乳胶漆中缔合型增稠剂与分散剂的合理搭配

1、!现代涂料与涂装 !#$ %#引言众所周知， 增稠剂、 分散剂是乳胶漆中 ! 种必不可少的重要助剂，它们的搭配组合是否合理直接影响乳胶漆的性能。增稠剂有水相增稠剂和缔合型增稠剂 !种，其中缔合型增稠剂对分散剂较为敏感。笔者通过大量的试验，总结了缔合型增稠剂与分散剂之间的相互作用规律， 找出了合理的搭配方案。$缔合型增稠剂作用机理及同分散剂的相互作用缔合型增稠剂分为疏水改性碱溶胀增稠剂和非离子型聚氨酯增稠剂 ! 种。疏水改性碱溶胀增稠剂结构见图 &。 其作用机理有以下两方面： !羧酸骨架在酸性条件下卷曲在一起， 黏度很小， 当加入到碱性环境当中， 羧酸骨架伸展膨胀， 吸收大量的水分， 使

2、水的流动受到限制， 致使乳胶漆体系中的水相增稠； 其分子支链上具有疏水改性的表面活性剂支链，这些支链在乳胶漆体系中既可互相缔合也可与体系中的表面活性剂、颜填料和乳胶粒子表面的疏水基团缔合，相互搭接形成立体网状结构，使乳胶漆的黏度增加。上述缔合作用达到动态平衡，使整个乳胶漆体系具有稳定的黏度。从结构及作用机理来看，它与体系中的分散剂存在相互作用及竞争，因分散剂的作用机理是吸附于颜填料粒子上，依靠电荷力及空间位阻等作用力使颜填料避免聚集， 稳定存在于体系当中。当分散剂的类型不同， 其吸附颜填料粒子的能力也不同，这样同疏水改性碱溶胀增稠剂的吸附作用竞争的结果不同。当它们搭配不当， 就会产生各种各样的

3、质量问题。非离子型聚氨酯类增稠剂结构见图 !。其作用机理是：非离子型聚氨酯增稠剂吸附于乳胶粒子表面， 使乳胶粒子产生膨胀软凝聚， 形成水合包覆层，增加乳胶粒子的体积，使粒子的布朗运动受阻，致使体系黏度升高。这类增稠剂的聚环氧乙烷骨架具有一定的亲水性，在通常的条收稿日期： ! ( ) ( &%乳胶漆中缔合型增稠剂与分散剂的合理搭配张朝平*广东顺德鸿昌化工集团有限公司， 广东 顺德 #!+%!,-摘要：论述了乳胶漆中缔合型增稠剂与分散剂的相互作用， 分析了不同组合对乳胶漆性能的影响， 确定了合理的搭配方案。关键词：乳胶漆；缔合型增稠剂；分散剂中图分类号：./0%$ ,文献标识码：1文章编号

4、：&) ( ,#+*!#-% ( 0 ( !%& ()*+,)-. /+.+0)12+, +3 4*+02)125 %&206,7 821&92*:7*2,; 4;,1 2, .*2+, ?)2,1*!#$% !&( ) *+,-!#$%&$2 .34 567489:75;6 ;= 94 735:?4648 573 a5b4856c 9c467 56 4def5;6 b9567 984 a5:e4a$ .3456=fe46:4 ;= a5=48467 :;dg56975;6 ;6 734 b48=;8d96:4 ;= 4def5;6 b9567

5、984 969fhi4a$ .34 849;69gf4 :;ff;:975;6 5=569f5i4a$()* +,%-#2 4def5;6 b9567j 94 735:?4648j a5b4856c 9c467涂料用助剂!#$ % 现代涂料与涂装增稠剂分散剂类型光泽 & 贮存稳定性对比率!多元酸均聚物! ( %无分层， 无沉淀， 黏度变化小$ )*#!亲水性多元酸共聚物+, ( +-无明显分层，无沉淀$ )!#!疏水性多元酸共聚物# ( -胶结干化$ -.#表 #疏水改性碱溶胀缔合型增稠剂与不同分散剂搭配性能检测结果注： !#分别为不同公司的不同品牌疏水改性碱增稠缔合型增稠剂。件下能够

6、与水形成氢键， 相容于乳胶漆体系中， 可以稳定存在。当体系中的分散剂类型不同，其与水结合的能力也不同， 这样， 同非离子型聚氨酯增稠剂的水合发生竞争的结果也不同。当两者搭配不当，就会造成增稠剂的体系相容性变差， 从而造成黏度不稳定、 分层、絮凝、 流动性差、 失光等问题， 不同类型的增稠剂对颜填料絮凝的不同作用见图 %。图 % 说明在 ! 种含有缔合型增稠剂体系中，增稠剂对颜填料絮凝作用受到体系中分散剂的影响，而含有羟乙基纤维素的体系中增稠剂对颜填料絮凝作用几乎不受分散剂的影响。不同 /01 值的分散剂对乳胶漆黏度及流动性的影响见表 +。从表 + 结果可见， 不同 /01 值的分散剂对乳胶漆黏

7、度有不同影响， 这是因为不同 /01 值分散剂的缔合作用不同2 这种缔合作用与缔合型增稠剂的缔合作用相互竞争， 结果不同， 体现在对黏度的不同影响上。综上所述，因不同类型的增稠剂在乳胶漆中的作用机理不同， 与不同类型分散剂的作用也存在差异， 所以对乳胶漆某些性能如光泽、 遮盖力、 黏度、 手感、 流动性等将产生不同影响。缔合型增稠剂受体系中的分散剂影响很大。$疏水改性碱溶胀缔合型增稠剂与分散剂的搭配将疏水改性碱溶胀缔合型增稠剂与各种不同类型的分散剂分别搭配调漆，测试乳胶漆及漆膜的性能，从中可以看出不同的搭配组合对性能的影响，结果见表 !。从表 ! 中可见，疏水改性碱增稠缔合型增稠剂对分散剂比较

8、敏感，与有些类型的分散剂是不能存在于同一体系当中的。它宜与多元酸均聚物类和亲水性多元酸共聚物类搭配使用。因为分散剂的作用机理是分散剂分子吸附于颜填料表面，利用电荷力及空间位阻作用使颜填料避免聚集，从而体系稳定存在。而疏水改性碱增稠剂的羧酸主链也可以吸附于颜填料表面，与分散剂竞争。当疏水改性碱溶胀增稠剂与疏水的多元酸共聚物类分散剂同处一个体系中时，分散剂的吸附作用不足以抵抗增稠剂分子对颜填料的吸附作用，当增稠剂吸附颜填料粒子占据主导地位时，就会造成颜填料的絮凝， 从而使乳胶漆的流动性变差， 黏度不稳定， 遮盖力下降， 光泽降低， 漆膜手感粗糙， 贮存不稳定， 甚至胶结干化， 而高酸含量的亲水性多

9、元酸共聚物及多元酸均聚物类的分散剂可以有效地抵抗增稠剂对颜填料的吸附，所以疏水改性碱溶胀缔合型增稠剂宜与高酸含量的多元酸均聚物类分散剂及亲水性多元酸共聚物搭配使用。!非离子型聚氨酯缔合型增稠剂与分散剂的搭配将非离子型聚氨酯缔合型增稠剂与各种分散剂分别搭配调漆， 性能测试结果见表 %。从表 % 中可见，非离子聚氨酯缔合型增稠剂对分散剂比较敏感，同小分子类分散剂及高酸含量的分散剂不宜互相搭配使用。这类增稠剂中的聚环氧乙烷骨架具有亲水性， 在通常情况下， 可与水形成氢键， 稳定存在于体系中，当这类增稠剂与亲水的高酸含量分散剂及小分子类分散剂如磷酸盐类存在于一个体系中时， 由于分散剂的水合作用更强，

10、造成水同这些离子结合， 从环氧乙烷骨架上分离出来， 会导致增稠剂与体系的相容性变差， 缔合作用减弱， 使乳胶漆的黏度降低、分层、 失光、 流动性变差等， 所以这类增3下转第 # 页4分散剂 /01 值布鲁克黏度 & 56789:;5=? 值空白样品+, +!#+$ %+* +.+$ )+! +*$ #+ )+.$ !) )表 %不同 &( 值的分散剂对乳胶漆黏度及流动性的影响涂料用助剂!现代涂料与涂装 !#$ %项目指标外观褐色透明液体黏度&涂 杯( !# ) * + ,! - 固体含量 + .$%#表干 + /01*%实干 + 2*3附着力&划圈法* + 级*

11、!耐盐水&. 4567， 8 9*不起泡， 不脱落耐盐雾: &#. 4567( 8 9( &%# ; !* ) #. 湿度， 3 9#$ - 8#$ 复合防锈剂工业$ - ?$ 全能催干剂含量 ?.$ # - !$ 消泡剂工业$ ! - $ 流平剂工业$ ! - $ 混合溶剂工业3#$ - %$ 表 $硬膜防锈涂料的配方是通过加入 .丁醇或 ?.异丁醇可以提高闪点。%硬膜防锈涂料的配方与指标%& 配方配方见表 !。%& $指标硬膜防锈涂料的性能指标见表 %。!硬膜防锈涂料的施工在钢管厂采用自动喷涂流水线对钢管进行喷涂施工， 其工艺流程为：!喷涂室围绕钢管

12、呈 3!角( 分布有 % 个自动喷枪、 均匀喷涂； 喷涂室底部有回收槽， 回收漆液， 留待拼用； #喷涂室上方有盛漆高位槽， 冬天可以加热。(硬膜防锈涂料的发展硬膜防锈涂料的发展方向应该是省能源、无污染。所以!使用高固体分、低黏度的树脂、减少溶剂的污染。推广无溶剂涂料，如紫外光固化涂料； #实现水性化。选择防锈性能好的乳液或水性树脂， 如室温自交联的乳液或树脂，同时配套好的水性防锈剂。$在施工线的改进上，可改为静电喷枪喷涂， 以减少漆液损耗。另外，喷涂后再增加一道干燥工序，促进快干固化， 这对于水性涂料的加速表干和充分交联尤为重要。)结语硬膜防锈涂料的生产满足了市场的需求，具有较好的技术性能和

13、经济效益， 可广泛用于黑色金属、 有色金属和合金材料的防锈保护， 特别是石油管、 船舶管及型钢、 板材等各种出口金属材料的防腐涂装。今后， 应进一步开发新品种， 改进施工线， 向无溶剂和水性化方向发展。参考文献：:3a( 4$ 4bcde1 ef 57$ g$ h$ 6$ a$ 3=3( 8=%( #$:!吴宗汗 $ 硬膜快干防锈涂料的研制 :g $ 中国涂料， !，&*： !# i !8$:%新井哲三 $ 防锈管理， 3=?， !8， &3*： !=$:欧风 $ 石油产品应用技术:j$ 北京： 石油出版社， 3=?$:#赵二茹，等 $ 金属防锈研制的新进展 :gp %3$:8武利民 $ 现代涂料配方设计:j$/&上接第 8 页* 稠剂宜与低酸含量的多元酸共聚物类分散剂搭配使用。!结语综上所述，缔合型增稠剂与分散剂的搭配在乳胶漆配方体系中十分重要， 对其性能影响很大， 只有详细了解其性能特点及其所属类型， 经过大量的试验， 正确的组合才能调配出优质