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水性涂料中增稠剂的选择及其应用

来源:未知 作者:admin 时间:2012-04-26 点击:
导读:增稠剂是调整水性涂料流变行为的一种重要助剂。本文概述了水性涂料用纤维素、聚氨酯、丙烯酸三大类增稠剂的增稠机理、特点及其使用,以期对涂料技术人员合理选择和使用增稠剂提供参考。
水性涂料中增稠剂的选择及其应用

周新华 1,2,廖列文1,宋光泉1,崔英德1,2
(1. 仲恺农业技术学院化学与化工系,广东广州 510225;2. 广东工业大学博士后流动站,广东广州 510090)

乳胶漆从制备到成膜由制造、贮存、施工、流平四个过程组成[1]。在不同过程中,对涂料体系粘度的要求也不同。例如在乳胶漆贮存期间,需要长期保持较高的低剪切粘度,阻止分散颗粒因重力作用而下沉,避免涂料分层给“开罐效果”带来不良影响;在施工过程则希望粘度适中,既能保证刷涂流畅,又能保证一定成膜厚度来提高遮盖力;施工后粘度应在短时间内恢复,以利于涂膜的流平,流平后粘度应迅速恢复到很高以防止流挂。乳胶漆在不同过程中所受的剪切力不同,因此对粘度的要求就是对不同剪切速率下粘度的要求。变动乳液浓度和乳胶涂料中其他固体物质的浓度可调节粘度,但调节范围非常有限,通常是采用添加增稠剂的方法加以解决。增稠剂是使体系的粘度增加的助剂,在低剪切速率下它能使体系粘度增加,而在高剪切速率时对体系的粘度影响很小。它对乳胶漆的增稠、稳定及流变性能,起着多方面的改进调节作用[2]。

(1)生产。在乳液聚合过程中作保护胶体、提高乳液的稳定性。在颜料、填料的分散阶段,提高分散物料的粘度而有利于分散。
(2)贮存。将乳胶漆中的颜料、填料微粒包覆在增稠剂的单分子层中,并由于稠度的增加,改善了涂料的稳定性,防止颜填料的沉底结块,水成分离。其抗冻融性及机械性能提高。
(3)施工。能调节乳胶漆的粘稠度,并呈良好的触变性,在滚涂及刷涂的高剪切率下,粘度下降而不费力。在涂刷后,剪切力消除,则恢复到原来的粘度,使厚膜不流挂,沾漆时不滴落,滚涂时不飞溅。它又能延迟涂膜失水速度,使一次涂刷面较大。

1 增稠剂的分类
乳胶涂料用的增稠剂按其组成分主要分为四类:无机增稠剂类、纤维素类、聚丙烯酸类、聚氨酯类。根据增稠剂与乳胶粒中的各种粒子作用关系,还可分为缔合型和非缔合型,如图1 所示[3]。

图 1 增稠剂的分类

1.1 纤维素类增稠剂(HEC)
自 20 世纪50 年代以来,纤维素类增稠剂就一直是最重要的流变助剂,主要品种有羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素等,目前使用最广泛的羟乙基纤维素。纤维素类增稠剂具有如下优点:
①增稠效率高。由于增稠剂品种甚多,能满足对增稠效率的任何要求,尤其对水相的增稠有效。
②相容性好。对现代乳胶漆配方中不计其数的其它组分有着高度的、系列化的相容性。和非纤维素型增稠剂相比,使用纤维素型增稠剂在配方变化上有较大的选择余地。
③贮存稳定性好。老化和多年经验表明,以纤维素型增稠剂增稠的乳胶漆贮存稳定性优越。随意配置的乳胶漆不管放置多久,pH 值如何,均保持均匀的粘度和颜料悬浮状态。
④抗流挂。涂布过程中所出现的应力使增稠剂和水之间建立起来的水合层破坏,一旦涂布结束,乳胶漆粘度迅速恢复,流挂得以防止。
⑤粘度的 pH 稳定性。以纤维素型增稠剂增稠的乳胶漆,粘度在广泛的pH 范围内(3~11)都是稳定的。当pH 小于3,可能发生水解;当pH 大于11,特别是在较高温度下,可能发生氧化,并导致粘度下降。但在正常的pH 范围内,纤维素类增稠剂有着优良的粘度稳定性。
⑥降低附着力。纤维素类增稠剂属成膜物质,与乳胶融合成一个整体。只要乳胶选择正确,乳胶用量可以很好地覆盖颜料粒子,纤维素型增稠剂决不会对其附着力有任何伤害。
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