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建筑涂料中的常用助劑應用

閱讀:2861 時間:2023-04-03 16:52

  建筑涂料中最常用的助劑有以下幾種,這里就分別就他們的原理和應用做一些簡單的介紹:

  一、潤濕、分散劑

  二、消泡劑

  三、增稠劑

  潤濕、分散劑

  水性涂料是以水為溶劑或分散介質,以高分子聚合物為分散相,形成的非均相體系,由于水的介電常數大,即極性大,該體系在熱力學上是一個亞穩(wěn)態(tài)體系,為了使體系達到足夠的穩(wěn)定周期以滿足實際使用要求,往往需要添加一些助劑以獲得期望的穩(wěn)定性。對于水性涂料,最主要提供穩(wěn)定作用的助劑是潤濕劑和分散劑,其穩(wěn)定機理主要有兩種:一種是通過雙電層重疊時的靜電斥力來穩(wěn)定,另一種是通過吸附在高聚物和顏填料表面上,形成空間位阻來穩(wěn)定。通常水性涂料和乳液均是以靜電斥力和空間位阻二者共同作用而達到穩(wěn)定結果的。對于以靜電斥力穩(wěn)定為主的體系,其明顯缺點是抗電解質能力差,尤其是對高價的電解質。

  基于上述兩種穩(wěn)定機理,常用潤濕劑可分為陰離子型和非離子型,陰離子型以靜電斥力來穩(wěn)定體系,非離子型以空間位阻來穩(wěn)定。涂料用戶通常使用非離子潤濕劑來潤濕顏填料,改善施工性和涂覆適應性,以及提高展色性并減少浮色發(fā)花等問題。陰離子潤濕劑越來越多地應用在水性多彩體系中來提高彩點性能并提高體系穩(wěn)定性。

  濕潤劑的用量一般為千分之幾。過量的使用會降低涂膜的耐水性并會導致氣泡問題。

  水性涂料中目前普遍使用高分子聚合物分散劑,相較于無機小分子分散劑,其具有更好的分散穩(wěn)定性和長效性以及更優(yōu)異的漆膜性能。聚合物分散劑可分為多元酸均聚物分散劑、多元酸共聚物分散劑和其他類分散劑。

  多元酸均聚物分散劑市場大多是甲基丙烯酸均聚物,這類分散劑又分為均聚物鈉鹽和均聚物銨鹽。多元酸共聚物分散劑,有疏水改性和親水改性兩類,也可以區(qū)別為銨鹽和鈉鹽。 這二類分散劑的特點是,在顏料和填料表面產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,以達到穩(wěn)定的結果。要使分散劑具有良好的分散性,要嚴格控制分子量,分子量太小,空間位阻不足;分子量太大,會產生絮凝作用。對于聚丙烯酸鹽類分散劑,聚合度為12-18能達到最佳的分散效果。

  近些年來,分散劑的研究克服了高分子量會產生絮凝的問題,向高分子量發(fā)展是其趨勢之一。如易泰得DT-531分散劑就對難分散的碳黑、大紅、永固紫等有機色漿具有優(yōu)異的分散性能。

  消泡劑

  水性涂料氣泡的產生和穩(wěn)定是因為體系表面張力越低,形成泡沫所需的自由能就越小,就越容易產生泡沫。但是這樣的泡沫并不一定很穩(wěn)定,只有當體系中含有能形成彈性膜的表面活性物質,如:潤濕劑、分散劑、增稠劑、流平劑等,泡沫才能穩(wěn)定。

  傳統(tǒng)水性涂料消泡劑品種很多,一般分為三大類:礦物油類消泡劑、聚硅氧烷類消泡劑和其他類消泡劑。

  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。涂料客戶根據配方和實際施工應用選擇消泡劑的消泡效率和相容性,性能優(yōu)異的消泡劑能把兩者的平衡建立在更高的水準上。易泰得DF-889消泡劑具有優(yōu)異的抑泡消泡性能,同時與水性體系具有非常好的相容性,對漆膜光澤影響小。

  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,但選用不當時,會造成涂膜縮孔和重涂性不良等缺陷。

  增稠劑

  增稠劑有多種多樣,目前常用的是纖維素醚及其衍生物類增稠劑、締合型堿溶脹增稠劑(HASE)和聚氨酯締合型增稠劑(HEUR)。

  3.1、纖維素醚及其衍生物

  目前,纖維素醚及其衍生物類增稠劑主要有羥乙基纖維素(HEC)、甲基羥乙基纖維素(MHEC)、乙基羥乙基纖維素(EHEC)、甲基羥丙基纖維素(MHPC)、甲基纖維素(MC)和黃原膠等,這些都是非離子增稠劑,同時屬于非締合型水相增稠劑。其中在乳膠漆中最常用的是HEC。疏水改性纖維素(HMHEC)是在纖維素親水骨架上引入少量長鏈疏水烷基,從而成為締合型增稠劑,其增稠效果可與分子量大得多的纖維素醚增稠劑品種相當,它提高了ICI粘度和流平性,降低了表面張力,如HEC的表面張力約為67mN/m,HMHEC的表面張力為55-65mN/m。

  3.2、堿溶脹型增稠劑

  堿溶脹增稠劑分為兩類:非締合型堿溶脹增稠劑(ASE)和締合型堿溶脹增稠劑(HASE),它們都是陰離子增稠劑。非締合型的ASE是聚丙烯酸鹽堿溶脹型乳液。締合型的HASE是疏水改性的聚丙烯酸鹽堿溶脹型乳液。使用這兩類增稠劑的時候要注意增稠效率、儲存穩(wěn)定性以及流平性之間的平衡,好的增稠劑通常能把這些性能因素綜合優(yōu)化。

  3.3、聚氨酯增稠劑和疏水改性非聚氨酯增稠劑

  聚氨酯增稠劑簡稱HEUR,是一種疏水基團改性的乙氧基聚氨酯水溶性聚合物,屬于非離子型締合增稠劑。HEUR是由疏水基團、親水鏈和聚氨酯基團三部分組成。疏水基團起締合作用,是增稠的決定因素,通常是油基、十八烷基、十二烷苯基、壬酚基等。親水鏈能提供化學穩(wěn)定性和粘度穩(wěn)定性,常用的是聚醚,如聚氧乙烯及其衍生物。HEUR分子鏈是通過聚氨酯基團來擴展的,所用聚氨酯基團有IPDI、TDI和HMDI等。締合型增稠劑的結構特點是疏水基封端。但有些市售HEUR兩端疏水基取代度低于0.9,最好的也只1.7。應嚴格控制反應條件,以獲得分子量分布窄的和性能穩(wěn)定的聚氨酯增稠劑。大多數HEUR是通過逐步聚合法合成的,因此市售HEUR一般是寬分子量的混合物。

  除了上面介紹的線性締合型聚氨酯增稠劑,還有梳狀締合聚氨酯增稠劑。所謂梳狀締合聚氨酯增稠劑是指每個增稠劑分子中間還有垂掛的疏水基。

  疏水改性氨基增稠劑(hydrophobically modified ethoxylatedaminoplast thickener—HEAT)將特種氨基樹脂變成可接4個封端疏水基,但這四個反應點的活性是不一樣的。在正常的疏水基加量時,也只有2個接上封端疏水基,這樣合成的疏水改性氨基增稠劑和HEUR沒有多大區(qū)別。當然,這也是一種梳狀增稠劑。這種疏水改性氨基增稠劑能防止配色時因加入色漿,帶入大量表面活性劑和二醇類溶劑,而造成涂料粘度下降問題。原因是強疏水基能阻止解吸以及多疏水基有強締合作用。疏水改性聚醚增稠劑(HMPE)性能與HEUR相似。還有一類改性聚脲增稠劑的增稠機理是既有氫鍵的作用,也有端基的締合作用。與一般增稠劑比較,它的防沉降和抗流掛性能好。根據端基的不同極性,改性聚脲增稠劑可分為三種:低極性聚脲增稠劑、中極性聚脲增稠劑和高極性聚脲增稠劑。前二種用于溶劑型涂料增稠,而高極性聚脲增稠劑既可用于高極性溶劑型涂料中,也可用于水性涂料增稠。

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