涂料的后增稠问题和解决方案

1 涂料的后增稠问题和解决方案 罗门哈斯大中华技术中心罗门哈斯大中华技术中心罗门哈斯大中华技术中心罗门哈斯大中华技术中心 林涛林涛林涛林涛 2 涂料后增稠定义 涂料制备后粘度在储存过程中不断 变化的现象 涂料后增稠分类 粘度平衡过程所引起的可预测后增稠 体系稳定性所引起的不可预测后增稠 3 粘度平衡过程导致的后增稠 4 粘度平衡过程导致的后增稠 羟乙基纤维素HEC增稠机理羟乙基纤维素HEC增稠机理 H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O 巨大的水合体积 (分子量: 10万巨大的水合体积 (分子量: 10万 100万)100万) 增稠效率取决于分子量和极性基团的水合程度增稠效率取决于分子量和极性基团的水合程度 5 纤维素增稠剂的水合影响因素纤维素增稠剂的水合影响因素 粘度平衡过程导致的后增稠 6 粘度平衡过程导致的后增稠 纤维素增稠剂的水合过程纤维素增稠剂的水合过程 ?充分搅拌条件下粘度在18小时内达到平衡 ?粘度平衡主要取决于溶解速度（水合过程） ?粘度平衡速度的改善 涂料生产过程中适当提高pH 值 涂料打浆过程中添加 可以考虑纤维素溶液 7 乳胶颗粒乳胶颗粒 乳胶颗粒乳胶颗粒 乳胶颗粒 疏水基团 乳胶颗粒 疏水基团 缔合型增稠剂增稠机理缔合型增稠剂增稠机理 粘度平衡过程导致的后增稠 粘度平衡过程导致的后增稠 缔合型增稠剂的粘度平衡过程缔合型增稠剂的粘度平衡过程 9 缔合型增稠剂的粘度平衡过程缔合型增稠剂的粘度平衡过程 粘度平衡过程导致的后增稠 ?通常粘度平衡过程慢于纤维素增稠剂 ?粘度平衡过程依赖于其它组分 ?粘度平衡速度的改善 对于缔合型增稠剂，建议使用前稀释 适当延长搅拌时间，加快粘度平衡过程 涂料打浆过程中添加 10 粘度平衡过程导致的后增稠 粘粘粘粘 度度度度 剪切速率剪切速率剪切速率剪切速率/ /时间时间时间时间 触变性触变性触变性触变性 剪剪剪剪 切切切切 剪剪剪剪 切切切切 回回回回 复复复复 回回回回 复复复复 11 粘度平衡过程导致的后增稠 解决方案 ?粘度平衡过程具有重复性和可预测性 ?根据体系粘度平衡过程的粘度变化，适 当调整涂料的初始粘度 12 体系稳定性所引起的后增稠 ?乳液絮凝 ? 颜填料絮凝 ? 其它 13 体积限制絮凝 纤维素醚类增稠剂的增稠作用 体积限制絮凝 纤维素醚类增稠剂的增稠作用 水 水 体系稳定性所引起的后增稠-乳液絮凝 14 体系稳定性所引起的后增稠-乳液絮凝 纤维素增稠剂分子量的影响纤维素增稠剂分子量的影响 分子量用量分子量用量 wt. % KU粘度粘度ICI 粘度粘度 62,0001.848911.80 109,0001.517951.80 434,0000.680951.35 715,0000.511961.10 1,080,0000.384950.30 Kroll & Kleinlein, 1986 15 纤维素醚类增稠剂的增稠效果纤维素醚类增稠剂的增稠效果 增稠前增稠前增稠后增稠后 ? 乳液增稠前后的电子显微照片乳液增稠前后的电子显微照片 体系稳定性所引起的后增稠-乳液絮凝 16 缔合型增稠剂增稠作用缔合型增稠剂增稠作用 水相中结构 与乳胶颗粒作用 胶束结构 水相中结构 与乳胶颗粒作用 胶束结构 乳胶颗粒乳胶颗粒 体系稳定性所引起的后增稠-乳液絮凝 17 缔合型增稠剂的增稠效果缔合型增稠剂的增稠效果 增稠前增稠前增稠后增稠后 ? 乳液增稠前后的电子显微照片乳液增稠前后的电子显微照片 体系稳定性所引起的后增稠-乳液絮凝 18 体系稳定性所引起的后增稠-乳液絮凝 HEUR增稠剂的桥式絮凝增稠剂的桥式絮凝 表面活性剂用量表面活性剂用量 HEUR 增稠剂用量增稠剂用量 桥式絮凝桥式絮凝 体积限制絮凝体积限制絮凝 桥式絮凝桥式絮凝体积限制絮凝体积限制絮凝 19 体系稳定性所引起的后增稠-乳液絮凝 20 Primal AC 808 推荐配方 原料名称原料名称重量重量原料类型原料类型 高速分散高速分散 水140.00 稀释剂 乙二醇30.00 助溶剂 KATHONTMLXE1.00 罐内防腐剂 Tego Foamex 8001.20 消泡剂 Triton CF-102.00 表面活性剂 OROTANTM11244.20 分散剂 ROCIMATM3617.00 干膜杀菌剂 Natrosol 250 HBR2.00 增稠剂 Natrosol 250 MBR 0.50 增稠剂 氨水 (28%)0.10 pH调节剂 Tiona RCL-575110.00 钛白粉 700目重钙185.00 填料 小计483.00 21 体系稳定性所引起的后增稠-乳液絮凝 解决方案解决方案 ?纤维素 谨慎使用超高分子量纤维素增稠剂 适当降低纤维素增稠剂用量 ?HEUR增稠剂 选择适当增稠效率的增稠剂 调节表面活性剂、增稠剂用量,避免絮凝区域 ?乳液稳定性改善 pH 、表面活性剂等 体系稳定性所引起的后增稠-颜填料絮凝 理想的颜料分散理想的颜料分散 ?分散剂的正确选择 ?最佳分散剂用量的确定 ?分散剂与增稠剂的配合使用 23 小分子分散剂小分子分散剂 理想的颜填料分散 ?胺类胺类AMP (2-氨基-2-甲基-1-丙醇 ) DMAE (二甲基-1-氨基-1-乙醇) ?磷酸盐类磷酸盐类KTPP (三聚磷酸钾) TSPP (三聚磷酸钠) ?羧酸类羧酸类柠檬酸 优点优点成本低 良好的初始分散效果 缺点缺点长期分散稳定性差 24 理想的颜填料分散 高分子类分散剂高分子类分散剂 CO O CO O CO O CO O CO O CO O 多元酸均聚物多元酸均聚物多元酸均聚物多元酸均聚物 OrotanOrotanTM TM 快易快易快易快易 多元酸共聚物多元酸共聚物多元酸共聚物多元酸共聚物CO O CO O CO O RRR 亲水型亲水型OrotanOrotanTM TM 11241124 疏水型疏水型OrotanOrotanTM TM 731A731A 理想的颜填料分散 最佳分散剂用量的确定最佳分散剂用量的确定 ?用颜填料和水制成浆料 ?每次在浆料中滴入0.05%左右分散剂 (基于颜填料重量比例)并测量粘度 ?达到最小粘度后再做三次滴加 ?作出粘度对分散剂用量的曲线图 理想的颜填料分散 粘度（厘泊） 分散剂用量 粘度（厘泊） 分散剂用量 (基于颜填料重量的百分数基于颜填料重量的百分数) L型曲线最佳 理想的颜填料分散 最佳分散剂用量的确定最佳分散剂用量的确定 ?最小分散剂用量和最佳分散剂用量 ?颜填料粒子表面持续的吸附与解吸附作用 ?一般建议: 最佳分散剂用量最佳分散剂用量 =最小分散剂用量的最小分散剂用量的150%至至200% (准确用量应根据遮盖力、着色力和光泽来确定) 理想的颜填料分散 分散剂用量对涂料稳定性的影响分散剂用量对涂料稳定性的影响 天数天数 0 7 28 42 分散剂用量分散剂用量 粘度（泊）粘度（泊） 最小用量 19 77 104 112 最小用量 X 2 21 21 21 21 理想的颜填料分散 最佳分散剂用量的确定最佳分散剂用量的确定 0 200 400 600 800 1000 00.20.40.60.8 粘度粘度cp RCL-575 R-HD 2 分散剂分散剂 % 颜料颜料 R-HD2 RCL-575 Orotan 731A 0.82% 0.75% 理想的颜填料分散 分散剂用量对涂料光泽的影响分散剂用量对涂料光泽的影响 10 15 20 25 30 35 40 25%50%75% 20o 60o光泽光泽 超出最小分散剂用量的超出最小分散剂用量的% R-HD2/Oroton 731ARCL-575/Oroton 731A 31 分散剂与增稠剂的配合使用分散剂与增稠剂的配合使用 32 分散剂与增稠剂的不良搭配分散剂与增稠剂的不良搭配 症状 :症状 : 絮凝、返粗, 粘度不稳定(上升) 微观分层 流动性变差 遮盖力下降 光泽下降 33 HASE 类增稠剂与分散剂的搭配 (分子量: 几万(分子量: 几万 几十万)几十万) COO COO CO O CO O CO O CO O CO O CO O 多元酸均聚物多元酸均聚物多元酸均聚物多元酸均聚物 疏水改性碱溶性乳液型增 稠剂(HASE)的羧酸主链与 分散剂竞争颜填料表面可 供吸附的位置。如果增稠 剂粘附在颜填料上，就会 造成桥式絮凝。 多元酸共聚物多元酸共聚物多元酸共聚物多元酸共聚物 CO O CO O CO O RRR (分子量: 几千(分子量: 几千 几万)几万) 34 HASE类增稠剂与分散剂的不良配合HASE类增稠剂与分散剂的不良配合 - - - - - - - - - - - - 乳液 乳液 - - 颜料 颜料 多元酸共聚物分散剂多元酸共聚物分散剂多元酸共聚物分散剂多元酸共聚物分散剂 如如如如OrotanOrotanTM TM 731A731A HASE类增稠剂HASE类增稠剂 后果：后果： 粘度不稳定 流动性差 光泽降低 35 HASE类增稠剂与分散剂的正确配合HASE类增稠剂与分散剂的正确配合 - - - - - - 多元酸均聚物分散剂多元酸均聚物分散剂多元酸均聚物分散剂多元酸均聚物分散剂 如：如：如：如：Orotan Orotan 快易快易快易快易 - - - - - - - - - - - - - 乳液 颜料 - - - - 乳液 HASE类增稠剂HASE类增稠剂 解决方案：解决方案： 使用多元酸 均聚物分散剂 OrotanTM快易TM 36 聚氨酯 类增稠剂与分散剂的搭配 CO O CO O CO O CO O CO O CO O 多元酸均聚物多元酸均聚物多元酸均聚物多元酸均聚物 离子强度高离子强度高 CO O CO O CO O RRR 多元酸共聚物多元酸共聚物多元酸共聚物多元酸共聚物 离子强度低离子强度低 聚氨酯增稠剂的聚环氧乙烷骨架具有亲水性，在通常条件下能与水形成氢 键。但如果暴露在高浓度离子环境中，水喜欢与它们结合更胜于聚环氧乙 烷。因此，骨架开始脱水，使增稠剂不能溶解 聚氨酯增稠剂的聚环氧乙烷骨架具有亲水性，在通常条件下能与水形成氢 键。但如果暴露在高浓度离子环境中，水喜欢与它们结合更胜于聚环氧乙 烷。因此，骨架开始脱水，使增稠剂不能溶解 37 实验演示实验演示实验演示实验演示 ACRYSOL 2020NPR + + 多元酸均聚物多元酸均聚物多元酸均聚物多元酸均聚物 分层分层 ACRYSOL 2020NPR + + 多元酸共聚物多元酸共聚物多元酸共聚物多元酸共聚物 均相均相 38 分散剂与聚氨酯类增稠剂的不良配合分散剂与聚氨酯类增稠剂的不良配合 症状：症状： 分水絮凝、流动性变差、光泽降低分水絮凝、流动性变差、光泽降低分水絮凝、流动性变差、光泽降低分水絮凝、流动性变差、光泽降低 对策：对策： 改用羧酸共聚物如改用羧酸共聚物如改用羧酸共聚物如改用羧酸共聚物如OrotanOrotanOrotanOrotanTM TM 731A731A731A731A，其低酸含量其低酸含量其低酸含量其低酸含量 可防止不利影响。减少或排除小分子分散剂如三聚可防止不利影响。减少或排除小分子分散剂如三聚可防止不利影响。减少或排除小分子分散剂如三聚可防止不利影响。减少或排除小分子分散剂如三聚 磷酸钠或离子型表面活性剂也十分有益磷酸钠或离子型表面活性剂也十分有益磷酸钠或离子型表面活性剂也十分有益。磷酸钠或离子型表面活性剂也十分有益。 39 HASE类增稠剂与不同分散剂配合使用测试结果 增稠剂分散剂类型光泽/%贮存稳定性对比率 多元酸均聚物20-30无分层，无沉淀，粘度变化小0.94 亲水性多元酸共聚物16-18无明显分层，无沉淀0.92 疏水性多元酸共聚物5-8胶结干化0.87 三个不同公 司的三个 HASE类增 稠剂 HEUR类增稠剂与不同分散剂配合使用测试结果 0.92-0.95无分层21-25疏水性多元酸共聚物 0.88-0.90略有分层19-23亲水性多元酸共聚物 0.75-0.88分层19-22多元酸均聚物 0.78-0.85分层10-14小分子磷酸盐类 三个不同公司 的三个HEUR类 增稠剂 对比率贮存稳定性光泽/%分散剂类型增稠剂 40 分散剂与增稠剂的配合使用分散剂与增稠剂的配合使用 250HBR ASE-60 多元酸均聚物 分散剂 多元酸均聚物 分散剂 OROTANTM快易快易TM Orotan 1124 Orotan 731A HASE 类增稠剂类增稠剂 TT-935 TT-615 RM-7 DR类类 聚氨酯 类增稠剂 聚氨酯