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水性塗料配方設計-增稠劑(流變助劑)的選擇

增稠劑的分類

目前市場上可選用的增稠劑品種很多,主要有無機和有機兩類。

一 無機類:是一類吸水膨脹而形成觸變性的凝膠礦物。如膨潤土、氣矽、其它類矽酸鹽。一般不單獨使用,水性塗料常用膨潤土和氣矽搭配有機增稠劑使用

膨潤土 主要成分是蒙脫石,(Na,Ca)0。33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2·nH2O但是蒙脫石不是膨潤土,粘度結構容易被極性溶劑破壞。層狀鋁鎂矽酸鹽,分鋁、鎂、鈉、鈣、氫基,塗料一般用鈉基的。判斷膨潤土質量的標準,不是僅看純度,主要看微觀薄片剝離徹底程度。新增量大影響耐水性和耐鹽霧性。

作用 控制粘度、抗流掛、改善剪下稀化、懸浮與防沉、提高流掛和流平平衡、改善施工性,觸變性大。與其它型別增稠劑搭配使用。

使用時要充分剪下、活化才能發揮性能,一般活化時間24小時。

判斷標準:活化後不再變稠或變稀,即為活化完成。

二有機類:纖維素類、丙烯酸鹽鹼溶脹類、聚氨酯類、聚脲類、聚合物蠟類。水性塗料常用前三類。

纖維素類增稠劑 有甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素等。除羧甲基纖維素為陰離子型外,其他都是非離子型。

最常用的是羥乙基纖維素,增稠效率高,尤其是對水相的增稠;對塗料配方的限制少,應用廣泛;可使用的pH範圍大。但存在流平性較差,輥塗時飛濺現象較多、穩定性不好,易受微生物降解等缺點。由於其在高剪下下為低黏度,在靜態和低剪下有高黏度,所以塗布完成後,黏度迅速增加,可以防止流掛,但另一方面造成流平性較差。纖維素類增稠劑由於相對分子質量大,易產生飛濺,並且因纖維素親水性較好,會降低漆膜的耐水性。

丙烯酸鹼溶脹增稠劑 是透過乳液聚合製備的交聯型產物,本身是酸性的,須用鹼或氨水中和至pH8-9才能被乳液粒子吸附,相互聚集達到增稠效果,有良好的觸變性,施加應力粘度下降,應力消失粘度上升,提高中低剪下黏度,觸變性大,屈服值大,分締合型和普通鹼溶脹型。特別是締合型鹼溶脹增稠劑耐水性好,不會被微生物降解,是理想的增稠劑。

聚氨酯類增稠劑 是近年來新開發的締合型增稠劑。分兩種:疏水性強的具有假朔性,在增加高剪下的同時也顯著提高中低剪下黏度,觸變性較大;親水性強的表現為牛頓型,低中剪下效率低,主要增加高剪下黏度,屈服值小,流動性好。締合型聚氨酯類增稠劑這種締合結構在剪下力的作用下受到破壞,黏度降低,當剪下力消失黏度又可恢復,可防止施工過程出現流掛現象。並且其黏度恢復具有一定的滯後性,有利於塗膜流平。聚氨酯類增稠劑分子上同時具有親水和疏水基團,疏水基團與塗膜的基體有較強的親合性,可增強塗膜的耐水性。

由於乳膠粒子參與了締合,不會產生絮凝,因而可使塗膜光滑,有較高的光澤度。締合型聚氨酯增稠劑許多效能優於其它增稠劑,但由於其獨特的膠束增稠機理,因而塗料配方中那些影響膠束的組分必然會對增稠性產生影響。用此類增稠劑時,應充分考慮各種因素對增稠效能的影響,不要輕易更換塗料所用的乳液、消泡劑、分散劑、成膜助劑等。

水性塗料中增稠劑的選擇及其應用

水性塗料從製備到成膜由製造、貯存、施工、流平四個過程組成。在不同過程中,對塗料體系粘度的要求也不同。例如在貯存期間,需要長期保持較高的低剪下粘度,阻止分散顆粒因重力作用而下沉,避免塗料分層給“開罐效果”帶來不良影響;在施工過程則希望粘度適中,既能保證刷塗流暢,又能保證一定成膜厚度來提高遮蓋力;施工後粘度應在短時間內恢復,以利於塗膜的流平,流平後粘度應迅速恢復到很高以防止流掛。乳膠漆在不同過程中所受的剪下力不同,因此對粘度的要求就是對不同剪下速率下粘度的要求。變動乳液濃度和塗料中其他固體物質的濃度可調節粘度,但調節範圍非常有限,必須採用新增增稠劑的方法加以解決。

1生產 在顏料、填料的分散階段,提高分散物料的粘度而有利於分散。

2貯存 將塗料中的顏料、填料微粒包覆在增稠劑的單分子層中,並由於稠度的增加,改善了塗料的穩定性,防止顏填料的沉底結塊,水層分離。其抗凍融性及機械效能提高。

3施工 能調節塗料的粘稠度,並呈良好的觸變性,在滾塗及刷塗的高剪下率下,粘度下降而不費力。在塗刷後,剪下力消除,則恢復到原來的粘度,使厚膜不流掛,沾漆時不滴落,滾塗時不飛濺。它又能延遲塗膜失水速度,使一次塗刷面較大。

增稠劑使用注意事項

1 HEUR增稠劑為粘稠水溶液,其中加有二醇或二醇醚作為共溶劑,固含量為20%~40%。共溶劑的作用在於抑制締合,否則此類增稠劑在相同濃度下呈凝膠狀態。同時溶劑的存在,可避免產品受凍,但冬天必須溫熱後方能使用。

2低固、低粘的產品易於處置,可散裝運輸貯存。因此,有些HEUR增稠劑有不同固含量的同種產品供應。低粘度增稠劑的共溶劑含量較高,使用時塗料的中剪粘度會稍低,可透過減少配方中其它地方新增的共溶劑來抵消其影響。

3在合適的攪拌條件下,低粘度的HEUR可直接新增到乳膠漆中。

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