天津迪髙助剂培训PPT课件

Tego助剂应用技术培训讲义,杨其岳2013年12月天津,1润湿剂和分散剂1-1润湿剂和分散剂定义润湿剂，改变颜料界面性质的一种表面活性剂。润湿是一种颜料表面的置换工程当固体和液体接触時，原来的固/气界面消失，形成新的固/液界面这种现象呌润湿。实际润湿就是固体表面的吸附物被另一种新的物质所置换的过程，所以称其为固体表面的置换工程，基材润湿是润湿中的一种形式，发生在涂膜与基材的界面处。颜料润湿是浸渍润湿涉及固/气界面和固/液界面：基材润湿是润湿的一种形式，涉及三个界面：固/气、固/液、液/气界面所以又称其为铺展润湿。分散剂，改变颜料界面性质的同時，利用其具有的長链伸展基构成空间位阻戓电核吸附的双电层斥力，使颜料分散体处于稳定状态的分子量比润湿剂大的一种表面活性剂。,1-2润湿剂和润湿剂的作用1-2-1润湿剂的类别市售润湿剂大致可以分为三大类：碳氢化合物类，堀口搏介绍润湿效果与分子主链中碳的个数，分支个数及在分子中亲水基所处的位置有关。他说分子中有两个分支的要比单一的好。亲水基位于分子中间的润湿效果最佳。有机硅聚醚改性的硅氧烷。短链硅氧烷，採用聚醚端基改性效果最佳。硅的个数小相容性好，降低表面张力能力强，润湿铺展效果好，随着硅氧链增大降低表面张力能力下降，润湿铺展能力减弱，会有其他性能产生。非离子型氟碳表面活性剂，最大特点是強降表面张力，在低浓度下具有高表面活性。在有机溶剂中显示表面活性能力优于其他助剂。1-2-1-1迪高的润湿剂的类别传统型碳氢化合物类润湿剂有两种类,型：脂肪酸环氧乙烷的酯Dispers-740w、741；醇醚类化合物wet500、505、510：聚硅氧烷聚醚改性的基材润湿剂，Wet240、245、250、260、270、280、4000、4100。1-2-2润湿剂的作用各类润湿剂都可以作为颜料润湿剂使用。润湿剂能够吸附到颜料的表面上改变颜料的表面性质，使疏液的表面变成亲液的表面，。润湿剂对颜料分散体的稳定性帮助不大，但对制造高浓度色浆是有帮助的，在相同浓度下粘度比较低，从而达到提高颜料的研磨分散效率。润湿分散剂对颜料的分散稳定性是有帮助的。什么呌润湿分散剂呢？堀口博认为：碳数在某点的表面活性剂有润湿效果。实验证实碳数大于润湿点的表面活性剂虽然润湿效果下降但分散稳定性提髙。有润湿分散效果的表面活性剂就称其为润湿分散剂，迪高的Dispers740w、741w、610、610s、630、700，Wet500、505、510。甚至4100等都可以称其为润湿分散剂。润湿剂的润湿效果可以用1式表示：,润湿效率可以用式1说明。1式说明了影响润湿的诸多因素。W=krF1cosr3-1式中的rflCOS就是杨氏定理中润湿功：rsg-rsl=rlgcos-2r3是颜料二次团粒的粒子间隙。间隙越大表明粒子堆集的密度越苏松，这种粒子称之为附聚体。好润湿好分散；间隙越小说明堆积的密度越紧密，这种粒子称之为凝聚体，即不好润湿又不好分散。是粘度，越大润湿越困难，润湿与体系的粘度成反比。是二次团粒孔隙的深度，也与润湿效率成反比。实际1式是杨氏定理的修正式。杨氏定理指出，降低固/液界面張力rsl是提高润湿效率的最有效方法。降低rsl的最好办法就是使用润湿剂1-2-3基材润湿剂基材润湿剂是润湿的另一种表现形式。是降低涂膜的界面張力，增强涂膜的润湿铺展性，帮助涂料流动和流平，对基材或层间附着力有改善作用。基材润湿剂为什么会在基材与涂膜界面处,定向排布呢？松浦良平讲，润湿程度与发生润湿变化時能量变化的大小相对应。产生润湿的主要因素是固/液界面上的物质化学组成，该物质在界面上的排列密度和定向排列的状态。这段话包含四种含义：（1）润湿能量强度取决于润湿剂降低界面张力的能力，材料不同降低能力不同。（2）使用润湿剂時要根据能量需求，也就是说依据被涂物与涂覆物之间表面能差的大小来选择润湿剂。（3）润湿剂用量多少决定吸附密度，密度又决定润湿强弱。（4）润湿剂能否在固/液界面处定向吸附排布，是能否发生润湿作用的基础，为此润湿剂分子必须具有两亲化学结构。（大多数降低表面张力的流平剂不行）这段话指出如何选择润湿剂，要将涂料涂覆在低表面能的基材上時一定要选择降表面張力低的铺展润湿性好的基材润湿剂（在水性体系中最佳者是245、260、240）。润湿剂除铺展润湿外，若调整硅氧烷个数和聚醚改性量，还会滋生许多新性能：孔隙渗透性（270）、雾化性（280）、低泡性（4000、4100）等。,1-3分散剂和分散体的稳定性在定义中已经提到分散剂是一种分子量比较大的表面活性剂。其作用是保证颜料分散体稳定。本节主要阐述的是分散剂如何使分散体处于稳定分散状态？1-3-1影响分散稳定性的因素1-3-1-1颜料研磨分散过程：润湿（树脂、溶剂、助剂）、粉碎（通过机械力由集聚体变成分散体，比表面轵大量增加，新界面必须保护）、稳定（大分子量的树脂或分散剂吸附到颜料表面构成电荷排斥或空间位阻）。这些过程不是递进的可能是同时发生。所以设备、树脂类别、助剂选用及用量都是影响因素1-3-1-2吸附：简单地说有化学吸附和物理吸附。吸附的牢度和吸附形态和吸附量对分散稳定性有极大影响。1-3-1-3吸附形态：吸附形态取决于分子结构，形态决定吸附层的厚度和牢度。小分子量表面活性剂属于单点化学吸附，表面盐形成牢度大，稳定性差。大分子量表面活性剂多点极性吸附，有齿尾型尾齿尾型，牢度较好。高分子表面活性剂有吸附基和伸展基，属于多点氢键吸附，牢度强。多属于环齿尾型的。空间,位阻效应好，使用時要注意润湿剂和分散剂的比例、浓度，避免竞争吸附。1-3-1-4颜料粒径分散体系的稳定与颜料粒径大小有极大关系。涂料中的分散剂或高分子聚合物吸附在颜料粒子的表面，粒子被一层聚合物溶液包裹着这层保护层称着空间位阻。当两个带着吸附层的颜料粒子相互靠近，吸附层重叠時在重叠区域内由于溶剂被挤压排出，会产生两种力：渗透压效果或反溶剂化效果（GM）；熵斥力（GV）。两个粒子间的引力是范德华力（VA），引力与粒径的大小有关，粒径引力大颜料粒径1m200:1吸附活性物约0.005m颜料粒径粉碎至0.1m20:I吸附活性物约0.005m,由此可见吸附层厚度固定，粒径大時引力大，吸附层相对厚度变薄，排斥力是相同的情况下，稳定性变差。1-3-2Tego分散剂类型分散剂可按分子量大小划分，低分子量传统型表面活性剂。分子中具有两亲结构。依靠电荷稳定；分子量在几千不足万的大分子表面活性剂。分子量较大，可以电离即有电荷保护又有空间位阻效应；分子量在万以上甚至几万的高分子表面活性剂。不能电离，依靠吸附链段的吸附基吸附在颜料粒子表面，依靠伸展基构成空间位阻效应。由熵或焓产生的斥力使粒子达到远程排斥作用，保持了分散体的贮存稳定性。按日本说明书介绍把迪高分散剂按结构不同分成三大类直链结构依靠电荷稳定的例如Dispers650、651、655、740；具有分枝或梳状结构依靠空间位阻稳定的例如Dispers735、755、760；直链嵌段共聚依靠空间位阻（熵或焓斥力）稳定的例如Dispers710、750、670、740。另外该说明书推荐在炭黑中使用使用带伯胺（叔胺）基大分子或高,分子型分散剂例如Dispers755w760w670、710氢键吸附，有机颜料推荐使用分子中含氧化苯乙烯的大子分散剂Dispers650、651及含苯乙烯顺丁烯二酸加成物的嵌段共聚物分散剂Dispers755w、760w，这些分散剂都是依靠苯环的极性与颜料相吸的。无机颜料推荐使用Dispers755w，丙烯酸接枝梳状聚合物Dispers735、丙烯酸均聚物Dispers715w、脂肪酸环氧乙烷的加成物Dispers740w、分子中含氧化苯乙烯並导入磷酸酯的化合物Dispers651、655。这些分散剂大多能形成表面盐，锚定在粒子表面，都有双重稳定机理电荷和空间位阻。3-3色浆制作3-3-1水性无树脂色浆水+润湿剂和分散剂+颜料3-3-2水性有树脂色浆水+助剂（可不用润湿剂）+树脂+颜料3-3-3油性极性树脂色浆溶剂+分散剂+极性树脂+颜料3-3-4油性非极性树脂色浆溶剂+润湿剂和分散剂+树脂+颜料3-4润湿剂和分散剂的添加量,润湿剂和分散剂的添加量可按以下原则为基础，润湿剂的主要作用是降粘，提高研磨分散效率，用量不宜过多。否则它会优先占据颜料表面，影响分散剂的吸附，对贮存稳定性不利，分散剂最佳添加量是使颜料达到饱和吸附。这可按颜料比表面积计算或测定颜料的润湿点和丹尼尔流点来确定。EFKA推荐：无机颜料，按吸油量的10%；碳黑，按DBP吸附值的20%；有机颜料，按BET法的20-50%添加。比表面积越大添加量越多。我认为这些添加量测定法指出的加量都是颜料未粉碎前的吸附量。通过机械粉碎后要产生大量的新界面（参阅涂料助剂分散剂一节），要保护这些新界面，一是依靠树脂，再者就是要依靠分散剂。所以测出的数值还要乘上一个系数。这个系数也可称其为经验数。润湿点和丹尼尔流点测定法比较直观。但也存在乘上系数的问题。可以参照比表面积大小确定系数，但总之还是靠经验。,效,2013年11月21日鞍山七彩颜料研磨分散实验水40.085050.0050.00Dispers75711.711111.00Dispers75513.00PR-176红（七彩）37.09155黄（鞍山七彩）40.0040.0040.00Wet2451.501.50LintinNo10.810.78Foamex8100.210.250.240.24研磨一遍细度无不好不好研磨三遍粘度低低低细度0757与755比较，757降粘性优于755，研磨效果几乎两者无差别。757用量要比755少，相同的添加量757的粘度比755低得多。,水性钛白浆分（2013.3.18）（2013.4.11）（2013.4.22）（2013.11.20）水30.0069.0060.00153.5424.4026.103100(40%)7.00WD1081.201.321.323.580.6840601.802.9240506.702.6217.88Ti0260.00120.00120.00325.0072.0072.00聚醚5002.98Dispers655（85%）1.90合计100.00200.00183.94500.00该配方分散钛白尚好，但添加3100后粘度增大，研磨時不太好出浆，该粘度适合三辊磨轧浆。轧浆時添加树脂与否，对漆的光泽有影响，加树脂漆膜光泽优于未加树脂。4月11日设的配方更好，粘度适宜（比前两个配方稠但比较适宜），固含量为65.24%（前两个都是60%），助剂占钛白的3.28%（前两个分别占5%和6.68%），所用助剂少色浆成本低省钱。实践证明4060+108不能少于5%，108不能多于1%。655最好添加量2.5%,酞菁绿分散实验No1No2No.3Water62.3660.0060.00TegoDispers755最佳添加量应4060(27000)4.50是15-16%(固对固)供货形式38-40%Dispers7559.009.00WinBos4060最佳添加量应控制在Lenten1#0.641.0012-13%(固对固)供货形式的15-16.5%WetKL-2450.64研磨效率和效果与润湿剂的添加酞菁绿(国产)30.0030.0030.00量及种类有很大关系。IPG2.502.50No3研磨分散效果远比No2强粘度低合计100.00102.14100.00出磨效果快好。分散剂相同只是润湿剂种类和用量不同。,N01是维波斯国产助剂固对固12%，供货形式的15%。初期分散粘度较低出磨效果也很好到中后期粘度稍有增加，杯中磨出物有微弱絮凝现象。助剂添加量不足，最好要控制在N02是迪高助剂固对固也是12%，初期分散粘度与N01中后期相当，出磨比N01中后期还差到后期就不成流了成块状，杯中物絮凝现象很严重。No3与No2相比只是润湿剂不同，添加量不同。No3大于1%（补加了6滴），所以No3的粘度和出磨效果都比No2好得多。可见润湿剂的添加量要有方法也应科学计算。着色力N01好于N02，20g白漆加1.1g色浆1号比2号着色力强的多。,2流平剂和涂料的流动与流平涂料的流动与流平是涂料的主要性能之一。对被涂物的装饰性和保护性都至关重要。2-1影响涂料流动与流平的主要因素2-1-1涂装方法刷涂、涂就不会产生问题。2-1-2涂料的流变性（粘度）手工辊涂机械辊涂、绕线棒拉涂、都容易产生痕跡。相反反转辊涂、喷涂、淋对涂料生产和涂装都十分重要。牛吨流体有利于平面涂装却不利于立面涂装，触变流体有利于防沉、防浮色发花，但对流动和流平不利、对光泽鮮艳度有影响。2-1-3涂膜干燥方式和时间平放优于立放、时间長比时间短有利。但这些都受溶剂的三要素影响。2-1-4涂膜厚度涂膜厚度与流平有极大关系V=gt22V-流挂速度-涂料密度-涂料粘度t涂膜厚度g-重力常数。涂膜越厚流动流平越好，但流挂越严重。,涂膜流挂厚度与屈伏值成正比，屈伏值越大防流挂性越好。但流动性越差。屈伏值大粘度高，粘度髙对流动和流平不利。可用下式表示：to=so/gt。是涂膜流挂临界厚度；s。是屈伏值2-1-5表面張力表面張力大有利于流平，但对涂膜厚度有要求，表面张力低对流平不利，但对基材润湿有利，则又促进了流动和流平。2-2涂膜干燥过程中产生的表面缺陷涂料制作过程中的流变性，涂料的涂装性，涂料的成膜性都很好但在涂膜的干燥过程中会出现许多表面缺陷：2-2-1贝纳尔涡流桔皮、发花2-2-2外界污染、空气、基材。内部树脂拼配不当，溶剂揮发树脂析出，主要缺陷是缩孔。2-2-3波纹平面干燥快慢不均一。立面波纹重力及马垃哥尼作用。2-2-4反应气泡PU涂料的水造成的二氧化碳气泡，水性涂料水与树脂的水化作用，释放速度慢造成的暗泡。,2-3涂料工业的发展对涂料流动与流平提出新要求2-2-1涂料流动与流平的关系涂料流动成膜需用外力，涂膜流平需要自身的表面张力。无论流动还是流平都受粘度影响。也就是说都会受到流体流变性影响，牛吨流体流平性好，但会产生流坠，要克服流掛，要有触变性，这些是常识。新的环保型涂料对涂料的流动与流平提出了新概念，特别是基材润湿直接影响到涂料的流动和流平。这是一个伴随新型涂料的诞生产生的新问题环保型涂料共同特点是无溶剂或更替溶剂。UV涂料是以反应性的单体替换了揮发性的有机溶剂。水性涂料是以水为溶剂。高固体份涂料是减少了有机溶剂的使用量。有机溶剂表面张力低，涂料对基材有良好的润湿性。减少或更换了有机溶剂的新型涂料表面张力比溶剂型涂料高，对基材的润湿产生了困难，出现了许多用传统工艺和助剂无法解决的润湿铺展问题。所以我们在设计涂料配方时必须引入基材润湿的新概念。,2-2-2流平与润湿是矛盾的统一体，流平是流体的一种运动形式。其作用力是表面张力，表面张力越高，内缩力越强，流平性越好。润湿是表面置换工程，只有低表面張力的物质才能置换高表面张力的物质，表面张力越低，置换能力越强，润湿效果越好。润湿与流平的作用力是矛盾的！涂料若对基材有良好的润湿性，铺展能力就强，铺展能力越强，越有助于涂料流动。虽然表面张力低对流平不利，但对基材润湿是有利的，却又促进了涂料的流动，反而帮助了流平作用。流平与润湿对作用力的要来是矛盾的。但对涂膜流平而言是统一的。有人认为只要涂料的表面张力低对基材就有良好的润湿铺展性，这种观点是不可取的！关键是能降低表面张力的不仅仅是基材润湿剂，氟类流平剂可将涂料的表面张力降得很低，但其铺展性未必很好，关键是它们作用的处所。基材润湿剂在固/液界面处吸附，降低固/液界面张力。流平剂因相容受限被推移至涂膜表面，它降低涂膜表面张力。降低表面张力的处所不同，获得的效果也不相同。,表一表面活性剂降低表面张力和铺展润湿效果,上表列出四种表面活性剂剂，1、4两种是基材润湿剂，因降表面张力的能力不同，铺展润湿面积相差极为悬殊。2、3两种是表面状态控制剂。对基材几乎没有铺展润湿能力，只起表面状态控制作用。氟虽具强降表面张力的能，但其是流平剂被推移至表面处，不具降低固/液界面张力的能力。而乙氧基壬基酚却相反，它会在固/液界面处吸附定向。但因其降低界面張力能力差，所以铺展润湿性不强。这就是为什么降低表面张力最强者与最弱者铺展润湿能力相同的原因。这也证实表面张力低的涂料不一定具有良好的铺展润湿性。WetKL245是一种有机硅类的强降低表面张力的基材润湿剂。它一定会在固/液界面处吸附，又具强降界面张力的能力，所以其铺展润湿效果最佳。通过上表可以得出选择基材润湿剂的办法：第一要知道润湿剂降低表面张力的能力。第二要了解基材与涂料的表面张力差。第三通过实验確认助剂是否具备润湿铺展作用。,2-3流平剂流平剂主要功能有二个1是促进涂料的流动2是控制表面状态防止涂膜表面缺陷的产生。流平剂可以分成四大类：（1）溶剂类，高沸点強溶解力（2）树脂类，丙烯酸共聚物和均聚物，醋丁纤维素。（3）氟碳化合物，改性方法很多以非离子型居多数。（4）有机硅化合物是流平剂中应用最多最广泛的一种。2-3-1有机硅化合物的类型：2-3-1-1聚二甲基硅氧烷ATF-2、Glide482、485。2-3-1-2聚醚或聚酯改性的聚硅氧烷，聚醚改性的聚硅氧硅，例如450、100、410等有许多产品。用乙氧基和丙氧基进行改性，多数为水油两用。改性時-SI-O-m和改性链段-SI-O-n比例不同，性能有很R大差，n链越长相容性容性越好，控制能力变弱。m链越长相容性越差，,表面控制能力越好。改性位置不同，性能体现也不一样。450可能是侧链改性。410是侧链加二个端基改性。410活性比450大，防缩孔的能力比450強。410的硅氧烷链大于450，聚醚量少于450，所以450的亲水性比410强，450极易溶于水可410不太好溶于水。聚酯改性聚硅氧烷，中国地区迪高没有这类产品。该产品多用于溶剂型涂料。耐高温性比较好可达2002-3-1-3烷基或苯基改性聚氧烷这种产品多用于溶剂型涂料，耐高温，重涂性好，不稳泡，有脱气作用。Glide1484特别适用无溶剂环氧地坪涂料，抗辊痕、搭边性良好、可重涂、不稳泡。Glide420适宜罐听涂料、卷材涂料及工业涂料。可耐200-220。2-3-1-4聚醚丙烯酸酯，聚醚烷基丙烯酯改性可自由基交联的聚硅氧烷。这类产品分子中含有烯丙基，在光引发剂作用下，紫外光照射可产生游离基和树脂游离基聚合，永久锚定在涂膜表面，迪高这类产品很多性能也各异。,表二可自由基交联的丙烯酸改性硅氧烷流平剂TEGORad,表三TegoGlide流平剂亲水性硅氧烷含量相关图,从上图中可以检索到哪些特别适宜水性？哪些特别适宜溶剂型涂料？哪些特别适宜水油兼用？亲水顺序440435450432100ZG4004101484A115420；亲油性420A1151484410zg400100432450435440。通过上图还可以得知聚醚改性聚硅氧烷中硅氧烷结构是不同的。Glide100和A115是具有分枝结构的，其余的是直链的聚醚改性聚硅氧烷。2-3-1-5,有机改性聚硅氧烷的滑爽性及抗粘连效果从表四中不难看出丙烯酸类流平剂在表面上没有滑爽效果。烷基或芳基改性聚硅氧烷改性的滑爽性不如聚醚的好，滑爽性与m与n链段的比例有关，m段越长滑爽度越好，与改性物关系不大。另外与应用体系有极大关系。日本说明书介绍在丙烯酸聚氨酯涂料中450的滑爽性大于410，可是我们测得410450。我认为在水性涂料中410450。这可能与450亲水性好有。2-3-1-6紫外光固化（UV）涂料表面调整剂见表五,表四聚醚改性聚硅氧烷在丙烯酸聚氨酯清漆中的滑爽性（0.3%）,表五UV涂料表面控制剂性能介绍,3消泡脱泡剂3-1定义首先要了解什么是泡？泡沫是一种热力学不稳定的两相体系，或者说是气体在固体和液体介质中的一种分散形式，空气是分散相，液体和固体是连续相。涂料中泡沫表面积越大，体系的能量增加得越多，当泡沫破灭后，体系的总表面积大大减少，于是能量增加也相应地降低，因此，称其为热力学不稳定的两相体系。在上述对泡的定义中已经提出泡是气体分散在液体之中，是一个不稳定体系。当泡沫破裂后能量减少，体系能量有自动减少的特性，所以经時泡会减少。但要全部消除泡沫还必须使用比产生泡的活性物表面张力更低的表面活性剂。这种表面活性物就是消泡剂。消泡剂在液体中应具备渗透和扩散的能力E=rF+rint-rD-渗透系数S=rF-rD-rint-扩散系数,3-2泡沫稳定产生泡才能谈到泡的稳定，这对消泡是有益的，也就是说只有产除稳泡的因素才能达到消泡的目的。3-2-1泡必须产生在液相中纯正的单一液体不会产生泡。必须有两种表面张力不同的物质。3-2-2液相中含有活性物在含有可溶性表面活性剂的液体中极易起泡。表面活性剂在气/液界面处定向排布，降低气/液体的界面张力，使气体的分散得以稳定。所以产生泡的活性物表面张力越低泡越难消除。3-2-3Marangoni效应可以使活性物由低表面张力地方向高表面张力地方移动。使受损的泡沫得到修复。消泡剂必须能阻断马垃格尼效。3-2-4有凝胶状表面层形成泡沫的膜层凝胶化，破泡的几率就减少另外如果形成泡沫的表面活性剂之间能够形成紧密结合，例如质子交换形成氢键结构，泡沫膜粘性增大，泡沫稳定性极強，泡沫难消。这只是泡沫难消的一种。,3-3消泡剂的类型3-3-1消泡剂破除浮在表面上的泡沫。3-3-2脱泡剂脱出体系内微泡的添加剂。主要有以下两种表现象：定向排列在气/液界面处，因与树脂不相容受限被迫溢出。被脱泡剂包裹的两个小气泡相遇，由于极性相同，融为大泡，浮力增强上升速度加快。3-3-3溶泡剂溶解体系中的微泡。其机理可用杨-拉普垃斯公式说明：PIN=PEX+2/rPIN-泡内压；PEX-泡外压；-界面张力；r-泡半径从上述公式中可以看出气泡内的压力要比周围液体压力大，而且气泡越小压差越大，一般10-20m之间的小气泡内部压力可能比外部压力大10-15%。这就导致小气泡向外排气，越排越小，越小压差越大，直致小气泡完全溶解。如果大小微泡相碰，小微泡压力比大微