增稠剂在建筑乳胶漆中的应用

1, 前言
乳胶漆以合成树脂为基料, 以水为分散介质,具有无毒无味, 耐水耐久性好, 施工方便, 装饰效果好等诸多优点, 受到人们的青睐, 目前已成为建筑涂料市场的主导产品。乳胶漆在贮存和施工等不同阶段对体系的粘度有不同的要求。这些独特的要求可以通过加人适当的增稠剂来达到。增稠剂又称流变助剂, 是乳胶漆的重要助剂之一。适当地加人增稠剂, 可以有效地改变涂料体系的流体特性, 使之具有触变性, 从而赋与涂料良好的贮存稳定性和施工性。所谓触变性, 是指体系的粘度会随着所受外力变化而变化。当涂料未受外力或外力较小(如贮存和施工后)时,体系呈现很高的粘度, 可以防止颜料的凝聚与沉淀。而当涂料受到很强的剪切力作用(如刷涂)时, 体系的粘度会随着剪切力的增大而降低, 使涂料具有良好的刷涂性。而刷涂完毕后, 体系粘度的恢复又有一短暂的滞后时间, 使涂膜流平。流平后涂膜又恢复至很高的粘度以防止流挂。因此, 适当的使用增稠剂可以使乳胶漆获得良好的流体特性, 既避免了贮存过程中的沉淀现象, 又很好地解决了涂料施工时流平和流挂的矛盾问题。增稠剂的使用效果取决于增稠剂的品种、用量、乳液的种类、乳液的浓度等诸多因素。在乳液体系确定后, 选择合适的增稠剂和合适的用量则显得十分重要。

2. 增稠剂的种类及其特性
乳胶漆所使用的增稠剂主要有四类∃ 纤维素类、聚丙烯酸类、聚氨醋类和无机增稠剂。

2.1, 纤维素类增稠剂
自五十年代以来, 纤维素类增稠剂就一直是最重要的流变助剂, 其主要品种有经甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素等。目前使用最广泛的为羟乙基纤维素。纤维素分子是一个由脱水葡萄糖组成的聚合链, 通过分子内或分子之间形成氢键, 也可以通过水合作用和分子链的缠绕实现粘度的提高。纤维素增稠剂溶液呈现出假塑性流体特性, 静态时纤维素分子的支链和部分缠绕的主链处于理想无序状态而使体系呈现高粘性。随着外力的增加, 剪切速度梯度的增大, 分子平行于流动方向作有序的排列,易于相互滑动, 表现为体系粘度下降。这种增稠机理使其增稠效果于所用的基料、颜料和助剂无关,因而得到广泛应用。但是维素增稠剂有较多的副作用, 在滚涂施工时会出现飞溅的问题, 其缠绕增稠机理导致涂料具有强烈的宾汉流体特征, 屈服值较大, 流平性较差。由于纤维素类增稠剂在成膜后仍留在涂膜中, 其高度的水溶性对涂膜的耐水性产生不良影响。而且作为纤维素的衍生物, 易受酶和霉菌的攻击。在配方设计中应予以考虑。

2.2  丙烯酸类增稠剂
丙烯酸类增稠剂为竣基含量较高的丙烯酸醋共聚物乳液, 主要有丙烯酸或甲基丙烯酸与甲基丙烯酸醋、甲基丙烯酸乙醋或丙烯酸乙酷的共聚物或三聚物。这类增稠剂常以40%左右的酸性乳液形式提供。丙烯酸类增稠剂与纤维素类增稠剂的增稠机理不同, 这类高分子增稠剂溶于水中, 通过羧酸根离子的同性静电斥力, 分子链由螺旋状伸展为棒状, 从而提高了水相的粘度。另外它还通过在乳胶粒与颜料之间架桥形成网状结构, 增加了体系的粘度。从而起到增稠作用。由于丙烯酸类增稠剂的分子量比较低, 因而使涂膜具有良好的流平性。而且具有良好的生物稳定性。另外, 丙烯酸类增稠剂与色浆的配伍性优良。但这类增稠剂在PH为8-10 时呈溶胀状态, 使体系的粘度增大, 而当PH>10时便溶于水, 失去增稠作用。因而其对PH值具有较大的敏感性。另外其良好的水溶性对涂膜的耐水性产生不良的影响。

2.3(聚氨酯类增稠剂
聚氨醋类增稠剂是近年来新开发的缔合型增稠剂, 这种增稠剂是分子量相对较低的水溶性聚氨醋, 其分子结构中既有亲水部分也有亲油部分, 呈现出一定的表面活性。当它的水溶液超过某一特定浓度时, 会形成胶束, 同一个聚氨醋增稠剂分子可以连接几个不同的胶束, 该结构会减少水分子的迁移灵活性而提高其粘度。另外每个聚氨醋增稠剂分子至少含有两个亲油链段, 亲油链段可以与乳液粒子、颜料粒子相缔合形成网络结构。这种缔合结构在剪切力的作用下受到破坏, 粘度降低, 而当剪切力消失粘度又可恢复。与纤维素类增稠剂和丙烯酸类增稠剂相比, 聚氨醋类增稠剂可使涂料具有良好的流动性、流平性、疏水性、防飞溅性和生物稳定性。

2.4  无机增稠剂
无机增稠剂主要有膨润土、凹凸棒土、硅酸铝等。其中膨润土是最常用的无机增稠剂。膨润土是一种层状硅酸盐, 它吸水后膨胀形成絮状物质,具有良好的悬浮性和分散性, 与适量的水结合成胶体状, 在水中能释放出带电微粒, 增大了体系粘度,起到增稠作用。另外它还具有很好的生物稳定性。但其流平性和光泽度较差, 而且它对表面活性剂比较敏感。

3. 增稠剂在建筑乳胶漆中的应用
3.1 在内墙乳胶漆中的应用