攪樣10min,然后再用100目篩網(wǎng)過濾,若不出現(xiàn)凝膠,則乳液的機(jī)械穩(wěn)定性好,若有凝膠,將濾出的凝膠塊在105℃的烘箱中干燥至質(zhì)量恒定,稱量。下態(tài)凝聚物越多,則機(jī)械穩(wěn)定性越差。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?建筑涂料用乳液?報(bào)批稿規(guī)定,攪拌盤直徑40mm,2500r/min,攪拌0.5h,要求不破乳,無(wú)明顯絮凝物。
8.貯存穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性
乳液如穩(wěn)定性不好,則在貯存中會(huì)分層、沉淀,運(yùn)輸中會(huì)起過多的泡沫。
常溫貯存穩(wěn)定性:將乳液裝滿暗色瓶中(結(jié)皮試驗(yàn)裝2/3或一半),嚴(yán)密加蓋,定期測(cè)黏度,以黏度變化不大(或輕度提高)為好。
熱穩(wěn)定性:試驗(yàn)方法與常溫貯存穩(wěn)定性相同,只是將瓶子放在一定溫度(如40℃或50℃)的烘箱中,這樣可以在較短的時(shí)間內(nèi)取得貯存穩(wěn)定性的結(jié)果。
GB/T11175-2002和JISK6828:1996規(guī)定,在50℃-2℃下,放置20h。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?建筑涂料用乳液?報(bào)批稿規(guī)定,在50℃士2℃下,放置2周。
9.凍融穩(wěn)定性
乳液在運(yùn)輸中難免受凍,為了偶然受凍不致使乳液報(bào)廢,所以要求乳液具有一定的凍融穩(wěn)定性。
凍融穩(wěn)定性測(cè)定方法是,將10g聚合物乳液試樣置于15mL的塑料瓶子中。在一20℃士1℃的冰箱中冷凍18h,再于23℃下融化6h,為一個(gè)循環(huán)。一般認(rèn)為通過5個(gè)循環(huán)不破乳,則其凍融穩(wěn)定性合格。
GB/T11175-2002和JISK6828:1996規(guī)定,在一10.0℃士0.5℃下,放置16h,然后在標(biāo)準(zhǔn)條件下8h,為一個(gè)循環(huán)。應(yīng)通過5個(gè)循環(huán)。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?建筑涂料用乳液?報(bào)批稿規(guī)定,在一5℃士2℃下,放置18h,然后在標(biāo)準(zhǔn)條件下6h,為一個(gè)循環(huán)。應(yīng)通過3個(gè)循環(huán)。
10.最低成膜溫度
某一聚合物乳液,在一定低溫下進(jìn)行干燥時(shí),隨著水分的揮發(fā),變?yōu)楦蓱B(tài)后,其乳膠粒仍為分散的顆粒,并不能融為一體,即不成膜,或不能形成連續(xù)的薄膜而出現(xiàn)粉化、龜裂或白堊狀。而在較高溫度下,隨著聚合物乳液中的水分揮發(fā),乳膠粒互相融合,互相滲透,互相纏繞,聚結(jié)為一體而形成連續(xù)透明的薄膜,能夠成膜的溫度下限值叫聚合物乳液的最低成膜溫度,通常用MF「表示。MFT為聚合物乳液的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo),對(duì)于聚合物乳液的生產(chǎn)和應(yīng)用均具有很大的指導(dǎo)意義。生產(chǎn)者可根據(jù)所要求的MFT來(lái)進(jìn)行配方設(shè)計(jì),而用戶則可以根據(jù)聚合物乳液的MFT來(lái)確定其應(yīng)用的條件和工藝。
聚合物乳液的MFT值用最低成膜溫度測(cè)定儀測(cè)定。這種儀器的主要部件是一塊溫度梯度板,溫度由冷端到熱端均勻地分布,若把待測(cè)乳液均ij地涂在梯度板上,乳液慢慢干燥后,將在梯度板上某一位置出現(xiàn)一條清晰的分界線,在高溫一側(cè)形成透明薄膜,而在低溫一側(cè)則出現(xiàn)粉化、白堊或龜裂。這條分界線對(duì)應(yīng)的溫度即為該乳液的最低成膜溫度。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?建筑涂料用乳液?報(bào)批稿規(guī)定,按GB/T9267-1988乳膠漆用乳液最低成膜溫度的測(cè)定(neqIS01512:1974)進(jìn)行。
11.揮發(fā)性有機(jī)物
揮發(fā)性有機(jī)物(V0C)含量測(cè)定可按GB18582-2001?室內(nèi)裝飾裝修材料內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量?附錄A、IS〇11980/2?氣相色譜法確定涂料V0C?或ASTMD3960?涂料和相關(guān)涂料材料V0C測(cè)定?等進(jìn)行。如V0C低于0.1%時(shí),可采用DIN55649?乳膠漆V0C測(cè)定法?測(cè)定。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?建筑涂料用乳液?送審稿規(guī)定,按GB18582-200l?室內(nèi)裝飾裝修材料內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量?附錄A測(cè)定,V0C應(yīng)不大于30g/L乳液。
12.乳膠粒徑及粒徑分布
乳膠粒徑及粒徑分布是聚合物乳液的重要技術(shù)指標(biāo)。聚合物乳液的性質(zhì)、乳液聚合物的性能及在乳液聚合反應(yīng)過程中的聚合反應(yīng)速率等無(wú)不與乳膠粒徑及其粒徑分布相關(guān)。例如膜光澤,在一定程度上,粒子越細(xì),光澤越好。又如乳膠漆的臨界顏料體積濃度(C、PVIC)。其他條件相同時(shí),乳液粒子越細(xì),CPVC越高。商品聚合物乳液都是由不同粒徑的粒子構(gòu)成的,叫做多分散性乳液。由一樣大小的粒子構(gòu)成的乳液,叫単分散乳液。作為涂料,膜致密度是極為重要的性質(zhì),多分散性對(duì)成膜的致密度有利,當(dāng)然,多分散性是要有度的,不是越分散越好。
最常用的乳膠粒徑測(cè)定方法有6種,即電子顯微鏡法、高心法、水動(dòng)力色譜法、光散射法、消光法和肥皂滴定法。前三者除了能測(cè)定乳膠粒平均直徑以外,還可以測(cè)定其直徑分布;而后三者只能測(cè)定乳膠粒平均直徑。
