涂料的保水性是涂料的固有屬性，指涂料施涂于一定介 質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《。涂料的保水性來源于涂 料對游離水的親和能力。涂料中游離水分比較自由，易受外 界因素影響而發生遷移，與墻面接觸后，界面上的水分差異導 致涂料水向墻面擴散，干燥時使游離水分子熱運動加劇并使 擴散速度加快，這些作用的結果都使游離水從涂料中逸去1。 為此，涂料的施T：過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，在水或極性溶劑中電離產生許多離子 基閉，水分子進入網狀結構后與這些離子以氫鍵鍵合而被吸 附、牢固在網絡內，由于網絡具有彈性，因ifn寸容納大tt水 分子[2-4〗。

 

目前市場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，但這些保水劑價格昂貴。聚內烯酰胺 (PAM)是丙烯酰胺均聚物或與其他單體共聚鬧得聚合物的統 稱，工業上凡含有50%以h內烯酰胺（AM)宇-體的聚介物都泛 稱PAM,它是水溶件高分子中應用最廣泛的品種之一[5;。由 于PAM結構單元中含右酰胺基，易形成水分子內和分子間氫 鍵~ ,使PAM水溶液具有很高的黏度，很好的增稠、絮凝和流 變調節的作用，以及使水性顏料體系的顏料取向優化，使得 PAM成為目前建筑行業用涂料中性能優良的增稠劑。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;而且單獨的高相對分子質量 PAM，泥漿的失水M不容易被控制住，粘土表面水化膜也太 薄。而低相對分子質#的產品則能吏快速地被吸附于粘土表 面上，尤其是細顆粒的表面上。若低相對分子質tt PAM本身 具有羧基，能增強粘土表鹵的負電性與水化膜厚度，從而能達 到更好的保水作用71。

 

本文通過合成含有大最羧酸基的低相對分子質M PAM, 與高相對分子質域PAM復配使用，使得PAM水溶液在原有良 好的增稠效果的基礎上，保水性也達到/其他保水劑的功效， 大大降低r成本。

 

1實驗1.1原材料與儀器設備1. 1. 1原材料建筑滑石粉：325目；丙烯酰胺（AM)、高相對分子質量 PAM:分析純，成都科龍化丄試劑廠;內烯酸（AA):分析純，天 津市大茂化學試劑廠。

 

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

 

1.2實驗過程1. 2. 1低相對分子質量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內，加人適鷥的水后，將三口瓶置 于恒溫槽中，在電動攪拌器的攪拌下升溫至70尤，加人質量 分數為10%的氫氧化鈉溶液進行pH值調節，使體系的pH值 在9.0~10.0的范圍內，再加人所需引發劑，保溫1 h,關閉攬 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與高相對分 子質量PAM溶液B進行混合，再將混合液稀釋成固含量為 〇。5%的溶液(：；(2)將上述溶液C中按質量比1.75:1加人滑石粉，配成一 系列漿料D;(3)測試步驟：在干凈玻璃板上平放10層定性濾紙（光面朝上，毛面朝 下），將塑料環擦凈，表面盡量不帶任何水分;并在塑料環的一 側蒙上紗布，使得漿料中的自由水能被吸走，而不會帶出 泥漿；稱取滑石粉50 S左右按標準稠度需水量(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，同時開始計時，停約30 S開始攪拌，攬 拌30 8后，倒人塑料環內。扶塑料環，用玻璃棒搗幾下，使其 裝滿塑料環，然后用刮刀將多余料漿刮去。并將裝滿泥漿的 塑料環放在一個玻璃盤中用分析天平準確測定其質量將準備好的塑料環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時用分析天平測得其準確質量mb。則泥漿損失 的水分質量為(Mb;重復上述實驗，分別測定不同比例配成的PAM類溶液泥 漿的保水性能，并根據所測數據，以橫坐標為時間，縱坐標為 泥漿損失的水分質婧作圖，通過它們的曲線來進行保水性能 的比較。最后選擇其中保水性最好的PAM類溶液，通過改變 其pH值，找出最適合使用的pH值條件。

 

測試過程中保持溫度為25尤，并且每次稱量完后將塑料 環重新放在濾紙的相同位置上。

 

2結果與討論2.1高相對分子質量PAM對保水性能的影響由文獻可知：陽離子PAM與陰離子塑聚合物混合，會破 壞穩定性，易發生聚沉i81,由于本實驗的低相對分子質量PAM 為陰離子型電解質，因此實驗中不應采用陽離子型PAM。

 

在相同的泥漿配比（質量比1.75)下，PH值為8 ~9時，按 上述方法對采用不同類型高相對分子質量PAM所配泥漿的 保水性能進行了探討，實驗結果如圖1所示。

 

0246810時間/min一非離子型高相對分子質量PAM;—* 陰離子型高相對分了質量PAM圖1不同類型高相對分子質量PAM的槳料隨時間變化的失水量 Fig. 1 Water loss of the paste prepared by different types of high mo?lecular PAM vs time由圖l可知，相間時間間隔內高相對分子質量陰離子型 PAM,其保水效果明顯不如非離子型PAM。這是因為雖然陰 離子基團具有很強的水化作用，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~。而在本實驗中，低相對分 子質最的PAM也帶有大馕的羧基，當羧基含量過高時，則分 子柔性減弱，同時由于酰胺基比例減少，反而減弱了對粘土的 吸附。因為羧酸基這個負電荷基團又會與粘土上的負電荷相 斥，阻礙它們互相靠近，自然也就不利于對粘土的吸附，同時 也就降低了其保水性能"°]。且在實驗中，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，在施工中容易出現流掛現象。

 

因此本實驗所需的高相對分子質量PAM采用非離子型 PAM，其結構單元中含有酰胺基，易形成水分子內和分子間氫 鍵，使PAM水溶液具有很高的黏度，保持泥漿的密度。間時 配合引進的具有大量羧基鈉的低相對分子質量PAM,兩者的 協同作用，吏能提高體系的綜合性能。因為單獨使用高相對 分子質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低相對分子質量的產品則能更快速地 被吸附于粘土表面上，其含有的羧基增強r粘土顆粒表面的 負電性與水化膜變厚，使得保水效果優異[7)。

 

2.2丙烯酸含量對體系保水性的影響固定高相對分子質4 PAM和低相對分子質最PAM的比 例，改變低相對分子質量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，相同時間間隔的失水量越少，但當丙烯酸含黿增加到一定 程度時，其失水量又出現增大。由圖3可知，隨AA含最增加， 漿料的失水M逐漸減少，到達一定值后又逐漸增大。這是因為圖2丙烯酸含量對漿料失水量的影呤 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；而陰離子基團羧酸鈉作為 水化基團，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 當丙烯酸含量過高時，則分子柔性減弱，N時由于酰胺基比例 減少，反而減弱了對粘土的吸附。因為羧酸基這個負電荷基團 又會與粘土上的負電荷相斥，阻礙它們互相靠近，自然也就不 利于對粘土的吸附，同時也就降低了其保水性能11)1。

 

2.3 pH值對體系保水性的影響相同泥漿配比（質董比為1.75),對AA含量為34%的低 相對分子質量PAM按復配方式所配泥漿在不同PH值下的保 水性能，進行了上述保水性能測試，結果如圖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;當趨于中性狀態時，失水量的減少趨勢 變緩，到達pH值為8左右時，失水貴降為最低;隨后，pH值在8 ~ 12間時失水量有緩慢增大的趨勢;當pH值到達12后，隨其 值增大，失水*又出現急劇增長。這是因為在酸性環境中存在 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狀態轉化成為卷曲狀態，溶液黏度減小，相應的保水能力 也減弱;pH值為8左右時，溶液中鈉陽離子濃度較稀，由于許多 鈉陽離子遠離高分子鏈，髙分子鏈上的陰離子相互產生排斥作 用，以致鏈的構象舒展，能形成更厚的水膜，增大了其保水作 用;隨著pH值升高，溶液中鈉陽離子的濃度增加，在聚陰離子 鏈的外部與內部進行擴散，使部分陰離子靜電場得到平衡，以 致其排斥作用減少，鏈發生卷曲，溶液黏度減小，相應的保水能 力減弱M1)。說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(質量比1. 75),PH值8?9時，對各種市售 優異保水劑及自制的具有保水性能的增稠劑所配泥漿，按上 述方法進行保水性能測試，結果如圖6所示。

 

由圖6可以看出，本實驗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，說明采用非離子型高相對分子質董 PAM與自制的低相對分子質量PAM復配能很好地提高泥漿的 保水件能，達到工業使用的標準。因此采用本實驗方法制備的 PAM增稠劑，能大大節約涂料的成本，提高工業效益。

 

(下轉第24頁)

 

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個或接近6個甲 氧基，沒有羥甲基。當甲釀化氨基樹脂用作水性涂料交聯劑 時，氧基樹脂不僅與醇酸樹脂的羧基反應，亦與水提供的羥基 反應。由于羧基的反應比羥基的反應性小，水的汽化潛熱又 較有機溶劑高，因此間化時需要較高的溫度，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，通過實驗選用胺封閉對甲苯磺 酸作為催化劑，在成膜時，胺類封閉劑迅速揮發，從而釋放出 活性對甲苯磺酸，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。

 

4結語本實驗采用間苯二甲酸5-磺酸鈉改性水性醇酸樹脂， 制備水溶性和顏料穩定性良好的水性醇酸氨基漆，克服了單 獨用成鹽法制備的水性醇酸氨基漆穩定性差的缺點。該涂 膜具有高光澤和良好的機械性能，以及優越的耐酸堿性和耐 水性。