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淺析溶劑型涂料流變助劑的應(yīng)用與發(fā)展

發(fā)布時間：

2024-06-19 16:59

　　一、引言

　　涂料助劑作為涂料生產(chǎn)的添加劑，不僅在生產(chǎn)和加工過程中起著重要作用，而且還賦予涂料產(chǎn)品特殊的性能。助劑也已經(jīng)成為當今涂料生產(chǎn)中不可或缺的組成部分。

　　二、流變助劑的作用及特性

　　流變助劑不僅會影響涂料的表觀粘度，且對涂料的觸變性影響極大。涂料屬于觸變性流體，即隨剪切速率增大和剪切時間延長，體系黏度下降。而在低剪切速率下體系黏度回升，例如在涂料施工階段，剪切速率高，體系黏度低，有利于施工；在涂料成膜過程中，剪切速率下降，黏度增大，可以防止顏料沉淀和涂膜流掛。良好的涂膜流平性要求在足夠長的時間內(nèi)將黏度保持在最低點，使涂膜能充分流平，形成平整的涂膜。這樣往往會出現(xiàn)流掛問題。反之，要防止流掛，涂料黏度必須特別高，這樣又會影響涂膜的流平性。因此需在涂料中加入優(yōu)良的流變助劑，使得涂膜流平和流掛兩個性能取得適當平衡。

　　三、流變助劑的種類及應(yīng)用

　　流變助劑種類很多，主要包括有機膨潤土，氫化蓖麻油，聚乙烯蠟，聚酰胺蠟及氣相二氧化硅等。

　　 1.有機膨潤土

　　有機粘土類膨潤土是以蒙脫土為主要成分的粘土狀物質(zhì)總稱，具有膨潤性，粘結(jié)性，陽離子交換性等。天然蒙脫土是親水性的，不能直接作為流變助劑。用有機陽離子與其表面的親水基團進行交換，就能使親水的黏土變成親油的黏土。膨潤土是片狀結(jié)構(gòu)，有機改性的黏土薄片上吸附著長鏈的有機化合物，它與漆料有良好的親和力，片狀結(jié)構(gòu)的邊緣含有氧和羥基，分散在漆料中的薄片借助這些基團能夠形成氫鍵，在漆料中形成主體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，賦予涂料一定的結(jié)構(gòu)黏度。

　　目前大連地區(qū)及東北地區(qū)膨潤土較常用的主要有海明斯?德謙的828、858、928等。浙江的豐虹BS、JF系列和華特BP-183及TIXOGEL M100等。海明斯收購德謙之后，將其先進膨潤土技術(shù)應(yīng)用到國內(nèi)市場。實驗證明，與國產(chǎn)的膨潤土相比，海明斯?德謙有機膨潤土中的游離季銨鹽含量相對較少，初期粘度上升緩慢，在視覺感官上不如國產(chǎn)膨潤土柔和，但它的作用主要體現(xiàn)在后期，海明斯?德謙有機膨潤土粘度緩慢上升到臨界點后，粘度便趨于平穩(wěn)不再下降，而部分國產(chǎn)膨潤土粘度上升到臨界點后，粘度開始緩慢下降，黏度變化呈拋物線曲線。這也是使用國產(chǎn)膨潤土涂料儲存一段時間后粘度較初期降低的一個重要原因。另外，游離季銨鹽具有一定的親水性，游離季銨鹽含量相對較少使得海明斯產(chǎn)品在涂料防銹性能上占有一定優(yōu)勢。

　　 2.蓖麻油衍生物

　　蓖麻油衍生物流變劑在控制厚膜涂料方面效果比較突出，其呈線性結(jié)構(gòu)，分子鏈中的N與體系H形成三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)，多且致密。BEZ-75是海明斯?德謙最新推廣的新產(chǎn)品，它是一種蓖麻油衍生物，不含有機硅成分，具有防沉抗流掛功能。它與涂料的成分（主要是顏料和樹脂）相互作用，增進粒子與粒子間的相互作用。建立其一種結(jié)構(gòu)性的系統(tǒng)，以降低涂料的流掛和沉降，增加低剪切速率時的粘度。為保持適宜粘度且增加高固含烤漆的固含量時必須使用低分子量樹脂，烘烤過程中，低分子量樹脂粘度的減少大于溶劑揮發(fā)引起的粘度增加，這樣引起體系粘度降低，從而導致流掛，BEZ-75可以解決這種流掛和沉降的問題。BEZ-75的抗流掛性能取決于添加量、使用方法和涂料類型。當BEZ-75添加量為配方總量的0.5-1.0%時，在氣干和烘干過程中涂料的流掛趨勢明顯降低。這種改善無需明顯增加涂料的粘度，也不會對涂層的性能產(chǎn)生副作用。這種改進后涂料穩(wěn)定性非常好，在長期儲存后，粘度只是稍微增加。實驗證明，在氯化橡膠漆中應(yīng)用BEZ-75可以抑制沉降的產(chǎn)生。經(jīng)過一年半的儲存后，含有0.75%BEZ-75的油漆不會產(chǎn)生沉降。

　　 BEZ-75由于含有水分，因此在聚氨酯漆中應(yīng)用受到限制。并且BEZ-75不能與反應(yīng)性金屬顏料，如鋅粉和鋁粉同時使用，因為會產(chǎn)生氫氣，易發(fā)生爆炸。與其他類型的顏料同時使用時不會產(chǎn)生問題。由于產(chǎn)品含有水分，溶于芳香烴和脂肪烴溶劑會產(chǎn)生渾濁。同時也可以與膨潤土一起作為活化劑使用。

　　 3.聚乙烯蠟及聚酰胺蠟

　　聚乙烯蠟流變助劑中海明斯?德謙的202P是變性聚乙烯蠟防沉劑，添加后，可使涂料中的顏料粒子運動最小化甚至停止，在大多數(shù)涂料體系中可消除硬沉淀問題。與傳統(tǒng)上使用的有機膨潤土及氣相二氧化硅有區(qū)別，其特點是：對光澤影響低，對粘度增加小，可防止在儲存容器中沉積結(jié)塊，同時改變涂料的流變性質(zhì)，使其具有較佳的流平性。因此廣泛用于汽車涂料，烘漆以及各種防腐涂料。

　　聚酰胺蠟膨潤結(jié)構(gòu)呈網(wǎng)狀，有非常好的耐熱性和儲存穩(wěn)定性，極佳的防沉效果，提高涂料的觸變性。如海明斯?德謙的229，它與聚乙烯蠟防沉劑區(qū)別在于聚酰胺蠟防沉劑在體系中排列成拉網(wǎng)結(jié)構(gòu)，將顏料托住，從而達到防沉效果。

　　 4.氣相二氧化硅及其他流變助劑

　　氣相二氧化硅由于粒徑很小，因此比表面積大，表面吸附力強，表面能大，分散性能好，易形成氫鍵，增稠明顯，觸變指數(shù)大，溶劑型油墨涂料領(lǐng)域應(yīng)用比較多。

　　 BYK-410以及德謙DeuRheo2810也是涂料生產(chǎn)商常用的流變助劑，主要成分都是改性含脲/氨基甲酸酯官能團的低分子量溶液，易形成氫鍵，對極性選擇性強。析出晶體形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提供假塑性/觸變性。其主要是依靠增稠來達到抗流掛的效果。低剪切速率下，起粒；中高剪切速率下，抗流掛防沉。由于其含有N-甲基吡咯烷酮，具有致癌性，現(xiàn)在歐盟已禁止使用此類產(chǎn)品。

　　四、結(jié)語

　　涂料的質(zhì)量與品種可以反映出一個國家涂料工業(yè)發(fā)展水平高低，而助劑的應(yīng)用與特殊原材料的選擇對涂料而言，更具有事半功倍的作用。伴隨著如今涂料產(chǎn)品的多樣化、高效化以及環(huán)?；陌l(fā)展，助劑產(chǎn)品也隨之迅速發(fā)展，BYK及德謙等生產(chǎn)供用商也會開發(fā)出環(huán)保型產(chǎn)品。

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