水性涂料助剂的应用
2007年的水性工业涂料市场依然是比较坚挺的概念股,与之相应的助剂产品也逐渐日益增多,但除了大部分产品应用在乳胶漆等民用市场之外,真正可以应用在水性工业涂料市场的助剂品种并不多见。但鉴于这些助剂对整个水性涂料配方的重要性,本文试图从应用的角度,分析一下这几类助剂的应用及发展方向。
1.润湿剂
相对于溶剂型涂料,润湿剂对水性工业涂料的重要性是不言而喻的。除了配方中其他组分对润湿方面的贡献,使用必要的润湿剂是行之有效的方法。因为水作为溶剂的因素,目前市场上大体可分为两种,一种为非离子型的高分子烷基醚、烷基醇或烷基酯,这类产品价格比较便宜,但添加量比较大,且对其他组分的性能有相对较大的影响,所以只在一些低端市场上有所应用。
对于水性工业涂料使用的润湿剂,国内一般只能量产非离子型的高分子烷基醚、烷基醇或烷基酯,且产品质量参差不齐。作为长远的行业配套,加强硅改性及氟改性的润湿剂的开发及其他专利表面活性剂的应用,将是今后几年助剂行业的目标之一。
2.消泡剂
在水性工业涂料的施工中,经常会发生‘爆泡’的漆膜弊病。水性工业涂料的泡沫问题比较复杂,除了配方组分中基料本身的起泡倾向,各类添加剂的品种、用量及相容性都对泡沫的产生及稳定有相当的作用。所以消泡剂的选择,对于水性工业涂料的表面性能是起着很重要的作用的。
早期的水性工业涂料消泡剂一般选择低级醇、酯和矿物油改性的表面活性剂,如椰子醇、环己醇、磷酸三丁酯、亚麻油、石蜡油、脂肪酸等等;这些消泡剂水溶性较差,属于‘破泡’能力较强但‘抑泡’能力较差的品种,在一些经过高剪切力分散的场合,这类消泡剂就受到了很大的局限。
当低分子量的聚醚被尝试用作水性工业涂料的消泡剂时,新的开发思路出现了。通过对各种聚醚的亲水/疏水的调节,可以制造出不同相容性和消泡能力的产品。国内已经有相关的产品问世,大体结构属于聚乙烯基异丁基醚(PIBV),对于一般的应用基本上能达到消泡的目的。这类产品主要是通过不断地试验,获取大量的数据,才能研发出真正适合市场需求的消泡剂。
在早期水性涂料消泡剂的研发中,将聚二甲基硅烷经过乳化处理而得到乳液型聚硅氧烷消泡剂。
这类消泡剂相容性较好,在水相中易分散,消泡能力强且用量较小;但经过长期的使用发现,还是会有重涂性及对表面控制的影响。比较有效的解决方案是在有机硅的甲基链端用聚醚置换改性,可以得到各方面性能比较平衡的产品。
水性工业涂料使用的消泡剂的选择,需要结合实际的树脂体系、配方的设计思路、其他添加剂的品种及用量、施工方法及条件等等各方面去考虑。总体的原则是使用消泡能力强,相容性好,不影响分散性,保持持久消泡能力的产品。而将来水性消泡剂将朝着性能复合化的方向发展,在提供消泡性能的同时,具有其他性能的改善,从而降低配方的综合成本。
3.表面控制剂
水性工业涂料的表面控制剂包含了对表面平滑性、抗粘连性、抗划伤性、防水性、防流挂性、光泽选择性等。这些表面控制剂通常能降低水性涂料与底材的界面张力,提高润湿性能;调整水性涂料的干燥速率,改善流动性,提高平滑度;可在漆膜表面形成单分子层,降低表面张力,减少表面张力梯度差,从而达到表面控制的目的。
与溶剂型涂料大体相同,水性涂料用的表面控制剂也可按品种分为几类;比较通用的有聚丙烯酸酯类,其分子量较低,可以比较快速地迁移到涂层表面形成单分子层,均匀表面张力,从而达到表面控制的目的;这类表面控制剂没有重涂性的问题,不过相容性较差,并不适用很多涂料体系。而聚醚或聚酯改性的有机硅,始终是最为广泛使用的表面控制剂;这类表面控制剂对水性涂料的缩孔、挂边、鱼眼、旋涡等弊病改善明显,只要选择得当,不会出现相容性的问题,对水解稳定;没有其他副效应;对光泽及鲜艳度有明显提高。这类产品能够快速地降低水性涂料的表面张力,在比较低的添加量下有极优良的功效。这类表面控制剂比较有代表性的产品如:TEGO公司TEGO-Glide 482等等。
当然,氟改性的聚丙烯酸酯类、全氟素表面活性剂等表面控制剂的开发使用也正方兴未艾。只是因为市场因素,现在还没有大量的生产应用。国内市场上还是以聚丙烯酸酯类的表面控制剂为主,但随着有机硅技术的日益提高,各类复合有机硅类的表面控制剂未来将占据绝大部分的应用领域。
水性工业涂料市场的助剂品种逐渐日益增多,市场始终主导着助剂的研发方向。如何开发真正适合行业行情的助剂产品,将是摆在所有涂料人面前的重点课题。
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