0 引言
AMP-95 的化学名称是2- 氨基-2- 甲基-1-丙醇,化学式为(CH3)2C(NH2)CH2OH,相对密度0.942,黏度(25℃时)为147 mPa·s,略显黏稠,是可燃、无毒、无色的透明液体。AMP-95 的凝固点为-2℃,在北方,冬季生产涂料时应注意环境温度的控制。我国常用AMP-95 的有效成分为95%,含5% 的水,而欧洲国家常用的有效成分为90%,即AMP-90。AMP-95 是一种多功能助剂,适用于所有的乳胶漆配方中。它的主要功能为调节pH 及起润湿分散作用。本文主要结合实例讨论AMP-95 对乳胶漆消泡作用的影响。
1 AMP-95 对乳胶漆消泡作用的影响
AMP-95 对乳胶漆消泡作用的影响主要包括3 个方面:(1)减少润湿分散剂的用量,减轻体系的表面张力下降,从而减少泡沫;(2)减少增稠剂的用量,使泡沫膜壁减薄,降低弹性,易于破泡;(3)适当增加AMP-95 的用量可有效降低泡沫介质和消泡剂之间的界面张力,进而增大散布系数,增加消泡剂的散布能力,使消泡剂能够迅速有效地散布在泡沫液膜之间,达到良好的消泡效果。
1.1 减少润湿分散剂的用量
AMP-95 有润湿分散作用,能够提升阴离子分散剂的性能,从而提高颜填料的分散效率。其氨基吸附在颗粒表面,羟基延伸到水中,通过空间位阻起到稳定作用。但是AMP-95 的相对分子质量较小,仅89.14,空间位阻作用有限,所以只能部分替代润湿分散剂,一般最多可替代30%(固体分)的润湿分散剂,进而可减少润湿分散剂的用量。润湿剂和分散剂通过降低体系的表面张力来达到润湿和分散的作用,而低表面张力的体系有助于泡沫的产生和稳定。当温度和压力是常数时,体系的表面张力和泡沫自由能用一元体系的自由能公式表示如下:
ΔG=γ×ΔA
式中,G——泡沫的自由能;
γ——乳胶漆体系的表面张力;
A——泡沫的表面积。
泡沫的自由能是乳胶漆体系表面张力和泡沫表面积的乘积。当泡沫的表面积一定时,体系表面张力越低,那么形成泡沫所需自由能就越小,越容易产生泡沫。润湿分散剂的加入使乳胶漆体系表面张力下降,导致泡沫增多并稳定。所以加入AMP-95 可以减少润湿分散剂的用量,避免体系的表面张力下降过多,从而减少泡沫的产生。
1.2 减少增稠剂的用量
乳胶漆体系中需要加入增稠剂以调节黏度,而增稠剂使泡沫的膜壁增厚,弹性增加,导致泡沫稳定、不易消除。碱溶胀增稠剂和纤维素增稠剂等对pH 较为敏感,加入AMP-95 后能够显著增强增稠作用,从而减少增稠剂的用量。这样可以减小泡沫膜厚,降低弹性,有利于消泡。
1.3 增加消泡剂的散布能力
消泡剂要在泡沫介质中起到消泡作用,第一,必须渗入到泡沫之间的液膜上,其渗入能力可用渗入系数E 表示;第二,消泡剂渗入液膜之后要能够迅速散布开来,其散布能力用散布系数S 表示。按照Ross提出的公式:
渗入系数:E=γF+γDF-γD
散布系数:S=γF-γDF-γD
式中,γF——泡沫介质的表面张力;
γD——消泡剂的表面张力;
γDF——泡沫介质和消泡剂之间的界面张力。
消泡剂要渗入,E 必须大于0 ;消泡剂要散布,S必须大于0,只有当E 和S 都大于0 时,消泡剂才有消泡作用,并且当E 和S 都较大时才有良好的消泡效果。为了保证E 值有足够大的正值,消泡剂本身的表面张力γD 要低。为保证S 值有足够大的正值,不仅要求消泡剂本身的表面张力γD 要低,而且泡沫介质和消泡剂之间的界面张力γDF 也要小,这就要求消泡剂本身应具有一定的亲水性,使其既不溶于泡沫介质,又能很好地散布。
一般消泡剂的渗入系数E 都较大,而散布系数S 偏小,故应设法增加散布系数S 值。AMP-95 亲水,能与水混溶,适当增加AMP-95 的用量,提高pH,水相碱性增强,有利于阴离子表面活性剂吸附在泡沫介质和消泡剂界面,可有效降低泡沫介质和消泡剂之间的界面张力γDF,从而增大散布系数S 值,增加消泡剂的散布能力,使消泡剂能够迅速有效地散布在泡沫液膜之间,起到很好的消泡作用。
2 AMP-95 在立邦无添加底漆中的消泡应用
2.1 立邦无添加底漆发泡原因
立邦无添加底漆在开发之初消泡效果不佳,归纳起来主要有3 方面原因:
第一,使用疏水改性分散剂,该分散剂分散效率较低,用量略高,占配方质量比的1.50%,致使体系表面张力低,容易产生泡沫。
第二,纤维素增稠剂和聚氨酯增稠剂搭配使用,使泡沫膜壁增厚,弹性增加,稳定性增强,不易破泡。
第三,乳液中乳化剂致使体系表面张力下降,容易产生泡沫。
第三,乳液中乳化剂致使体系表面张力下降,容易产生泡沫。
2.2 立邦无添加底漆消泡性改进
立邦无添加底漆配方中含有0.30%消泡剂A 和0.40%消泡剂B,消泡剂用量已不算少,但消泡效果仍不理想。笔者曾经认为是乳液的问题,于是分别用江苏日出实业集团的RC-663 和广东增城升华的SH6900B 等数种不同类型的乳液等量替代原乳液,但消泡效果并无改善。局限于既定乳液的低温、厚膜、不开裂等优点,只能寻找其他途径。考虑到乳胶漆的pH 对其稳定性、抗菌性和消泡的难易程度等都有一定影响,pH 通常控制在7.5~10之间,于是尝试增加AMP-95 的用量,保持其余条件不变,制漆考查消泡性,结果见表1。
表1 AMP-95 用量对立邦无添加底漆性能的影响
注:按1~5 分评级,1 分最差,5 分最好,3 分以下建议改进。
表1 结果表明:AMP-95 的用量增加至0.33%时,所得样漆的消泡性较好,罐中几乎无泡沫,施工消泡效果也较好,而且对冻融分水也有明显改进。继续增加AMP-95 的用量,改进效果不明显,因此,AMP-95 的用量以0.30% 左右为宜。
2.3 AMP-95 使用时的注意事项
虽然增加AMP-95 的用量可以协助消泡,但其用量过多则体系碱性太强,会导致防霉杀菌剂等分解失效,应注意二者的相容性。用实验室自来水稀释AMP-95,测其pH,结果见表2。
由表2 可见:不同浓度AMP-95 溶液的pH 变化不大。AMP-95 是高碱性、低气味、低挥发性的有机胺,可保持涂料体系pH 和黏度的长期稳定,提高产品的贮存稳定性及包装桶、罐的抗腐蚀性能。但是实验发现,纯AMP-95 溶液加到1% 以上,隔夜后出现轻微絮沉,可能是与硬水中金属离子络合所致,故涂料中不应多加,从成本考虑也不宜多加。
3 分散前添加AMP-95 对消泡性的影响
立邦净味全能底漆的消泡性欠佳,尤其是罐中消泡状态较差。现于分散前增加AMP-95 的用量,调整润湿分散剂用量来考查消泡性,结果见表3。
注:1—以蓝光照射试样表面的反射率的百分率来表示试样的蓝光白度,由全自动白度仪(色差仪)wsol-3c 测定;2—按1~5 分评级,1 分最差,5 分最好,3 分以下建议改进。
实验证明:高速分散前适当增加AMP-95 的用量,不仅能够有效改进消泡性,还有利于分散,提高漆膜的白度和对比率。对比3 个配方的相对密度就可以看出泡沫量,泡沫多则相对密度小,当然增加AMP-95 用量后也可能造成增稠体系的轻微变化,导致相对密度略有波动。3# 改进样AMP-95 用量增加到0.30%,减少了润湿剂和分散剂的用量,降低了总成,制漆后泡沫量明显变少,其余各项性能与原漆基本持平。2# 改进样仅将AMP-95 用量增加到0.30%,润湿剂和分散剂用量不变,制漆后泡沫量也减少很多,施工性能却好于原漆。
大量实验和生产证明,在其他底漆或面漆分散前适当增加AMP-95 的用量,也可以改进消泡性,尤其是减少罐中泡沫量,但施工消泡性改进并不明显。罐中泡沫量的多少是检验涂料品质的一个重要指标,原漆均匀、细腻、无泡沫,可以赢得消费者的青睐,减少投诉。
4 调漆后补加AMP-95 对消泡性的影响
在分散前增加AMP-95 的用量可以改进消泡性,那么在其他消泡性较差的体系中补加AMP-95 是否也有相同作用呢?向消泡性较差的成品漆中补加AMP-95,用分散机搅拌均匀,AMP-95 对各种乳胶
漆性能的影响见表4。

实验结果证明:向消泡性较差的成品漆中补加AMP-95,也可不同程度地改进罐中消泡性,但施工性能却没有明显改进。因为施工时原漆需要加水稀释,破坏了原有体系,稀释后泡沫介质和消泡剂之间的界面张力γDF 得不到有效降低,散布能力没有加强,所以消泡性并没有明显改进。AMP-95 本身没有消泡作用,只是协助消泡剂改进消泡性,如果消泡剂不适合该体系或用量不足,那么消泡效果仍然不够理想。
实验结果证明:向消泡性较差的成品漆中补加AMP-95,也可不同程度地改进罐中消泡性,但施工性能却没有明显改进。因为施工时原漆需要加水稀释,破坏了原有体系,稀释后泡沫介质和消泡剂之间的界面张力γDF 得不到有效降低,散布能力没有加强,所以消泡性并没有明显改进。AMP-95 本身没有消泡作用,只是协助消泡剂改进消泡性,如果消泡剂不适合该体系或用量不足,那么消泡效果仍然不够理想。
表4 中,净味120 皓白是一种低档面漆,消泡剂用量偏少,所以罐中消泡效果不佳,但施工消泡性不错。荷净净味五合一增稠剂种类较多,含0.15% 增稠剂A、0.24% 增稠剂B 和1.94% 增稠剂C,造成泡膜壁厚且坚韧;乳液占28.00%,乳化剂量大,且润湿分散剂量也较大,占到1.10%,体系表面张力下降,所以不易消泡;如果再出现工人制漆时消泡剂的加量不准或消泡剂放料前未搅拌均匀的情况,消泡效果就更差,该批次消泡性较差可能由于生产操作不当引起,其他批次消泡性尚可。底面合一漆是一种新开发的产品,消泡效果有待改进,此时AMP-95 用量已达0.30%,消泡效果仍不理想,继续增加AMP-95用量至0.45%,消泡性虽有改进但仍显不足;将消泡剂换为0.30% 的消泡剂E 和0.30% 的消泡剂D 搭配使用,AMP-95 用量仍为0.30%,消泡效果较好。所以只有体系中选择了合适的消泡剂及合适的用量,添加适量的AMP-95 才能达到良好的消泡效果。
5 结语
AMP-95 主要通过减少润湿分散剂和增稠剂的用量,以及增加消泡剂的散布能力3 个方面来改进消泡性。AMP-95 本身并没有消泡作用,而是协助现有消泡剂来改进消泡,如果消泡剂不适合该体系或消泡剂用量不足,那么消泡效果仍然不够理想。AMP-95 最好在分散前加入,才能充分发挥其作用,否则只是单纯地改进原漆的消泡性。