常见水性涂料中的涂料助剂繁多, 例如其中增稠剂和润湿分散剂的用量虽然很少, 但能突显涂料的功能,已成为涂料不可缺少的组成部分。水性涂料常用的增稠剂是一种流变助剂, 不但能够使涂料增稠,避免施工中呈现流挂表象,而且能赋予涂料优良的机械功能和储存稳定性。对于黏度较低的水性涂料来说,是非常重要的一类助剂。湿润剂能使固体物料更易被水浸湿的物质, 通过降低其表面张力或界面张力,使水能展开在固体物料表面上,或透入其表面,而把固体物料润湿;吸附于液固界面并能显著降低界面自由能, 使固体粉末均匀的分散在液体或熔体中,并使之不再聚集的一类物质;分散剂是一种化学品,加入水中增加其去颗粒的能力。促使物料颗粒均匀分散于介质中,形成稳定悬浮体的药剂。
1.水性涂料增稠剂和润湿分散剂的功用及类别
水性涂料以水作为分散介质, 粘度通常都较低,如在立面墙壁上施工会发生流挂现象。为了使涂料具有适当的粘度以改善其施工性能、流平性能及贮存稳定性,常需要加入一定量的增稠剂。低温柔韧性是检测防水涂料性能的一项重要指标, 而该指标由防水涂料所采用胶乳的玻璃化转变温度(Tg)确定。当外界温度高于基料的Tg 时,涂料行为类似橡胶,受载时产生弹性形变,具有较好的柔韧性;当外界温度低于基料的Tg 时,涂料行为类似玻璃易于产生脆性破坏,其柔韧性显著下降。目前所供使用的胶乳的Tg在-5℃左右,都不能满足要求。因此,掺入一定量的增塑剂可以起到降低胶乳Tg 的作用。而随着胶乳Tg的降低,防水涂料的低温柔韧性也随之提高。在制备色浆时,增稠剂的加入使研磨浆稠度增加,加强了剪切作用,有利于颜填料的分散。防水涂料要起到良好的防水效果, 通常要求干膜厚度达到1.5~2.0mm,因此,只有涂料具有一定的粘度和稠度,才能保证每次涂刷的厚度达到0.5mm 左右。
使用于防水涂料中的颜料, 无论是着色颜料还是体质颜料, 都是由数百个到数千个一次粒子凝聚起来的二次粒子组成的。湿润剂的用量一般为千分之几,其作用是起泡和降低涂膜的耐水性,使颜填料中的二次粒子离解成一次粒子。因此,防水涂料中颜填料的分散稳定包括润湿、分散和稳定三个过程。
分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂, 可均一分散那些难于溶解于液体的无机,有机颜料的固体颗粒,同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚, 形成安定悬浮液所需的药剂。使用润湿分散剂减少完成分散过程所需要的时间和能量,稳定所分散的颜料分散体,改性颜料粒子表面性质,调整颜料粒子的运动性。
当前市场上可选用的增稠剂种类许多, 主要有无机增稠剂、纤维素类、聚丙烯酸酯和缔合型聚氨酯增稠剂四类。纤维素类增稠剂的运用历史较长、种类较多,有甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等,是增稠剂的主流。最常用的纤维素醚类增稠剂为羟乙基纤维素(HEC),根据粘度的不同,有不同的规格。HEC 为粉末状水溶性产品,属非离子型增稠剂,它的增稠效果好,耐水、耐碱性较好,缺点在于较易长霉、腐蚀,流平性较差。聚丙烯酸酯增稠剂为羧基含量较高的丙烯酸酯共聚物乳液,其最大的特点是抗霉菌侵袭性好。这类增稠剂在pH为8~10 的时候,成溶胀状态,使水相粘度增高;但pH大于10 时,溶于水,失去增稠作用。因此,对pH 值有较大的敏感性。
聚丙烯酸酯增稠剂基本上可分为两种: 一种是水溶性的聚丙烯酸盐;另一种是丙烯酸、甲基丙烯酸的均聚物或共聚物乳液增稠剂, 这种增稠剂自身是酸性的,须用碱或氨水中和至pH8~9 才干到达增稠效果,也称为丙烯酸碱溶胀增稠剂。聚氨酯类增稠剂是这些年新开发的缔合型增稠剂。无机增稠剂是一类吸水胀大而构成触变性的凝胶矿藏。主要有膨润土、凹凸棒土、硅酸铝等,其间膨润土最为常用。目前国内乳胶漆最常采用的pH 值调节剂为氨水, 因此,采用该类增稠剂时随着氨水的挥发,pH 值会降低,其增稠效果也会降低。缔合型增稠剂具有其他类型增稠剂不同的增稠机制, 大多数的增稠剂都是通过水合和形成在体系中的弱凝胶结构而带来粘度的。但缔合型增稠剂象表面活性剂一样, 分子中既有亲水部分也有亲油部分, 亲水部分可水合溶胀使水相增稠,亲油端基可与乳液粒子、颜料粒子相缔合形成网络结构。
现代助剂尤其是高分子分散剂, 同时兼具润湿和分散作用,因此,人们常称其为润湿分散剂。润湿与分散是涂料制备的重要工艺过程。分散剂一般分为无机分散剂和有机分散剂两大类。常用的无机分散剂有硅酸盐类(例如水玻璃)和碱金属磷酸盐类(例如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠等)。乳胶漆用分散剂分为四大类:磷酸盐类分散剂、多元酸均聚物分散剂、多元酸共聚物分散剂和其他类分散剂。磷酸盐类分散剂中用得最多的是聚磷酸盐, 如六偏磷酸钠、多聚磷酸钠、三聚磷酸钾(KTPP)和焦磷酸四钾(TKPP)。其作用的机理是通过氢键和化学吸附,起静电斥力稳定作用。其优点是用量低,约0.1%左右,对无机颜料和填料分散效果好。但也存在不足之处:一是随着PH 值和温度的升高,多聚磷酸盐容易水解,造成长期贮存稳定性不良;二是多聚磷酸盐在乙二醇、丙二醇等二醇类溶剂中不完全溶解,会影响有光乳胶漆的光泽。据报道,磷酸酯分散剂是单酯、双酯、残余醇和磷酸组成的混合物。磷酸酯分散剂能稳定颜料分散体,包括活性颜料,如氧化锌。在有光涂料配方中,能提高光泽和擦净性。不同于其他湿润分散剂,加入磷酸酯分散剂不影响涂料的KU 和ICI粘度。多元酸均聚物分散剂是甲基丙烯酸均聚物。多元酸共聚物分散剂是二异丁烯和马来酸的共聚物。
这两类分散剂的特点是, 在颜料和填料表面产生较强的吸附或锚固作用, 具有较长的分子链以形成空间位阻,链端具有水溶性,有的还辅以静电斥力,达到稳定的结果。要使分散剂具良好的分散性,要严格控制分子量。分子量太小,空间位阻不足;分子量太大,会产生絮凝作用。对于聚丙烯酸盐类分散剂,聚合度为12~18 能达到最佳的分散效果。氨基吸附在无机粒子表面,羟基伸向水中,通过空间位阻起稳定作用。由于其分子小,空间位阻作用有限。AMP-95主要是PH 调节剂。
由于涂料品种的多样性, 所使用的相关分散助剂也是品种繁多。试图将润湿分散剂从化学上加以分类是困难的。原因是不同品牌的产品,其组成、结构差别非常大。从实际应用需要,运用物理化学原理和方法,对其进行大致分类则是可能和有意义的。市场上众多供应商提供了各具特色的品牌助剂, 令人眼花缭乱。由于涂料助剂大多价格不菲,取舍之间更有着经济上的意义。因此,有必要对助剂的选择问题作一深入浅出的探讨,达到整体把握的目的。考察润湿分散剂的分类特性, 宜从应用范围(相容性)、极性、离子性以及分子量特征等方面进行。大的方面,按应用领域分为水性与油性以及通用型分散剂。功能上又区别为润湿剂和分散剂。实际上,这一区分带有很大的随意性; 因为润湿与分散根本就是一个统一连续的过程。
2.水性涂料增稠剂和润湿分散剂的作用机理
纤维素类增稠剂纤维素类增稠剂的增稠机理是疏水主链与周围水分子经过氢键缔合, 进步了聚合物自身的流体体积,减少了颗粒自在活动的空间,然后进步了系统黏度。也能够经过分子链的环绕完成黏度的进步,表现为在静态和低剪切有高黏度,在高剪切下为低黏度。这是因为静态或低剪切速度时,纤维素分子链处于无序状况而使系统呈现高粘性;而在高剪切速度时,分子平行于活动方向作有序摆放,易于彼此滑动,所以系统黏度下降。聚丙烯酸类增稠剂其增稠机理是增稠剂溶于水中, 经过羧酸根离子的同性静电斥力,分子链由螺旋状扩展为棒状,然后进步了水相的黏度。别的它还经过在乳胶粒与颜料之间架桥构成网状布局,增加了系统的黏度。缔合型聚氨酯类增稠剂的分子布局中引进了亲水基团和疏水基团,使其呈现出必定的外表活性剂的性质。当它的水溶液浓度超越某一特定浓度时,构成胶束,胶束和聚合物粒子缔合构成网状布局,使系统黏度增加。另一方面一个分子带几个胶束, 下降了水分子的迁移性,使水相黏度也提高。这类增稠剂不只对涂料的流变性发生影响, 而且与相邻的乳胶粒子间存在彼此效果,若是这个效果太强会导致乳胶分层。无机增稠剂膨润土是一种层状硅酸盐, 吸水后胀大构成絮状物质,具有杰出的悬浮性和分散性,与恰当的水联系成胶状体,在水中能释放出带电微粒,增大系统黏度。
润湿实际上是一个表面置换过程, 润湿剂分子将颜填料表面的空气置换移去,从而降低液/固之间的界面张力, 增强颜填料亲液性达到提高分散效率和分散稳定性目的。实际上颜填料的润湿分散和稳定是三个不可分离的过程; 润湿主要目的是降低物质的界面张力, 很多的粉体颜填料如果不经润湿降低其表面张力会导致它们的分散时间长甚至分散不佳; 分散是粉体颜填料多聚体在外力作用下分离的过程; 而稳定是粉体颜填料经分散后不再发生絮凝的过程。颜填料团块的机械分散可通过高速分散机、砂磨机及三辊研磨机来实现; 紧密粘连的粒子将被压碎从而得到一定细度的颜填料, 其中决定性的一步是通过加入分散剂将分散开的粒子稳定下来。为了使颜填料在涂料体系中充分分散并形成稳定的体系,需满足以下基本条件:一是先颜填料能被介质很好地润湿; 二是由于初级颜填料粒子粘连而产生的多聚体必须被分散开; 三是得到的良好分散体系必须是稳定的,即二次结块必须被抑制,要使颜填料分散体达到稳定状态的前提条件是润湿分散剂必须牢牢吸附在颜填料颗粒表面上构成电荷作用或空间位阻效应,使分散体处于稳定状态。
表面活性剂都由亲水基及亲油基组成, 当与固体表面接触时,亲油基附着于固体表面,亲水基向外伸向液体中,使液体在固体表面形成连续相,这就是润湿作用的基本原理。润湿剂是结构中带有亲水基、亲油基两个基团的表面活性剂, 它可降低液体和固体表面之间的界面张力, 使固体表面易于为液体所湿润,使胶乳与颜料表面得以充分接触。分散剂是实现被润湿的颜料粒子的充分、稳定的分散,提高固体粒子在液体中的悬浮性能。常用的分散剂分为无机分散剂和有机分散剂两大类。无机分散剂包括磷酸盐、硅酸盐等,使用最多的是六偏磷酸钠;有机分散剂包括聚丙烯酸盐类、聚异丁烯顺丁烯二酸盐类等。通常有机、无机两类分散剂复合的效果较佳。分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。可均一分散那些难于溶解于液体的无机、有机颜料的固体颗粒,同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚,形成安定悬浮液所需的药剂。分散剂作用机理:吸附于固体颗粒的表面,使凝聚的固体颗粒表面易于湿润。高分子型的分散剂,在固体颗粒的表面形成吸附层,使固体颗粒表面的电荷增加,提高形成立体阻碍的颗粒间的反作用力。使固体粒子表面形成双分子层结构, 外层分散剂极性端与水有较强亲合力,增加了固体粒子被水润湿的程度,固体颗粒之间因静电斥力而远离;使体系均匀,悬浮性能增加,不沉淀,使整个体系物化性质一样,使用分散剂能安定地分散液体中的固体颗粒。水性涂料使用的分散剂必须水溶, 它们被选择地吸附到粉体与水的界面上。目前常用的是阴离子型,它们在水中电离形成阴离子,并具有一定的表面活性,被粉体表面吸附。粉状粒子表面吸附分散剂后形成双电层,阴离子被粒子表面紧密吸附,被称为表面离子。在介质中带相反电荷的离子称为反离子。它们被表面离子通过静电吸附, 反离子中的一部分与粒子及表面离子结合的比较紧密,它们称束缚反离子。它们在介质成为运动整体,带有负电荷,另一部分反离子则包围在周围,它们称为自由反离子,形成扩散层。这样在表面离子和反离子之间就形成双电层。微粒所带负电与扩散层所带正电形成双电层,称动电电位。所有阴离子与阳离子之间形成的双电层,相应的电位。
起分散作用的是动电电位而不是热力电位,动电电位电荷不均衡,有电荷排斥现象,而热力电位属于电荷平衡现象。如果介质中增大反离子的浓度,而扩散层中的自由反离子会由于静电斥力被迫进入束缚反离子层,这样双电层被压缩,动电电位下降,当全部自由反离子变为束缚反离子后,动电电位为零,称之为等电点。一个稳定分散体系的形成,除了利用静电排斥,即吸附于粒子表面的负电荷互相排斥,以阻止粒子与粒子之间的吸附/聚集而最后形成大颗粒而分层/沉降之外, 还要利用空间位阻效应的理论,即在已吸附负电荷的粒子互相接近时,使它们互相滑动错开, 这类起空间位阻作用的表面活性剂一般是非离子表面活性剂。灵活运用静电排斥配合空间位阻的理论, 既可以构成一个高度稳定的分散体系。高分子吸附层有一定的厚度,可以有效地阻挡粒子的相互吸附,主要是依靠高分子的溶剂化层,当粉体表面吸附层达8~9nm 时,它们之间的排斥力可以保护粒子不致絮凝。所以高分子分散剂比普通表面活性剂好。
3.水性涂料增稠剂和润湿分散剂的特征及其应用
纤维素类增稠剂纤维素类增稠剂的增稠效率高,尤其是对水相的增稠;对涂料配方的约束少,运用广泛;可运用的pH 规模大。但存在流平性较差,辊涂时飞溅表象较多、稳定性欠好,易受微生物降解等缺陷。因为其在高剪切下为低黏度,在静态和低剪切有高黏度,所以涂布完成后,黏度敏捷增加,能够避免流挂, 但另一方面构成流平性较差。有研究探明,增稠剂的相对分子质量增加,乳胶涂料的飞溅性也增加。纤维素类增稠剂因为相对分子质量很大,所以易发生飞溅。此类增稠剂是经过“固定水”到达增稠效果,对颜料和乳胶粒子很少吸附,增稠剂的体积胀大充溢整个水相, 把悬浮的颜料和乳胶粒子挤到一边,简单发生絮凝,因而稳定性欠安。因为是天然高分子,易受微生物进犯。聚丙烯酸类增稠剂聚丙烯酸类增稠剂具有较强的增稠性和较好的流平性,生物稳定性好,但对pH 值灵敏、耐水性欠安。
缔合型聚氨酯类增稠剂这种缔合布局在剪切力的效果下受到破坏,黏度下降,当剪切力不见黏度又可恢复,可避免施工进程呈现流挂表象。而且其黏度康复具有必定的滞后性,有利于涂膜流平。聚氨酯增稠剂的相对分子质量(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)低得多,不会滋长飞溅。纤维素类增稠剂高度的水溶性会影响涂膜的耐水性, 但聚氨酯类增稠剂分子上一起具有亲水和疏水基团, 疏水基团与涂膜的基体有较强的亲合性, 可增强涂膜的耐水性。因为乳胶粒子参加了缔合,不会发生絮凝,因而可使涂膜润滑,有较高的光泽度。缔合型聚氨酯增稠剂许多功能优于其它增稠剂,但因为其共同的胶束增稠机理,因而涂料配方中那些影响胶束的组分必定会对增稠性发生影响。用此类增稠剂时, 应充分考虑各种因素对增稠功能的影响,不要容易替换涂料所用的乳液、消泡剂、分散剂、成膜助剂等。
无机增稠剂以膨润土为代表, 通常水性膨润土吸水膨胀后形成触变性的凝胶矿物, 吸水后体积为原体积的好几倍。它不但起到增稠作用,而且还能防沉、防流挂、防浮色发花,其增稠效果要好于同样用量的碱溶胀丙烯酸类和聚氨酯类增稠剂。除此之外,它还具有广泛的pH 适应性,良好的冻融稳定性和生物稳定性。由于不含水溶性表面活性剂,干膜中的微细粒子有阻止水分迁移、扩散作用,能增强涂膜的耐水性等特点。无机增稠剂水性膨润土增稠剂具有增稠性强、触变性好、pH 值习惯规模广、稳定性好等长处。但因为膨润土是一种无机粉末,吸光性好,能显着下降涂膜外表光泽, 起到相似消光剂的效果。所以,在有光乳胶涂猜中运用膨润土时,要注意操控用量。纳米技术完成了无机物颗粒的纳米化,也赋予了无机增稠剂一些新的功能。有机类的增稠剂均有水溶性或水溶胀性,在成膜后残留在涂层中,对涂料的耐水性带来了不良影响。因此,考虑到防水涂料功能的特殊性, 在保证涂料增稠效果的前提下应尽可能少用有机增稠剂, 而多采用耐水效果较好的膨润土系列无机增稠剂。
涂料增稠剂对于粘度较低的水性涂料来说,更加是一款非常重要的助剂。在厚浆的涂料中,应该选择触变性较大的高粘度的羟乙基纤维素和具有流动的含羧基的聚乙烯增稠剂;在一些中、高颜料体积浓度的平光乳胶涂料中, 就可以选择把低粘度和高粘度的羟乙基纤维素搭配着使用, 或者也可以选择丙烯酸乳液的增稠剂; 在有光乳胶涂料中则要选择一些不影响涂膜光泽的增稠剂, 如丙烯酸乳液增稠剂和聚氨酸类的增稠剂。其实涂料增稠剂混合搭配使用比单独使用的效果更好。例如苯丙和纯丙乳液是用于平光、有光的中高档乳胶漆,就可以采用两种流变特征的增稠剂搭配来取得高中低剪切粘度的平衡。
目前市面上还有一类最新型的硅醇类非离子表面活性剂,也称润湿剂,其分子量低,多疏水基呈伞形对称结构,与传统活性剂相比较,润湿、渗透性表现极为优异、高效,是革命性的新一代表面活性剂。动、静态表面张力极低,含双羟基,反应型活性剂,化学性质为惰性,一般不参与体系的化学反应,耐酸碱性好,化学性质稳定。润湿剂有阴离子型和非离子型表面活性剂,阴离子型表面活性剂包括烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类、磷酸酯等;非离子型表面活性剂包括聚氧乙烯烷基酚醚,聚氧乙烯脂肪醇醚, 聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物等。
一个优良的分散剂应满足以下要求: 分散性能好,防止填料粒子之间相互聚集;与树脂、填料有适当的相容性; 热稳定性良好; 成型加工时的流动性好;不引起颜色飘移;不影响制品的性能;无毒、价廉。
在涂料生产过程中, 颜料分散是一个很主要的生产环节,它直接关系到涂料的储存,施工,外观以及漆膜的性能等, 所以合理地选择分散剂就是一个很重要的生产环节。但涂料浆体分散的好坏不光和分散剂有关系, 和涂料配方的制定以及原料的选择都有关系。分散剂是把各种粉体合理地分散在溶剂中,通过一定的电荷排斥原理或高分子位阻效应,使各种固体很稳定地悬浮在溶剂(或分散液)中。考虑其与涂料主体树脂及其它助剂的兼容性对选择润湿分散剂至关重要, 兼容性不好会给涂料性能造成极大影响:轻者会影响涂料的透明性,重者会使涂料许多性能受到破坏。特别是高分子型分散剂,如果与树脂基料兼容不好, 它的长链伸展基在分散剂中卷缩成线团状,伸展不开,即使吸附基吸附在颜料的表面上也构不成空间位阻效应, 甚至会导致涂料黏度高,展色力差,返粗增稠,涂膜光泽下降。
对润湿剂选择有两个关键指标: 润湿剂的浊点和润湿剂降低表面张力的能力。目前多使用阴离子型和非离子型润湿剂。对颜填料分散性能好,防止颜填料粒子之间相互聚集;与树脂、颜填料有适当的兼容性;不影响涂料主体的性能;无毒、价廉是作为涂料用分散剂应具备的基本条件。
润湿分散剂的加入在它起到其应有作用的同时,有时也会对体系产生某些副作用,如聚醚改性的聚二甲基硅氧烷,有控制涂膜表面状态,降低界面张力, 提高基材的润湿性, 增强附着力和展布性的能力。但它还有稳泡,不利于涂料流动,影响层间附着力, 过温烘烤容易分解变成长链硅氧烷等造成表面缺陷等负面影响。传统型的低分子量分散剂,对颜料润湿分散有帮助,但却有起泡的负面作用。
4.水性涂料用增稠剂的研发进展
从20 世纪80 年代开端, 中国涂料助剂需求量开端敏捷增加。国际许多助剂跨国公司都进入了中国市场,国内助剂公司也有一系列商品推向市场。但与跨国公司比较, 国内公司的商品在系列化和商品功能上还存在必定距离, 一些商品开发还处于仿照期间,往后大概集中精力开发咱们的特征商品。为了满意环保的需求,应扩展水性涂料助剂的市场份额,缔合型增稠剂在水性涂猜中现已成功地运用了数十年。可是,传统商品通常会将有些有机溶剂引进水性系统,因而,近来的开发方向是液体缔合型无溶剂增稠剂。对聚丙烯酸增稠剂增加某些物质进行共聚改性,与其它增稠剂复配也是当前研发的重要内容。新型改性纤维素增稠剂,其相对分子质量较低,飞溅性小,能与乳胶涂料中的颜填料产生缔合作用,形成三维网状结构,保证乳胶涂料的稳定性。对水溶性的聚丙烯酸盐增稠剂进行改性, 可使其性能有进一步的提高。近来,由于对乳胶涂料的耐水性和施工性能提出更高的要求, 疏水性增稠剂得到了新的发展。如英国Allied Colliod 公司的RheovisCR 就是这类增稠剂品种之一。它是在传统的碱活化丙烯酸乳液增稠剂分子支链上接上反应型表面活性剂, 其较长的疏水端基在水中彼此形成胶束, 使增稠形式由线性结构变成网状结构。丙烯酸缔合型增稠剂的施工性、遮盖力、流平性、抗流挂性、耐电解质性和后增稠性等优于醋酸乙烯-丙烯酸类和非缔合型增稠剂; 反应型表面活性剂的化学结构对缔合型增稠剂的流变性有显著影响。反应型表面活性剂的亲水基越长,增稠剂的使用量越小;疏水基为十二碳左右,耐电解质性能最好; 没有疏水基的聚醚型反应型表面活性剂,稳定性很差。缔合型增稠剂与表面活性剂的相互作用, 两者都是通过吸附到涂料组分的颗粒表面而起作用, 所以配方中表面活性剂用量过多会导致缔合型增稠剂从乳胶粒表面置换出来进入连续相,从而抑制缔合型增稠剂的缔合能力,导致涂料的流平性、光泽及遮盖力下降。分散剂与缔合型增稠剂之间也存在相互作用, 并且两者的相容性对乳胶漆的稳定性影响很大。改性环氧乙烷聚氨酯嵌段共聚物增稠剂在多元酸均聚物分散剂存在时会发生盐析,宜与多元酸共聚物分散剂配合使用。
国外最近开发了一种液态流变助剂, 这种助剂是以脲官能团改性的吡咯烷酮的溶液。当加入涂料中时,沉淀为微细的针状物,与成膜物有很近的折光率,故几乎看不见。这些针状物能形成三维结构,它的流变性比有机膨润土有更高的低剪切速率下的黏度和更低的高剪切速率下的黏度, 在储存中的防沉底效果远比气相二氧化硅、有机膨润土及聚酰胺好。目前常用的增稠剂有纤维素醚及其衍生物类、缔合型碱溶胀增稠剂和聚氨酯增稠剂。纤维素醚及其衍生物类增稠剂主要有羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素等。疏水改性纤维素是在纤维素亲水骨架上引入少量长链疏水烷基,从而成为缔合型增稠剂,其增稠效果可与相对分子质量大得多的纤维素醚增稠剂品种相当。碱溶胀增稠剂分为两类:非缔合型碱溶胀增稠剂和缔合型碱溶胀增稠剂。聚氨酯增稠剂是一种疏水基团改性乙氧基聚氨酯水溶性聚合物, 属于非离子型缔合增稠剂。环境友好的缔合型聚氨酯增稠剂开发已受到普遍重视,都是不含VOC 和APEO 的缔合型聚氨酯增稠剂,除了线性缔合型聚氨酯增稠剂,还有梳状缔合聚氨酯增稠剂。改性聚脲增稠剂是BYK 公司开发的。它的增稠机理是既有氢键作用,也有端基缔合作用,与一般增稠剂比较,防沉降和抗流挂性能好。
湿润剂的发展趋势之一是逐步取代聚氧乙烯烷基(苯)酚醚(APEO 或APE)类湿润剂。在乳液聚合时,聚氧乙烯烷基(苯)酚醚被广泛用作乳化剂。双胞表面活性剂也是新发展, 是由间隔基连接的两个双亲分子, 双胞表面活性剂最显著的特点是临界胶束浓度(CMC)比其“单胞”表面活性剂低一个多数量级,其次是高效。传统的表面活性剂具有一个疏水基的尾和一个亲水基的头, 而这种新表面活性剂却具有两个亲水基和两个或三个疏水基, 是一种多功能表面活性剂,称为乙炔二醇类。近些年来,分散剂的研究克服了高分子量会产生絮凝的问题, 向高分子量发展是其趋势之一。如采用乳液聚合法生产的高分子量分散剂是专为水性工业涂料而开发的, 适用于有机和无机颜料分散,耐水性好。通过酸碱作用或氢键作用,氨基对许多颜料都有很好的亲和力。以氨基丙烯酸为锚固基的嵌段共聚分散剂得到重视。它以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为锚固基的分散剂。湿润分散剂用于水性汽车漆中不仅能使颜料定向,而且可阻止铝粉与水反应。
5.结束语
水性涂料增稠剂是一种流变助剂, 它不但可以使涂料增稠,防止施工中出现的流挂现象,而且还可以使涂料具有优异的机械性能和贮存的稳定性。分散剂与增稠剂对涂料光泽影响很大, 分散剂与增稠剂的合理选配可优化涂料性能。调色浆添加到基漆中时, 基漆中的颜料和填料会争夺调色浆中的分散剂和润湿稳定剂,直至达到平衡。如果润湿剂不足,便会造成调色浆中的彩色颜料不稳定, 絮凝会引起浮色和导致展色性的下降。尤其是聚氨酯增稠剂不能与乳液和填料粒子充分缔合时, 将会在彩色颜料粒子上过度缔合而形成絮凝,造成浮色发花,采用耐水性分散剂和聚氨酯缔合增稠剂配合使用可达到较好的色浆相容性。优质耐水性分散剂能达到水溶性分散剂相当的分散效率; 聚氨酯缔合增稠剂与耐水性分散剂能相互缔合并达到较高的体系黏度; 将水溶性分散剂与丙烯酸类增稠剂配合, 耐水性分散剂与聚氨酯类增稠剂配合使用, 以达到配方所需的稳定的流变性能;分散剂对涂料光泽影响很大,有光涂料应选择耐水性分散剂。水溶性分散剂和丙烯酸增稠剂会增加涂膜的吸水率; 采用耐水性分散剂和聚氨酯缔合增稠剂配合使用可达到较好的色浆相容性。