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    乳膠漆增稠劑種類及對乳膠漆抗分水性影響 發布日期:2012-1-13 瀏覽:3237次

        摘要:乳膠漆在生產、運輸、貯存、施工過程中經常會遇到分水的問題,雖然可以通過提高乳膠漆的黏度及提高分散性來延緩分水,但是這樣的調節作用往往有限,更重要的還是通過增稠劑的選擇及其配用來解決這個問題。

        關鍵詞:乳膠漆;增稠劑;配用;抗分水性

        增稠劑是通過提高體系的黏度,使體系在生產、運輸、貯存、施工過程中保持穩定的一種添加劑。本文從乳膠漆常用增稠劑的種類和增稠機理入手,考察不同增稠劑的配用對乳膠漆抗分水性的影響,分析增稠劑配用遵循的原則。

        1增稠劑的種類及增稠機理

        1.1無機增稠劑

        無機增稠劑主要是一些粘土類物質,如膨潤土、高嶺土、硅藻土(主要成分是SiO2,具有多孔結構)。該類增稠劑具有一定的懸浮性,有時候也作為增稠體系的輔助增稠劑。膨潤土又稱斑脫巖、膨土巖等,其主要礦物蒙脫石含少量堿及堿土金屬的含水鋁硅酸鹽礦物,屬于鋁硅酸鹽族,化學通式為(Na,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6·nH2O。膨潤土的膨脹性能以膨脹容表示,即膨潤土在稀鹽酸溶液中膨脹后的容積,以mL/g試樣表示。膨潤土類增稠劑吸水膨脹后,體積可以達到未吸水前的幾倍或十幾倍,具有很好的懸浮性,又因為它是粒徑較細的粉體,與涂料體系中其他粉體的混容性好。另外,在產生懸浮的同時,膨潤土可以帶動其他的粉體一起產生一定的抗分層作用,有助于提高體系的貯存穩定性。很多的鈉基膨潤土都是由鈣基膨潤土經過鈉化轉變而來。在鈉化的同時,會產生大量的鈣離子和鈉離子等陽性離子。如果體系中這些陽離子含量過大,會對乳液表面的陰電荷產生大量的電荷中和,在一定程度上,可能使乳液產生膨脹、絮凝等副作用。另一方面,這些鈣離子也會對鈉鹽分散劑或聚磷酸鹽分散劑產生副作用,使這些分散劑在涂料體系中沉淀析出,最終失去分散作用,導致涂料返粗、返稠,甚至產生嚴重的沉淀、絮凝等現象。此外,膨潤土的增稠作用主要靠粉體吸水膨脹產生懸浮,所以會給涂料體系帶來很強的觸變效果,這對要求流平效果好的涂料不利。因此,在乳膠漆中膨潤土類無機增稠劑一般很少采用,只有少量在低檔乳膠漆或者拉毛乳膠漆中用作增稠劑。但是,近年有資料顯示:海明斯的BENTONE?LT有機改性精制鋰蒙脫石用于乳膠漆無氣噴涂體系中具有較好的防沉效果和霧化效果。

        1.2纖維素

        纖維素是由β-葡萄糖縮合而成的天然高聚物,利用葡萄糖基環中羥基的特性,可使纖維素發生多種反應,從而產生一系列衍生物,其中經過酯化和醚化反應制得的纖維素酯或纖維素醚衍生物是最重要的纖維素衍生物。常用的纖維素產品有羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素等。羧甲基纖維素含有易溶于水的鈉離子,耐水性很差,且其主鏈上取代基的數目較少,很容易受細菌的腐蝕而分解,使水溶液黏度降低發臭。它在乳膠漆中應用很少,一般用于低檔聚乙烯醇膠水涂料和膩子。甲基纖維素的水溶解速度一般比羥乙基纖維素略低,另外溶解過程中可能會產生少量的不溶物,影響涂膜的外觀和手感,故很少用于乳膠漆中。但甲基纖維素水溶液的表面張力比其他纖維素水溶液略低,所以它用于膩子是一種很好的增稠劑。羥丙基甲基纖維素也是一種大量用于膩子的纖維素增稠劑,現主要用于水泥基或灰鈣基的膩子。羥乙基纖維素因具有很好的水溶性和保水性,與其他纖維素相比對涂膜性能影響較小,所以大量用于乳膠漆體系。羥乙基纖維素的優點是增稠效率高、相容性好、貯存穩定性好、pH穩定性佳;缺點是流平流動性和抗飛濺性差。為改進這些缺點而開發了疏水改性締合型羥乙基纖維素(HMHEC),如NatrosolPlus330,331。

        1.3聚羧酸鹽類

        這類物質中,高相對分子質量的是增稠劑,低相對分子質量的就是分散劑。它們在體系中主要吸附水分子,使分散相黏度提高;另外也有可能吸附于乳膠粒子表面形成包覆層,使乳膠粒徑變大,乳膠水合層變厚,使乳膠內相黏度提高。但這類增稠劑的增稠效率較低,在涂料應用中逐漸被淘汰,F在主要把這類增稠劑用于色漿的增稠,因為其相對分子質量較大,有助于提高色漿分散性和貯存穩定性。

        1.4堿溶脹型增稠劑

        堿溶脹型增稠劑主要有兩類:普通堿溶脹型增稠劑和締合型堿溶脹增稠劑,它們之間最大的區別就是分子主鏈上含有的締合單體不同。締合型堿溶脹增稠劑因在主鏈結構中,共聚有可以相互吸附的締合單體,所以在水溶液中電離后,分子內或分子間可以產生相互吸附作用,使體系黏度迅速上升。

        1.4.1普通堿溶脹型增稠劑

        普通堿溶脹型增稠劑代表性產品有ASE-60。ASE-60主要采用甲基丙烯酸和丙烯酸乙酯共聚,在共聚過程中甲基丙烯酸大概占固含量的1/3,因為羧基的存在使分子鏈具有一定的親水性,中和成鹽過程中因為電荷的排斥,將分子鏈展開,使體系黏度增大,產生增稠效果。但有時候因為交聯劑的作用使相對分子質量過于增大,在分子鏈展開過程中,短時間內分子鏈沒有很好地親水分散開,在長期貯存過程中,分子鏈逐漸舒展,從而帶來黏度的后增稠。另外,此類增稠劑分子鏈中的疏水單體少,不太容易產生分子間的疏水絡合,主要產生分子內的相互吸附。這類增稠劑的增稠效率低,很少單獨使用,主要與其他類增稠劑配用。

        1.4.2締合型堿溶脹增稠劑

        這類增稠劑因締合單體的選用和分子結構不同,有很多品種。其主鏈結構主要也是由甲基丙烯酸和丙烯酸乙酯組成,締合單體在結構中像觸角,只是少量的分布。就是這些像章魚觸角一樣的締合單體,在增稠劑的增稠效率中扮演了重要的角色。結構中的羧基在中和成鹽過程中,分子鏈也像普通堿溶脹型增稠劑一樣產生電荷排斥,從而使分子鏈舒展開。其中的締合單體也隨著分子鏈的展開而舒展,但其結構中同時含有親水鏈和疏水鏈,所以會在其分子內或分子間產生類似表面活性劑之類大的膠束結構。這些膠束有締合單體相互吸附產生的,也有締合單體與乳液粒子或其他粒子的架橋作用相互吸附的。產生膠束以后,把體系中的乳液顆粒、水分子顆;蚱渌w粒相對靜止地固定下來,從而使這些分子或顆粒的活動能力減弱,體系黏度增大。這類增稠劑的增稠效率,特別是在高乳液含量的乳膠漆中的增稠效率要遠遠優于普通堿溶脹型增稠劑,在乳膠漆中大量采用,代表性產品有TT-935。

        1.5締合型聚氨酯或聚醚增稠流平劑

        一般增稠劑(如纖維素和丙烯酸類)相對分子質量很高,它們在水溶液中分子鏈伸展而使體系黏度增高。聚氨酯或聚醚類增稠劑相對分子質量很小,它們主要是通過分子間親油鏈段范德華力的相互作用而形成締合,但這種締合力較弱,在一定外力作用下就可能使締合分離,從而使體系黏度下降,有利于涂膜流平,所以可以起到流平劑的作用。當消除剪切力后,它們又可以迅速恢復締合,體系黏度上升。這種現象有利于在施工中降低黏度,增強流平;而剪切力失去后,馬上恢復黏度,增大涂膜厚度。這類增稠流平劑在低于其臨界濃度時也有很好的增稠或流平作用;當其濃度高于其在純水中的臨界濃度時,它自身就可以形成締合,黏度迅速增大。所以這類增稠流平劑在低于其臨界濃度時,由于乳膠粒子參與了部分締合,乳液粒徑越小,締合作用越強,其黏度隨著乳液量的增加而增大。另外,有些丙烯酸增稠劑含有疏水結構,它的憎水基與聚氨酯的憎水基有相互吸附作用,從而使體系形成一個大的網絡結構,有利于增稠。
     

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