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                    淺析溶劑型涂料流變助劑的應用與發(fā)展

                    發(fā)布時(shí)間:2019-12-04 13:41:09 發(fā)布人: 點(diǎn)擊率:

                      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(guò)程中起著(zhù)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(huì )影響涂料的表觀(guān)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(shí)間延長(cháng),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(guò)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(cháng)的時(shí)間內將黏度保持在最低點(diǎn),使涂膜能充分流平,形成平整的涂膜。這樣往往會(huì )出現流掛問(wèn)題。反之,要防止流掛,涂料黏度必須特別高,這樣又會(huì )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(gè)性能取得適當平衡。

                      三、流變助劑的種類(lèi)及應用

                      流變助劑種類(lèi)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(lèi)膨潤土是以蒙脫土為主要成分的粘土狀物質(zhì)總稱(chēng),具有膨潤性,粘結性,陽(yáng)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(yáng)離子與其表面的親水基團進(jìn)行交換,就能使親水的黏土變成親油的黏土。膨潤土是片狀結構,有機改性的黏土薄片上吸附著(zhù)長(cháng)鏈的有機化合物,它與漆料有良好的親和力,片狀結構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)狀結構,賦予涂料一定的結構黏度。

                      目前大連地區及東北地區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(jìn)膨潤土技術(shù)應用到國內市場(chǎng)。實(shí)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(jué)感官上不如國產(chǎn)膨潤土柔和,但它的作用主要體現在后期,海明斯?德謙有機膨潤土粘度緩慢上升到臨界點(diǎn)后,粘度便趨于平穩不再下降,而部分國產(chǎn)膨潤土粘度上升到臨界點(diǎn)后,粘度開(kāi)始緩慢下降,黏度變化呈拋物線(xiàn)曲線(xiàn)。這也是使用國產(chǎn)膨潤土涂料儲存一段時(shí)間后粘度較初期降低的一個(gè)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(xiàn)性結構,分子鏈中的N與體系H形成三維結構網(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(shù)脂)相互作用,增進(jìn)粒子與粒子間的相互作用。建立其一種結構性的系統,以降低涂料的流掛和沉降,增加低剪切速率時(shí)的粘度。為保持適宜粘度且增加高固含烤漆的固含量時(shí)必須使用低分子量樹(shù)脂,烘烤過(guò)程中,低分子量樹(shù)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(wèn)題。BEZ-75的抗流掛性能取決于添加量、使用方法和涂料類(lèi)型。當BEZ-75添加量為配方總量的0.5-1.0%時(shí),在氣干和烘干過(guò)程中涂料的流掛趨勢明顯降低。這種改善無(wú)需明顯增加涂料的粘度,也不會(huì )對涂層的性能產(chǎn)生副作用。這種改進(jìn)后涂料穩定性非常好,在長(cháng)期儲存后,粘度只是稍微增加。實(shí)驗證明,在氯化橡膠漆中應用BEZ-75可以抑制沉降的產(chǎn)生。經(jīng)過(guò)一年半的儲存后,含有0.75%BEZ-75的油漆不會(huì )產(chǎn)生沉降。

                    聚氨酯漆

                    BEZ-75由于含有水分,因此在中應用受到限制。并且BEZ-75不能與反應性金屬顏料,如鋅粉和鋁粉同時(shí)使用,因為會(huì )產(chǎn)生氫氣,易發(fā)生爆炸。與其他類(lèi)型的顏料同時(shí)使用時(shí)不會(huì )產(chǎn)生問(wèn)題。由于產(chǎn)品含有水分,溶于芳香烴和脂肪烴溶劑會(huì )產(chǎn)生渾濁。同時(shí)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(dòng)最小化甚至停止,在大多數涂料體系中可消除硬沉淀問(wèn)題。與傳統上使用的有機膨潤土及氣相二氧化硅有區別,其特點(diǎn)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塊,同時(shí)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(chē)涂料,烘漆以及各種防腐涂料。

                      聚酰胺蠟膨潤結構呈網(wǎng)狀,有非常好的耐熱性和儲存穩定性,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別在于聚酰胺蠟防沉劑在體系中排列成拉網(wǎng)結構,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,觸變指數大,溶劑型油墨涂料領(lǐng)域應用比較多。

                      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)狀結構,提供假塑性/觸變性。其主要是依靠增稠來(lái)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,現在歐盟已禁止使用此類(lèi)產(chǎn)品。

                      四、結語(yǔ)

                      涂料的質(zhì)量與品種可以反映出一個(gè)國家涂料工業(yè)發(fā)展水平高低,而助劑的應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(zhù)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(huì )開(kāi)發(fā)出環(huán)保型產(chǎn)品。

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