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隨著我國涂料工業(yè)的發(fā)展和涂裝技術(shù)的進步,涂料助劑的研究、開發(fā)-資料下載頁

2025-06-22 18:39本頁面
  

【正文】 羥丙基纖維素,其中羥乙基纖維素使用最為廣泛。與其它增稠劑相比,纖維素類增稠劑具有以增稠效率高、與涂料體系相容性好、貯存穩(wěn)定性優(yōu)良、抗流掛性能高、粘度受PH影響小、不影響附著力的優(yōu)點,但纖維素增稠劑的使用也存在較大的缺陷限制了其使用,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)抗霉菌性差,纖維素增稠劑量屬天然高分子化合物,易受到霉菌攻擊,導致粘度下降,對生產(chǎn)和貯存環(huán)境要求嚴格;(2)流平性,以纖維素增稠的乳膠涂料在剪切應(yīng)用力作用下,增稠劑與水之間的水合層被破壞,易于施工,涂布完成后,水合層的破壞即行終止,粘度迅速恢復,涂料無法充分流平,造成刷痕或輥痕;(3)飛濺性 在高速溫涂施工時,輥筒和基材的出口間隙處常會產(chǎn)生涂料小顆粒,稱之為霧化;在手工低速輥涂時則稱為飛濺;(4)纖維素類增稠劑容易導致乳膠粒子的絮凝和相分離,影響涂料穩(wěn)定性。產(chǎn)生膠水收縮現(xiàn)象3.丙烯酸酯類增稠劑丙烯酸酯類增稠劑有堿溶型和堿溶脹型兩種。它們主要依靠在堿性條件下離解出來的羧酸根離子的靜電斥力實分子鏈伸展成棒狀增稠。丙烯酸酯類增稠劑是陰離子型,其耐水、耐堿性較差。與纖維素類增稠劑相比,流平行好且抗濺落,對光澤影響小,可用于有光乳膠漆。4.聚氨酯類增稠劑與前述纖維素增稠劑和丙烯酸類增稠劑相比,聚氨酯類增稠劑有以下優(yōu)點:(1)既有好的遮蓋力又有良好的流平性;(2)相對分子質(zhì)量低,輥涂時不易產(chǎn)生飛濺;(3)能與乳膠粒子締合,不會產(chǎn)生體積限制性絮凝,因而可使涂膜具有較高的光澤。(4)疏水性、耐擦洗穩(wěn)定性、耐劃傷性及生物穩(wěn)定性好。聚氨酯類增稠劑對配方組成比較敏感、適應(yīng)性不如纖維素增稠劑,使用時要充分考慮各種因素的影響。增稠劑品種繁多,選擇使用時首先考慮其增稠效率和對流變性的影響,其次要考慮對施工性能、涂膜外觀的影響以及穩(wěn)定性。第八節(jié) 水性助劑隨著人們環(huán)境意識的加強,環(huán)保涂料日益受到重視,水性涂料是其中重要一員,使用助劑有利于改善水性涂料的生產(chǎn)、貯存、施工性能,并能夠提高涂膜的裝飾和保護性能,水性助劑主要有潤濕分散劑、成膜助劑、緩蝕劑、流平劑、防霉殺菌劑等。一、水性潤濕分散劑水性涂料是以水為溶劑或分散介質(zhì),水的介電常數(shù)大,所以水性涂料主要是通過雙電層靜電斥力來保持穩(wěn)定的,另外高聚物和非離子型表面活性劑吸附在顏料填料表面上,形成空間位阻而使分散體穩(wěn)定。所以水性涂料是以靜電斥力和空間位阻二者共同作用而達到穩(wěn)定結(jié)果的。用于水性體系的分散劑可分為三類:無機分散劑,聚合物型分散劑和超分散劑。(1)無機分散劑 目前使用最多的無機分散劑主要有聚磷酸鹽(如六偏磷酸鈉)、硅酸鹽等,如六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉、三聚磷酸鉀(KTPP)和焦磷酸四鉀(TKPP)等。其作用的機理是通過氫鍵和化學吸附,起靜電斥力穩(wěn)定作用。其優(yōu)點是用量低,%左右,對無機顏料和填料分散效果好。但也存在不足之處:一是隨著PH值和溫度的升高,多聚磷酸鹽容易水解,造成長期貯存穩(wěn)定性不良;二是多聚磷酸鹽在乙二醇、丙二醇等二醇類溶劑中不完全溶解,會影響有光乳膠漆的光澤。(2)聚合物型分散劑,聚合物型分散劑主要有聚丙烯酸鹽類,聚羧酸鹽類,縮合萘磺酸鹽,多元酸共聚物等。這類分散劑的特點是,在顏料和填料表面產(chǎn)生較強的吸附或錨固作用,具有較長的分子鏈以形成空間位阻,鏈端具有水溶性,有的還輔以靜電斥力,達到穩(wěn)定的結(jié)果。要使分散劑具良好的分散性,要嚴格控制分子量。分子量太小,空間位阻不足;分子量太大,會產(chǎn)生絮凝作用。(3)超分散劑 超分散劑的分子結(jié)構(gòu)分為兩個部分:一部分為錨固基團,采用平面吸附方式,將分散劑錨合在顏料顆粒表面,防止超分散劑脫附;另一部分為溶劑化鏈,它與分散介質(zhì)具有良好的相容性,能在顏料表面形成足夠厚離的保護層,超分散劑是通過伸展于液相中的高分子所產(chǎn)生的 斥力的位阻斥力的共同作用而使粒了均勻分散于體系中的。超分散劑親水端大多為側(cè)鏈帶羧基的聚合物,如丙烯酸(酯)、馬來酸(酯)及它們和衍生物,疏水端單體多為不飽和烴類,如苯乙烯,乙烯,丁二烯,二異丁烯,甲基乙烯醚,醋酸乙烯酯,a甲基苯乙烯等。天然的高分子化合物,如藻酸鹽,瓜耳膠等,雖然分子量較大,也可用作分散劑。二、水性消泡劑水性涂料配方中浮化劑,潤濕分散劑,流平劑和增稠劑等助劑的存在,不僅生產(chǎn)大量泡沫,而且還能夠穩(wěn)定泡沫。泡沫的存在使生產(chǎn)操作困難,給漆膜留下的氣泡造成表面缺陷,既有損外觀,又影響涂膜的防腐性和耐候性。水性涂料消泡劑一般分為三大類:有機消泡劑、聚硅氧烷類消泡劑和聚醚類消泡劑。常用的有機消泡劑一般是由水溶性差,表面張力低的液體組成,破壞作用很強,而抑泡作用很差。有機消泡劑包括:礦物類如液體石蠟;胺類及酰胺類如二戊胺,鹵化脂肪酰胺;醇類如椰子醇,己醇,礦物油類消泡劑使用比較普遍,主要用于平光和半光乳膠漆中。聚硅氧烷類消泡劑表面張力低,消泡和抑泡能力強,不影響光澤,但使用不當時,會造成涂膜縮孔和重涂性不良等缺陷。常用聚硅氧烷類消泡劑包括乳液型聚硅氧烷消泡劑和聚醚改性聚硅氧烷消泡劑,乳液型聚硅氧烷消泡劑,俗稱有機硅消泡劑,通過乳化甲基硅油制得,它在水相中易分散,用量小,消泡快;聚醚改性有機硅氧烷消泡劑由聚甲基硅氧烷和聚醚兩種鏈段組成,通過改變硅氧烷,環(huán)氧乙烷,環(huán)氧丙烷的比例,可以調(diào)節(jié)消泡能力。聚醚型消泡劑是高分子鏈中含有大量醚鍵的聚合物,通過環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷共聚制備,改變二者的比例,就可以調(diào)節(jié)聚醚對水的親和性,制成一系列消泡劑。傳統(tǒng)水性涂料消泡劑以與水相不相容而達到消泡目的的,因此容易產(chǎn)生涂膜表面缺陷。近幾年,開發(fā)了分子級消泡劑。這種消泡劑是將消泡活性物質(zhì)直接接枝在載體物質(zhì)上形成聚合物。該聚合物分子鏈上帶有濕潤作用的羥基,消泡活性物質(zhì)分布在分子四周,活性物質(zhì)不易聚集,與涂料體系相容性良好。此外,為了滿足生產(chǎn)零VOC涂料的需要,也有不含VOC的消泡劑。三、成膜助劑乳膠漆能形成連續(xù)涂膜的最低溫度稱為最低成膜溫度(MFT),若低于此溫度施工,乳膠漆中水分揮發(fā)后,樹脂不能聚結(jié)形成連續(xù)的涂膜,而呈粉末狀或裂狀不連續(xù)膜。為了滿足涂膜性能的要求,如一定的柔韌性,硬度,耐沾污性及顏料連接能力,乳膠涂膜的玻璃化溫度設(shè)計得較高,最低成膜溫度常常高于室溫,為調(diào)節(jié)涂膜物理性能和成膜性能之間的平衡,需添加使高聚物微粒軟化的成膜助劑來實現(xiàn)。成膜助劑又稱凝聚劑,聚結(jié)劑,它能促進乳膠粒子的塑性流動的彈性流動,改善其聚結(jié)性能,能在廣泛的施工范圍內(nèi)成膜。成膜助劑通常為高沸點溶劑,會在涂膜形成后慢慢揮發(fā)掉,因而最終的涂膜不會太軟和太粘。乳膠粒的融合過程中,如果聚合物顆粒過硬,乳膠粒不會變形,也就不能成膜。因此,成膜首先需要使乳膠粒變軟,亦即降低聚合物的玻璃化溫度,成膜助劑通過對乳膠粒子的溶解作用,降低了乳膠體系玻璃化溫度。一旦乳膠漆粒變形與成膜過程完成后,成膜助劑會從涂膜中揮發(fā),從而使聚合物玻璃化恢復到初始值,成膜助劑起一種“臨時”增塑劑作用。理想的成膜助劑應(yīng)該是聚合物的強溶劑,具有同樹脂良好的相容性,達到降低聚合物的玻璃化溫度目的,具有適宜的水溶解性,具有適且的揮發(fā)速度,成膜前保留在乳膠漆涂層中,水分揮發(fā)后,成膜助劑不能殘留在干涂膜中,具具有良好的水解穩(wěn)定性。成膜助劑大都為微溶于水的強溶劑,有醇類,醇醚及其酯類等。傳統(tǒng)的成膜助劑有:松節(jié)油,松油,十氫萘,1,6-己二醇、1,2-丙二醇、乙二醇醚及其醋酸酯,這些溶劑都有一定的毒性,正逐漸為低毒性的丙二醇醚類及其醋酸酯代替。盡管成膜助劑對乳膠漆的成膜有很大作用,但成膜助劑是有機溶劑,對環(huán)境有一定影響,所以發(fā)展的方向是環(huán)境友好型的有效成膜助劑,如降低氣味、降低揮發(fā)性有機物含量、制備低毒、安全、生物降解的成膜助劑以及活性成膜助劑。四、防霉防藻劑在水性涂料中,酷蛋白、大豆蛋質(zhì)質(zhì)、纖維素衍生物等為微生物提供養(yǎng)料,微生物在適當?shù)臈l件下開始繁殖,導致涂料腐敗失效。涂膜的成膜物質(zhì)是由各種營養(yǎng)物,為策生物生產(chǎn)發(fā)育提供良好的營養(yǎng)條件。在涂料中加入適量的防霉殺菌劑可以抑制微生物的生長和繁殖,保護涂料。防霉殺菌劑主要通過阻礙菌體呼吸、干擾病原菌的生物合成、破壞細胞壁的合成、阻礙類脂的合成發(fā)揮作用。針對水性涂料的特點,理想的防霉殺菌劑應(yīng)與涂料中各種組人的相容性良好,加入后不會引起顏色,氣味,穩(wěn)定性等方面的變化,具備良好的貯存穩(wěn)定性,水溶性良好,此外還應(yīng)具有有良好的生物降解性和較低的環(huán)境毒性。常用防霉殺菌劑包括:取代芳烴類,如五氯苯酚及其鈉鹽,四氯間苯二甲腈,鄰苯基苯酚等;雜環(huán)化合物類,如2(4噻唑基)苯并咪唑,苯并咪唑氨基甲酸甲酯,2正辛基4異噻唑啉3酮, 8羥基喹啉等;胺類化合物,如雙硫代氨基甲酸酯,四甲基二硫化秋蘭姆,水楊酰苯胺等;有機金屬化合物,如有機汞,有機錫和有機砷;甲醛釋放劑以及磺酸鹽類、醌類化合物等。目前應(yīng)用的防霉殺菌劑大都由一種或多種活性成分進行復配,復配的活性成分不僅保證的殺菌譜線的全面性,而且不易使得周圍環(huán)境的細菌出現(xiàn)選擇性適應(yīng)。五、水性流平劑水性涂料用助劑主要有聚丙烯酸酯類,有機硅類,微粉化蠟乳液。聚丙烯酸酯類流平劑能降低涂料與基材之間的表面張力,使涂料與基材肯有最佳的潤濕性??梢栽诙虝r間內(nèi)遷移到涂層表面形成單分子層,以保證表面張力均勻化,增加抗縮孔效應(yīng),從而改善涂膜表面的光滑平整度。聚丙烯酸酯類平劑通常用比均聚物有較好的相容性的共聚物。有機硅流平劑是以相容性受限制的長鏈硅樹脂為主要組成,水性涂料用有機硅類流平劑又可分為聚醚改性有機硅、聚酯改性有機硅,反應(yīng)性有機硅,改性有機硅可以消除貝納德渦流,防止發(fā)花,桔皮,降低涂料與底層的界面張力,提高對底材的潤濕性,增加附著力,減少縮孔,針眼等涂膜表面病態(tài),六、緩蝕劑緩蝕劑可以防止或減緩腐蝕作用,在金屬表面使用水性涂料,干燥過程中金屬表面與涂料中水的接觸容易發(fā)生閃銹等腐蝕現(xiàn)象,引入緩蝕劑,能有效避免金屬腐蝕。根據(jù)電化學理論緩蝕劑可分為抑制陽極型緩蝕劑和抑制陰極型緩蝕劑。抑制陽極型緩蝕劑是在金屬表面形成一層致密的氧化膜而抑制金屬的溶解,起到緩蝕的作用;抑制陰極型緩蝕劑使陰極化曲線的斜率變小,即溶液中的金屬離子 更容易被還原,從而抑制了金屬的溶解,抑制腐蝕的發(fā)生。吸附理論認為,緩蝕劑之所以能阻止,延緩金屬的腐蝕,是由于緩蝕劑通過物理化學吸附在金屬表面,減小了介質(zhì)與金屬表面的接觸的可能性,從而達到緩蝕的效果。成膜理論認為,緩蝕劑與酸性介質(zhì)中的某些離子形成難溶的物質(zhì),沉積在金屬表面,阻止金屬的腐蝕。緩蝕劑可分為氧化型、非氧化無機鹽、金屬陽離子、有機化合物和無機緩蝕顏料。氧化型緩蝕劑包括鉬酸鹽,鎢酸鹽,鉻酸鹽等;非氧化無機鹽如磷酸鹽,可以以多種形式使用,既可作為鋼鐵的處理劑,也可作為顏料用于涂料,非氧化型無機鹽的離子不直接參與氧化膜的形成,它的功能在于解決氧化膜的不連續(xù)性,使涂膜中缺陷部分的微孔通過陰離子的沉積而得到堵塞;有機緩蝕劑主要包括堿式磺酸鹽、二壬基萘磺酸鹽、有機氮化物鋅鹽, 螯合物助劑(苯并三唑,苯并咪唑等)、胺與胺鹽(二苯胺,二甲基乙醇胺、三乙醇胺或其鹽類等)等。有機緩蝕劑的作用是靠化學吸附,靜電吸附或是π鍵的軌道吸附。無機緩蝕的顏料主要有磷酸鹽、硼酸鹽、鉬酸鹽、鋅粉等。在金屬材料表面的有機涂料中添加防腐蝕顏料,可以顯著提高有機涂層的抗腐蝕性能。第九節(jié) 結(jié)語涂料助劑是涂料組成中非常重要的組分,是涂料產(chǎn)品的“味精”,在涂料生產(chǎn)、貯存、施工過程中發(fā)揮著重要作用。我國涂料助劑行業(yè)發(fā)展較慢,已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的瓶頸,因此涂料科研、生產(chǎn)單位應(yīng)加強聯(lián)合,以加快助劑產(chǎn)品的研究。開發(fā)和生產(chǎn)。24 / 2
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