涂料用助剂缔合型增稠添加剂
涂料用助剂又称涂料添加剂。广义上讲,助剂是泛指 某些材料在生产和加工过程中为改进生产工艺和产品的 性能而加入的辅助物质。狭义上讲,加工助剂是指那些为 改善某些材料的加工性能和最终产品的性能而分散在材 料中,对材料结构无明显影响的少量化学物质。涂料助剂 被认为是涂料产品的一类重要组成材料,它可以改进生产 工艺、改善产品性能,提高涂料施工性能、减少对环境的 污染,并有助于开发新型涂料的特殊功能,推出各种功能 性涂料。作为涂料原材料的一部分,助剂的用量虽然很少 (通常少于5%),但往往可以用来解决生产过程中出现的许 多问题,对提高和改善涂料及涂膜的性能起到十分关键的 作用,而且还可以改善涂料的施工性能,因而是涂料生产和施工中必不可少的成分。
缔合型增稠剂
缔合型增稠剂是疏水缔合型水溶性聚合物,一般是指 在线性亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚 合物,可以是丙烯酸酯聚合物、纤维素醚或高质量非离子 型产品用聚乙二醇酯等,此外还有梳状缔合型增稠剂等。其利用疏水改性聚合物可分别调整高、低剪切速率时的黏 度,克服了胶态分散体在剪切速率低时黏度往往偏高,使 涂料的流动性和流平性变差,而剪切速率高时黏度往往偏 低,使涂料不能顺利地从辊涂机转移到被涂物上的缺点。 缔合型增稠剂的优点是:有流平性、改善抗飞溅性、好的 抗流挂性、比羟乙基纤维素(HEC)有更好的光泽、成膜性能好、更易结合(通常是液体)、有抗霉性等;其缺点是:pH 值敏感性、表面活性剂的亲水亲油平衡值(HLB值)敏感性、 对表面活性剂类型敏感性、对乳胶漆粒径敏感性、对乙二 醇类型的敏感以及对水的敏感性增加。同时,热稳定性也 不可预测,这时需要正确使用表面活性剂和分散剂,但配 方需要重新测试
缔合型增稠剂通常用作乳液分散或胶粘溶液。当使用 这类增稠剂时,开始最好用供应商推荐的配方,直至对增稠剂的功用很熟悉。
(1)疏水性改性丙烯酸酯增稠剂通常是指疏水改性碱 溶胀型乳液(HASE)。
碱溶胀型增稠剂可分为2类:缔合型的(HASE)和非缔 合型的(ASE)。非缔合型增稠剂(ASE)是聚丙烯酸盐碱溶胀型 乳液,能够增稠水相,这类增稠剂如Tego公司的ViscoPlus 3030。缔合型疏水改性碱溶胀 乳液型(HASE)增稠剂具有增稠水相和分散相两相。此类增 稠剂在非缔合型碱溶胀增稠剂的分子主链上引入了疏水 基团,可与体系中具有疏水表面的颗粒(乳胶粒子和表面改 性的颜填料粒子)发生吸附缔合作用,形成网络结构,达到增稠效果。此类增稠剂在供货状态下为酸性,被碱中和后 (pH值>8)产生大量羧酸根离子,分子链展开并且疏水基团 释放出来,最终黏度是由水相增稠与分散相增稠共同提供 的。常用的HASE缔合增稠剂平均相对分子质量在 200 000~250 000之间。这种共聚物是通过常规的半连续 乳液聚合来制备,甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯和缔合大单体 的组成保持在49.05︰50.04︰0.91(质量比)。所用的缔合大 单体的结构是由一端与烷基疏水基团相连,另一端与乙烯 可聚合基团相连的聚氧乙烯链组成。
(2)非离子疏水改性乙氧基聚氨酯共聚物(HEUR)。
一般仅是指缔合型聚氨酯(PU)增稠剂。该增稠剂具有 优异的成膜性能、流平性、能减少飞溅和非絮凝增稠机理。在低剪切力下,PU缔合增稠剂给予乳胶涂料较高的黏度增 长,可防止沉降和流挂;但是随着剪切力的增加,黏度增 加变化平缓,这样较低的黏度则便于施工。此外PU缔合增 稠剂适用于低VOC体系,因此作为流变助剂具有广阔的前 景。PU缔合增稠剂的分子结构中含有亲水和亲油基团,可 以形成很多个胶束。对于每个增稠剂分子而言它至少含有 两个亲油基团和一个亲水链段(亲水链段连接着两个亲油 基团)。而分子中的亲油基团就像一个锚基吸附在乳液或颜 填料粒子的表面,它对于增稠有着重要的影响。分子中亲 水的聚醚链段像一根绳子将两个粒子牵连在一起,而当它 与多个乳胶粒子作用时,就形成三维网状结构,这种状态 束缚了乳胶粒子在水中的自由运动,同时也限制了水及颜 填料粒子的运动,给整个体系运动带来了阻力,从而促使 黏度增加。PU缔合增稠剂与粒子的缔合程度取决于亲油基 团的特性和粒子的表面性质。值得关注的是新型技术减少 了着色过程中黏度损失。HEUR非离子型增稠剂具有优异的 流平性、不含溶剂且黏度稳定。
HEUR对水相的增稠作用相对较弱,加之价格较贵,所 以常与碱溶胀增稠剂配合使用。
还有一类与HEUR性能相似的增稠剂,疏水改性聚醚 增稠剂(HMPE)。该类增稠剂的产品有Tego ViscoPlus 3030、 ViscoPlus 3060和 ViscoPlus 3010。
(3)由于HEUR增稠剂有这样或那样的缺陷,又研发了 疏水改性乙氧基聚氨酯流变改性碱溶胀型乳液增稠剂 (HEURASE)。
通过乳液聚合羧基功能单体、非水溶性单体和疏水终 端乙氧基氨基甲酸酯单体制备碱溶性加成三元共聚物。其 比例不同可以得到具有不同性能的产品。当添加碱性物质 (如氢氧化铵),聚合物会膨胀,变得不但可溶而且能很方 便地与水相结合。 HEURASE型增稠剂(水溶性聚合物)聚合物间有相对长的 链,还有许多羧基阴离子分散在聚合物主链上。这种类型的 增稠剂可以相互混合,得到流变性能相对独特的涂料。
(4)氨基缔合型增稠剂。 一种新型的缔合型增稠剂叫疏水改性乙氧基化氨基 树脂增稠剂(HEAT)。其将特种氨基树脂变成可接4个封端 疏水基,但这4个反应点的活性是不一样的。在正常的疏 水基加量时,只有2个接上封端疏水基,这样合成的疏水 改性氨基增稠剂和HEUR没有多大区别; 若加入较多的疏水基,如达8%,调节反应条件,可生产出 具有多个封端疏水基的氨基增稠剂。这种疏水改性氨基增 稠剂能防止配色时,由于加入的色浆带入大量表面活性剂 和二醇类溶剂而造成涂料黏度下降的问题。
(5)疏水改性羟乙基纤维素(HMHEC)是纤维素增稠剂。
其属于缔合型增稠剂,自然界存在的纤维素是非水溶性的。可通过用亲水 性取代基(如羟基基团)的化学反应使纤维素变成水溶性。在原水相增稠的基础上又具有缔合增稠作用,能与乳胶粒 子、表面活性剂以及颜料和填料交互作用,这种类型的涂 料在高剪切率下有更高的黏度,因此涂膜更好。在纤维素 增稠剂里将做详细介绍。
(6)改性聚脲增稠剂。
Tego公司开发了改性聚脲增稠剂。它的增稠机理是既 有氢键的作用,也有端基的缔合作用。与一般增稠剂比较,它的防沉降和抗流挂性能好。根据端基的不同极性,改性 聚脲增稠剂可分为三种:低极性聚脲增稠剂、中极性聚脲 增稠剂和高极性聚脲增稠剂。前二种用于溶剂型涂料增 稠,而高极性聚脲增稠剂既可用于高极性溶剂型涂料中, 也可用于水性涂料增稠。低极性、中极性和高极性聚脲增稠剂。
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以上就是涂料用助剂缔合型增稠添加剂,希望对大家有所帮助。
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