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胶水大王权威解析胶水发黄因素
2019年12月31日    阅读量:173881    新闻来源:陈绪满 15093099808  |  投稿

近年来国内各大中涂料企业经常遇到胶水发黄问题,严重影响产品外观卖相,多方分析查找均无果而终,有的企业甚至邀请了北京、上海以及各地“权威机构”|“权威专家”参与排查和根除,很多结果不尽人意;有些企业被发黄问题困扰数年,苦于无计可施,找不到根源而无从下手。 


就目前市场流通的常规建筑胶水类型大体有:聚乙烯醇缩甲醛体系(俗称老107),聚乙烯醇氧化淀粉体系(钢化涂料腻子膏等基础胶),羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺水解体系(俗称泡胶和刮大白胶),聚乙烯醇乳化体系,HPMC和聚乙烯醇溶液复配体系,PVA和AM分聚复配体系,丙烯酰胺和PVA引发共聚体系,冷溶化学胶水粉体系、植物淀粉体系(俗称植物胶水)等为市场主流建筑胶水产品;上述每个体系都可以按性能需求配位多种功能性辅助材料。

 

目前:涂料企业的胶水生产设备大体有:不锈钢内胆反应釜,陶瓷内胆反应釜,不锈钢夹套式反应罐,铁质夹套式反应罐,水泥垒铸式反应罐,高温塑料桶式反应桶,大瓦缸式反应缸,最简单的是工地大铁锅涂料在线coatingol.com


设备加热方式:电导油内置传热型,电热棒夹套水传热型,常压水蒸气锅炉外传热型,电加热器外传热型,罐底煤炭(柴火)加热型,最传统而古老的是工地大铁锅直接锅底烧火加热。




今天我们抽空来分析一下市场上建筑胶水的包装习惯,包装也是五花八门,各地也不尽相同,但我们最常见的有,50公斤塑料桶的(可回收后反复使用),有精装桶5-20L不等的(一次性桶不再回收利用),有灌装机灌装后真空封口的(各地习惯5公斤小袋的为多),有外编织袋加内膜的;综上所叙,那么发黄因素到底与体系、原料、辅料、设备、包装有何关联吗?


首先我们来分析一下什么体系的胶水做出来就带黄相,什么体系的胶水因工艺不当而衍生黄相,什么体系因添加辅料后浑浊而略待黄相。


一;缩甲醛体系:以聚乙烯醇为主原料,以盐酸催化、以甲醛缩合、以尿素氨基化处理、最后以氢氧化钠中和体系,如果工艺科学得当所得产物也很清澈,透明度也算可以,那么此工艺哪个环节容易导致体系衍生黄相呢?本人历经无数次试验摸索得出结论如下;此体系最后一个环节氢氧化钠中和时的温度,添加量,PH值等是导致聚乙烯醇再次氧化发黄的罪魁祸首(处理办法另案解析)。


二;其它体系:比如淀粉氧化体系、共聚、分聚体系等,在原体系基础上为了改善性能而添加了辅料,如纤维素、胶粉、这些材料水解时纤维伸展不彻底就会影响体系透明度或个别辅料水解后的水溶液原本就带黄相。


其次,我们来分析一下包装对胶水发黄有没影响,都有哪些因素会影响到胶水储存期间变黄,从上面我阐述过的包装类型中,最有可能影响胶水储存期间变黄的是50L大桶,可以反复回收利用,这样的习惯导致桶内残留物很难清洗彻底,细菌滋生率高,其次这样的大桶一般都是简单用塑料膜扎住桶口,达不到真空抑菌效果,也就是说由于细菌导致体系腐败而变黄相,再者就是由于防腐剂类型选择与体系不匹配也会导致胶水发黄,关于防腐剂选择与体系不匹配问题我会在另案作出解析,大家敬请关注本帖的后续解析作业。




以上我们解析过体系和包装对胶水变黄因素的影响,下面我们再来分析一下哪种设备会影响到胶水发黄呢?


通常来讲不锈钢内胆和陶瓷内胆的两款高端设备基本不会影响到体系发黄问题,能影响到胶水发黄的设备是:铁罐、铁搅拌系统、和铁质夹套传热铁内胆罐,这些设备一方面容易分解出铁离子,另一方面间隔时间太久才用一次导致铁质设备内壁生锈,再次使用时锈迹会被混合进胶水里,当然锈迹影响黄相并不是太大,只是因素之一;铁质内胆设备底部直接加温的最容易导致胶水发黄,因为有些厂家喜欢用颗粒状聚乙烯醇,颗粒醇容易沉底直接与罐底附着,罐底加热设备如果不经常搅拌罐内聚乙烯醇的话溶液就会发黄,夹套内传热设备也是这个道理,铁锅直接熬制的是必然的发黄,今天关于设备导致胶水发黄问题就解析到这里,敬请大家继续关注后续解析。


关于发黄问题不仅起因繁多现象也各不相同,比如:有些胶水在制作过程中溶液就变成微黄色,有些刚做好的成品清澈度就不太好,浑浊微黄,有些刚做出来清澈透明,成品灌装后存放1个月后开始泛黄,随着时间推移就越黄,黄的失去卖相而被客户退回,千奇百怪的发黄起因和发黄现象长期困扰着很多企业,因找不到起因也无从下手解决。


本节我们主要来分析一下设备、原料、工艺、水质这四大因素对胶水发黄有何影响,首先我们结合实际情况来分析:有些厂家的设备是铁质内胆,利用夹套循环水方式升温和降温,传热方式是夹套内壁(铁质),原料很多企业因成本问题习惯用颗粒状聚乙烯醇,投料温度各企业都很随意,从40度到100度温度区间投料的都有,没有科学规范的标准,先说低温投料后,简单搅拌一下然后还要关机加温数小时后,等聚乙烯醇彻底溶解,这个过程颗粒状聚乙烯醇沉入罐底与加温铁罐底部附着,随着罐底温度逐渐升高,聚乙烯醇慢慢溶解,聚乙烯醇溶液分解出NaAC成分: 随着铁罐 温度的升高,NaAC和水作用生成醋酸和氢氧化钠 , 附着在罐底的聚乙烯醇分子因铁内胆温度过高,导致部分粘贴在铁罐底上的聚乙烯醇脱水氧化而产生羰基。 由于羰基的负电性很强,会使相邻原子上的氢原子活泼起来,在高温下,脱水形成共轭双键, 羰基是个发色基团,当发色基团和共轭双键连在一起时,就会使聚乙烯醇溶液发黄,这是情节之一,敬请关注后续其它因素导致的发黄问题。




今天我们继续解析铁罐、水质、原料、助剂对胶水体系发黄因素的影响,目前我国建筑胶水体系主要原料是聚乙烯醇,聚乙烯醇备制过程中含有醋酸乙烯,加温熬制过程中会分解出醋酸钠与水介质反应后生成醋酸;Hac是醋酸,NaAc是醋酸钠,Ac-代表醋酸根离子,我们日常生活用水或工业用水的水源都无可避免的带入铁元素,醋酸和铁反应:2HAc + Fe == Fe(Ac)2 + H2 (HAc是醋酸的简写) 再醋酸亚铁被氧气氧化:4Fe(Ac)2 + 4HAc + O2 == Fe(Ac)3+2H2O, 然后因为醋酸酸性太弱,醋酸鉄水Fe(Ac)3 + 3H2O ==Fe(OH)3 +3HAc  最后生成的氢氧化鉄就是红褐色,并且由于氢氧化鉄具有胶体性质,所以不容易生成沉淀。


还有,刚开始生成的醋酸亚铁因为颜色很浅又它被反应掉 而很难看见(亚铁离子只有在高浓度下才能看到浅绿色), 这里需要强调一点的是,与本主题作业相关的铁元素分为2价铁和3价铁,3价铁导致的结果是黄色液体,2价铁导致的结果是浅绿色溶液,楼上我们分析了铁罐和水都能带入铁元素,铁元素在酸性条件下才会衍生黄色溶液,那么酸的来源在本作业主题中有哪些因素会带来酸:1、水质通常各地水源的PH值差距数据还是比较大的,偏酸水源的水质PH质才6个多,中性水质的PH值能达到7--7.2之间,2、聚乙烯醇含醋酸,3、防腐剂大部分是酸性、4、缩甲醛体系有盐酸、5、络合剂含酸盐,这些元素在一定条件下都能衍生黄色或浅绿色溶液。敬请继续关注后续解析发黄因素及如何规避。




个别涂料厂家往往也分析怀疑到水源含铁元素和铁质设备分解出铁离子等因素,也有利用螯合剂屏蔽铁离子的措施,但是二价铁在酸性介质中是蛮稳定的,氢氧化亚铁溶度积也蛮大,如果体系介入醋酸钠、醋酸、然后醋酸根络合了的二价铁,螯合剂虽然解决了铁元素对胶体溶液的活性的影响,但是螯合剂的加入不能解决因铁离子造成的溶液泛黄的现象。


个案观察:某涂料企业胶水体系是:PVA、AM、引发剂、还原剂、螯合剂、防腐剂、过滤净化水、未添加其它任何辅料,胶水刚做出来无异常,存放1个月后开始泛黄相,2-3个月黄相更加严重,4个月时基本严重影响卖观;为什么要把本节列为个案?因为案例太超乎常规,具体现象同一批次胶水灌装后,有的桶内胶液泛黄、有的桶内未发现任何变化,(桶均为全新料精装桶且不回收利用的一次性桶),且不是每批次都会有此现象,开始怀疑过水质,但经分析后排除水质因素,不可能一个批次好几吨成品胶水灌装到桶里就那几桶胶水的水有问题?后来怀疑过聚乙烯醇质量,但也很难有说服力,和水质分析道理一样,再后来分析到铁罐,但铁罐每批次出来至少是1吨,难道这1吨成品就那几桶因铁罐发黄吗?再再后来分析到防腐剂,但无论如何推理,道理都和前面分析的一样,一个批次不可能就那几桶受影响,种种嫌疑分析均不能成立,那到底是什么因素造成的呢,又如何排查和解决呢?请听下周继续分解。




以上我们讲解过企业个案,在这个个案里我们做过多方排查实验,今天主要讲一下怀疑对象

1、防腐剂,防腐剂能导致胶水体系发黄的因素有防腐失败,添加过量、体系匹配型号选择不当等都会导致胶水发黄,我们更换过不同厂家不同类型、不同含量和酸碱度的防腐剂,对同批次胶水分别进行不同添加量实验观察,和不加防腐剂实验,得出结果都会变黄;

2、跟换聚乙烯醇,因为怀疑过聚乙烯醇生产备制方法不同,溶液泛黄程度不同,结果也不尽人意;

3、怀疑过水质,增加了净水处理设备后用的水源全部是净化过滤水,但也是没有解决掉发黄问题,那么到底是什么导致的发黄呢?敬请关注下回分解。


胶水发黄原因大揭底:以上我解析过不同厂家不同体系不同包装设备等因素对胶水发黄的影响,因各地情况都不尽相同,所以答案也不尽相同,本人经梳理后将几大核心发黄因素整理如下,希望能帮到对应的厂家。


一;铁锅、铁罐底部烧火加热的设备生产出来的胶水颜色必黄。

二;金属内套设备、夹套传热方式的聚乙烯醇投料后未一直搅拌而导致聚乙烯醇沉底与罐底金属粘连、金属内套逐渐提高的温度直接与沉底的聚乙烯醇烧灼而变黄。

三;添加辅料体系的胶水、辅料分散、溶解不彻底,辅料与胶体混合后辅料被胶体包裹、纤维组织得不到彻底伸展、或者有的辅料溶解后的水溶液原本就带黄相,导致感观不透明。

四;有些配方体系需要酸碱中和调PH值的、酸碱度把握不科学、或者调PH值的时机溶液温度没把握好。

五;与防腐剂防腐失败导致体系变质,或者防腐剂与体系不匹配导致后期化学作用下而变黄。

六;分聚法的容易变黄、也就是丙烯酰胺单独聚合、聚乙烯醇单独溶解、然后两者冷混合的、因为聚乙烯醇溶液未经过聚合反应、任然存在较大的活性反应空间,储存期间与水质铁元素,或者与防腐剂的酸性物质衍生出另外一种黄色产物。


无论是刚做出来的胶水发黄还是储存期间发黄、只要判断不是原料和工艺引起的,也不是变质导致的发黄,那就要考虑你的设备材质问题了,无论你用的是反应釜也好、反应罐也罢,首先最好别用铁质的,即便是不锈钢材质也分为好几个等级,通常有201.202材质,也有303/304材质,如果生产胶水用201或202的材质不锈钢,那胶水不发黄的几率不高,因为201不锈钢材质含铬15%、含镍5%。所以防锈性能与304材质的相差许多。201不锈钢含有锰元素,但是304没有;从颜色上讲,201不锈钢因为锰元素颜色会比304深暗,因为镍的含量不同,201的耐腐蚀性能远不及304的好;耐酸碱性能201也没有304的好,酸碱性助剂是胶水配方常用助剂,如氢氧化钠(碱性),盐酸,防腐剂大部分也是酸性的,这些助剂只要添加就会把201材质上的铁元素腐蚀下来,慢慢在转化衍生出另外一种黄色基团物质,所以胶水就变黄了,(砖家)会对你说这个原因、那个原因,你按(砖家)说的去改进了,然并卵啊!有用吗?打蛇要打七寸,点穴要点死穴,治标不治本或是根本没找到起因,瞎折腾是无济于事的。


大王来支招:你找一把坚硬的刀子在你的反应罐表面划一刀,有明显划痕的是201材质的,也就是不适用与生产胶水,因为201材质的罐子含有锰元素,长时间在潮湿而且盐分高的空气中会生锈,而304不会生锈;但是也有很多人说304生锈了,那可能根本不是304,别看材料上印有304的标。现在市场上有一种不锈钢检测药水,只要滴上几滴就能在几秒钟内区分是什么不锈钢,也就是检测药水滴于不锈钢材质表面后颜色发红的是201不锈钢,颜色发绿的是304不锈钢,做胶水最佳选择是选用304材质的不锈钢,因为304不锈钢耐酸碱腐蚀性较强,不会被胶水助剂的酸碱性氧化出金属元素,所以胶水发黄的几率就小的多。为了你的胶水更“健康”请不妨按大王说的测试办法测试一下你的设备吧,今天就讲解到这了,一般人我不会告诉你哎。


随着本文不断被网友转载与扩散,截至目前点击量已突破35000多人次,同时业界很多关注本文的同仁们也多次联系过我,咨询了关于不同环境下的各种变黄原因以及解决办法,在我逐一私下给他们解答后。


现就不同环境下胶水变黄的起因补充部分如下:

除上述解析过的原因以外,这里需要补充的是:由于各地粉体填料对胶水施工性的适应性不同,为了提高良好的施工性能,有些胶水生产厂家并在配方中设计添加了胶粉和纤维素类材料,由于胶粉和纤维素材料本身上游的生产工艺过程中加入了一种二氯甲烷和另外一种丙烷的材料所合成的胶粉或者是纤维素;在胶水生产工艺里对设备材质要求特别高,通常要求304标准的不锈钢罐并且搅拌轴、分散叶、包括紧固搅拌轴和分散叶的螺丝都不能含铁,哪怕仅仅是几颗螺丝是铁的,其它所有材质均为不锈钢的,在分散溶解过程中,胶粉或纤维素中所含的二氯甲烷和丙烷等成分在水的作用下溢出与设备里的铁产生反应,确切的讲就是二氯甲烷和丙烷具备快速腐蚀铁的作用将铁锈分解到水溶液里从而导致水溶液发黄,随着这种被分解出来黄色水溶液的储存时间越长,二氯甲烷与铁离子氧化衍生出来的黄色基团数量越多,也就是通常讲的存放时间越长,水溶液会变得越黄。


改进办法:要么换配方中的某种原材料、要么改进设备确保设备整体及零部件都不含铁。

第二种办法:就是利用化学法来改善控制黄色基团的衍生。当然后者似乎有点治标不治本,想要彻底解决还得从设备本身着手。

个案释疑:随着本帖不断被同仁转载转发,截至目前浏览量已达到39688人次,在本帖不断被扩散的同时,也有几个问题比较特别的厂家与我进行了沟通,他们的问题比较小众化,所以才有了以下疑问:

如:1、我的反应釜内套是陶瓷的胶水为什么也会发黄?

2、我的反应釜是不锈钢的为什么胶水也会发黄?

3、我的反应罐是水泥池子做的胶水怎么也发黄?

4、我的同一批胶水不是全部发黄只有个别几桶


发黄是为什么?等等这样相对小众化的个案问题。

释疑:一、无论你是什么材质的反应釜(反应罐)搅拌轴、分散叶、紧固螺丝只要有任意一个是铁质的就会给胶水发黄提供了有利条件。

二、凡是设备金属部分颜色泛乌黑色的均不是纯不锈钢材质、均能分解出铁元素。

三、因为有些使用了很久的老旧设备,长期在与水、酸碱性原料接触的过程中难免开始氧化出少部分的铁锈,铁锈成微小的圆珠状外表有类似胶体保护层,因胶水本身密度很高,圆珠状铁锈胶体不能很好的分散在胶水里,也就是因几个独立的个体存在灌內,在包装时圆柱状铁锈随着胶水被灌装到个别桶里,而不是所有桶里都有圆珠状铁锈,随着胶水储存环境温度的升高,圆珠状铁锈开始扩散慢慢与胶水成分里的醋酸物质产生化学反应,因此储存时间越长发黄越严重,同时也揭开了同一批胶水只有少部分桶内胶水发黄的神秘面纱。都是铁罐惹的祸!


如有更多问题需要了解请联系15093099808陈(同微信号)




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