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增稠流变助剂的种类

文章出处:原创网责任编辑:小莉作者:小莉人气:-发表时间:2016-08-08 17:31:00

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增稠流变助剂的选择与应用在乳胶涂料中,增稠流变助剂对产品性能影响面较广,它影响到产品的制造、储运、施工以及涂膜性能。由于乳胶涂料从制造、储运、施工以及成膜过程中对涂料自身的流变性能要求不同,所以在设计涂料配方时,要调整体系的流变性以适应不同阶段的要求。涂料研发人员利用增稠流变剂来调整涂料的粘度、流动状态等流变性能。 

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增稠流变助剂的种类目前,在乳胶涂料中常用的增稠流变助剂有几大类:纤维素醚及其衍生物类增稠剂、碱溶胀增稠剂和聚氨酯增稠剂(HEUR)。纤维素醚及其衍生物类增稠剂主要有羟乙基纤维素(HEC)、甲基羟乙基纤维素(MHEC)、乙基羟乙基纤维素(EHEC)、甲基羟丙基纤维素(MHPC)、甲基纤维素(MC)等,这些都是非离子增稠剂,同时属于非缔合型水相增稠剂。碱溶胀增稠剂分为两类:非缔合型碱溶胀增稠剂(ASE)和缔合型碱溶胀增稠剂(HASE),它们都是阴离子增稠剂,此类增稠剂对 pH 值较为敏感。聚氨酯增稠剂简称 HEUR,是一种疏水基团改性的乙氧基聚氨酯水溶性聚合物,属于非离子型缔合增稠剂。HEUR 是由疏水基团、亲水链和聚氨酯基团三部分组成。疏水基团起缔合作用,是增稠的决定因素。聚氨酯增稠剂具有表面活性剂特性,水性助溶剂和表面活性剂对增稠效果影响大。目前,市场上出现与 HEUR 类似的疏水改性氨基增稠剂 HEAT 和疏水改性聚醚增稠剂 HMPE,其作用机理基本上与 HEUR 类似,但多用于溶剂型涂料中。

增稠流变助剂与涂料的流变特性乳胶涂料的流变特性与颜填料、乳胶等主要原料有着不可分割的关系,但仅靠颜填料和乳液是无法全面调整涂料的流变特性的,合理利用不同的增稠流变助剂可以综合调整涂料体系的流变性能。纤维素类增稠剂产生增稠作用的原因主要是因为带有羟基的大分子链既能与水发生水合作用又能产生分子链间缠绕,从而增加了水相黏度。

纤维素类增稠剂会导致涂料在高剪切速率下粘度低,影响涂膜的丰满度,低速率下黏度快速回复影响流平性,但有利于防止涂料沉降。非缔合型碱溶胀增稠剂(ASE)需调节pH 值至碱性,使羧酸根离解,羧酸根离子间的同性静电斥力使分子链由螺旋状伸展为棒状,提高了水相的黏度,对水相增稠,其流变特性表现为高剪切低粘度和低剪切高粘度。为了增加分子链与乳胶粒子和颜料的作用,人们对丙烯酸类增稠剂进行了憎水改性,制得缔合型碱溶胀增稠剂(HASE),该类增稠剂除了能对水相增稠外,还可以吸附在颜料的表面,甚至乳液粒子表面,形成网络结构,增加体系的粘度。缔合型碱溶胀增稠剂的流变特性表现为多样性,这和其自身的改性工艺有关,选择时要根据需要而定。聚氨酯增稠剂相对分子质量(数千至数万)比前两类增稠剂的相对分子质量(数十万至数百万)低,水合后的有效体积增加较少,因而对水相增稠不足,但可以与乳液粒子和颜填料粒子发生缔合,形成网络结构。在高剪切速率下表现出较高的黏度,能提高涂膜的丰满度,但随着剪切力的消失,其立体网状结构逐渐恢复,便于涂料的流平。乳胶涂料的黏度对涂料的沉降性、施工性、涂膜丰满度、流平性以及流挂性都有影响。涂料从储存到应用过程中的不同流变性的控制依靠不同类型的流变增稠剂搭配而进行控制。保证乳胶漆的储存与施工,需控制不同剪切速率下的粘度:低剪粘度多采用纤维素、碱溶增稠剂或无机增稠剂(膨润土)等来控制;中剪粘度可以使用缔合型增稠剂来控制;高剪粘度即ICI粘度由乳液、颜填料以及纯流平改性剂来控制。 

成膜助剂的选择与应用成膜助剂是绝大多数乳胶涂料配方所必需的,成膜助剂为乳液聚合物溶剂,可降低成膜物质的最低成膜温度,增加涂料的流动性,促进涂膜的完整性、流平性、附着性、耐洗刷性,减慢涂膜干燥时水分的蒸发速度,消除涂料施工时涂刷接头。尽管成膜助剂对乳胶涂料的成膜有很大作用,但成膜助剂属于有机溶剂,对环境影响较大,所以,从环保的角度考虑,在选择和应用成膜助剂时要使用环境友好型的有效成膜助剂。通过以下几种途径可以提高乳胶涂料尤其是内墙涂料的环保性能。一是选择低气味成膜助剂,降低气味;二是降低挥发性有机物(VOC),使用的成膜助剂向高沸点发展;三是选用活性成膜助剂。有报道说,在较高Tg值的乳胶漆配方中,添加丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯(DPOA)和少量催干剂如钴盐,就可降低成膜温度,使乳胶漆在室温成膜。DPOA不挥发,在催干剂作用下进行氧化自由基聚合,增加了涂膜的硬度、抗粘性和亮度。因此,DPOA 被称为活性成膜助剂。

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