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增稠剂在水性涂料中的应用

来源:未知 作者:admin 时间:2019-12-14 点击:
导读:介绍了增稠剂在水性涂料中的作用,对不同类型增稠剂的性能进行了对比,简单介绍了水性建筑涂料中增稠剂引起的分水及防治和水性涂料中颜填料的沉降与防治,列表说明了涂膜性能与涂料最佳流变性的关系,着重介绍了几种新型增稠剂的性能、用法及应用研究进展。
增稠剂在水性涂料中的应用
于国玲1,王学克2(1. 南阳农业职业学院,河南南阳 473000 ;2. 南阳卧龙漆业有限公司,河南南阳 473000)

0 引言
增稠剂属流变助剂,有特定的流变性能。在涂料制备过程中,它可提高物料的黏度,便于颜填料的分散;在乳液聚合过程中,它可保护胶体,提高乳液的稳定性;在涂料贮存过程中,它可防止颜填料的沉降、结块;在施工过程中,它可调节涂料的黏度,防止流挂。正确地选择和使用增稠剂,对解决涂料生产、贮存和施工中出现的多种流变问题十分重要。

1 增稠剂的种类及性能比较
涂料用增稠剂分为缔合型和非缔合型两类。纤维素类和粘土类增稠剂属于非缔合型;疏水碱溶胀型增稠剂(如TT-935)和聚氨酯类增稠剂(如RM-8W)属于缔合型。
常用增稠剂的种类及特点见表1。不同类型增稠剂的性能对比见表2。
常用增稠剂的种类及特点,不同类型增稠剂的性能对比
羟乙基纤维素(HEC)、缔合型碱溶胀增稠剂(HASE)可帮助研磨,提高颜填料的分散质量,从而改善涂膜光泽;高剪切黏度类增稠剂(RM-2020,DR-73 等)可改善流平性;低剪切黏度类增稠剂(RM-12W,DR-72 等)可改善流挂。

2 增稠剂对水性涂料的影响
2.1 水性建筑涂料中增稠剂引起的分水及防治
在水性建筑涂料中,增稠剂的加入会引起微观絮凝,从而导致罐内分水的发生。增稠剂的种类、相对分子质量大小、链的长短、分子结构以及疏水基团的种类对罐内分水都有影响。试验表明,m(HEUR)/m(HEC)为1∶2~2∶1 之间时,易发生分水。二者单独使用,基本无分水现象。加入千分之二的丙二醇或乙二醇可改善分水现象,另外选用合适的乳液,添加流变改性剂也可防止分水现象的发生。在配方设计时,让涂料的体积固含量高一些,也可预防罐内分水。
2.2 增稠剂的复配对水性涂料的影响
增稠剂的不同搭配对水性建筑涂料的性能影响很大。一种增稠剂不可能满足涂料的多种性能要求,单独采用纤维素类增稠剂,流变性差;单独采用合成类增稠剂,流变性和耐洗刷性很好,但会出现后增稠现象,另外打浆和辊涂时易飞溅。纤维素类增稠剂和合成类增稠剂复配使用,涂料的综合性能会有很大提高。纤维素类增稠剂和两种合成类增稠剂复配使用,效果更好。HEUR,HEC,HASE 3 种增稠剂组合使用可达到最佳效果。复配使用时各种增稠剂的用量及配比应根据不同体系及不同的配方设计,通过试验最终确定。
2.3 水性涂料中颜填料的沉降与防治
水性涂料中防止颜填料的沉降是很重要的技术难题之一。颜填料的沉降是一个低剪切速率现象,剪切速率小于10-2 s-1。
防止颜填料沉降的方法包括:(1)选用粒径较小的颜填料;(2)减少表面活性剂的用量;(3)添加增稠剂,调高低剪切速率下体系的黏度;(4)调整配方,提高固含量。
2.4 涂膜的性能与涂料流变性的关系
涂料属于非牛顿流体,产生触变性的原因是涂料体系内有一种很弱的网状结构,高剪切作用下网状结构被破坏,黏度降低,涂刷性和流平性较好;剪切速率降低,网状结构恢复,黏度又回升,抗流挂性,抗沉降性,分散性和丰满度较好。

3 几种新型流变助剂的性能及用法
(1) SB-2 亲水型高纯度改性蒙脱石,有很好的触变效应,高剪切低黏度,低剪切高黏度,无需制浆,不用活化,热稳定性和生物稳定性好,在pH 6~12 范围内均可使用,易分散。用量0.4%~0.6%。
(2) FS-RD 高纯度合成锂皂土,在水溶液中能水合成无色透明胶体分散液。有优异的防沉降性能,悬浮稳定性好。可用于水性银粉漆、水性透明金属漆等。防沉性能突出,复色漆不浮色。用法:称取一定量的FS-RD,搅拌下加水,转速1 000~1 500 r/min,分散20 min,制成凝胶浆。
(3) SHV 防沉抗流挂剂,是高度精选加工改性的蒙脱石土,化学成分为高聚硅酸镁铝,乳白色粉末。被水分子解离后,形成卡屋结构,对Zn 粉、BaSO4 等填料的悬浮稳定效果极佳,对颜料粒子的定位效果明显,无最低活化温度。与很多水性工业树脂相容性好,适用pH 范围4~12,主要用于水性工业涂料、各种水性色浆等。添加量0.3%~1%。
(4) WT-121 水性聚酰胺蜡流变助剂,是改性的聚酰胺蜡在去离子水和共溶剂中预先分散、膨胀并活化制成的触变性膏体,在水性金属漆中可以加强铝粉的定位排列,增加漆膜的光泽。可制成预凝胶后使用,也可直接添加,分散温度70 ℃以下,转速1 500 r/min。添加量0.5%~5.0%,使用时可加入2%乙二醇丁醚作为助溶剂。主要用于水性金属漆等。

4 结语
水性涂料的流变性能是比较复杂的问题,从业人员对它的认识还不够,增稠剂在水性涂料中的应用还处在不断摸索中。随着人们对涂料性能要求的提高,增稠剂在水性涂料中的应用将受到更多的重视和发展。过去,我国水性涂料用增稠剂品种基本上局限于纤维素类、膨润土等,缔合型增稠剂、碱溶胀增稠剂等是近年来才开发和使用的新品种。对膨润土的深化研究、对海泡石作为增稠流变剂的研究,也是近年来开展起来的。另一进展是开发全新概念的流变增稠剂,例如称为“改性胶体”的流变增稠剂。增稠剂的发展方向是开发新的品种,同时对传统增稠剂进行性能改进,使之符合新的要求,并且朝着性能复合化的方向发展,在保障一种性能的同时,还能改善其他性能。增稠剂对水性涂料的影响,涉及生产、贮运、施工等各个环节,不同类型增稠剂的增稠机理和对涂料性能的影响各不相同,在使用时还应考虑增稠剂与体系中其他组分的配伍性,保证体系的稳定性是选用增稠剂的前提。

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