G15流变性改进剂讲课稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。G15流变性改进剂-第十五章、流变性改进剂液体的流变性能，对于涂料、乳液、润滑剂和钻井泥浆等体系的制备和应用有着显著地影响，如在涂料施工和成膜过程中，若无理想的流变性能，涂膜便可能出现流挂、起皱和气泡等弊病，因此其中需要加入流变性改进剂，如流变剂、流平剂和防缩孔剂等，使涂料涂料体系具有独特的稳定结构，形成有触变性的稳定的颜料分散体系，以控制流挂，保持优良的流平性，防止颜料沉降。15.1流变剂1、定义：凡能赋予涂料触变性、防止贮存时颜料的沉淀，或使沉淀软化以提高再分散性物质称为流变剂。2、分类：根据化学结

2、构分为：无机类流变剂，有机金属化合物和有机类流变剂。流变剂适用范围无机类硫酸钡氧化锌碱土金属氧化物碳酸钙氯化锂硫酸钠硅酸镁气相二氧化硅水玻璃胶态二氧化硅丁苯橡胶硅橡胶不饱和聚酯聚氨酯、PVC密封胶辐照固化树脂水性油墨水性清洁剂环氧树脂、氯化异戊二烯橡胶、聚酯树脂聚氨酯混合物，环氧沥青涂料织物涂料无机硅酸盐漆料、乳胶漆和密封料、水性清洁剂有机金属化合物硬脂酸铝烷醇铝钛螯合物铝螯合物氯化橡胶聚酯乳胶漆乳胶漆有机类有机膨润土氢化蓖麻油氢化蓖麻油/酰胺蜡纤维素衍生物异氰酸酯衍生物羟基化合物丙烯酸乳液丙烯酸共聚物聚乙烯醇纤维素酯聚酯、醇酸漆、环氧树脂、氯化橡胶、氧化沥青氯化橡胶长油醇酸树脂乳液、PVC型

3、溶胶、水性油墨氯丁橡胶粘合剂、聚酯、聚氨酯、辐照固化丁二烯橡胶醇酸树脂分散体乳胶漆乳胶漆醇酸本课程重点介绍有机类流变剂15.1.1涂料的流动性与流变剂的作用原理：1、流变学基本概念一个理想固体，在施加外力时产生弹性形变，一旦除去外力，又完全恢复原形态。一个理想的流体，在外力作用下产生不可逆的形变，释去外力后不能恢复原状，只有少数液体的流动性能近似于理想液体；而大多数液体显示出介于液体和固体之间的流动性能，它们或多或少是具有弹性且粘稠的，涂料就是典型的呈现这种性质的液体。流变学是一门描述物体在外力作用下产生流动和形变规律的学科，由剪切应力、剪切速率和粘度三个因素构成。（1）剪切应力：作为流变模型

4、，可将液体看成多层极薄液层堆积而成的长方体，它们充满在两块平行板之间，其底板固定不动，其它各层是能移动的。在面积为A的液体顶板上，以切线方向施加力F时，液体就接连的被拉向倾斜，这个单位面积上的拉拽力称为剪切应力，以符号表示=F/A剪切应力即作用于物体单位面积切线方向上的力。（2）剪切速率：当顶板在力F作用下以切线方向移动时，由于内聚力的作用，其下层的液体随之移动，然后一层接一层的拉拽，直到固定底板。从底板向上，相对于每一个微小厚度dx有一微小的速度增加dv，其比值dx/dv在流体的任何部分都相等，称为剪切速率，用D表示。D=dv/dx=V/x（3）粘度：剪切应力与剪切速率之比称为绝对粘度，用表

5、示；绝对粘度与流体密度之比称为运动粘度，用v表示。F/A=；v=/v/x粘度随着温度、剪切应力、剪切速率和剪切历程等的变化而变化。（4）流体特性曲线和粘度特性曲线：以为纵坐标，D为横坐标，得到的是流动特性曲线；以为纵坐标，D为横坐标，得到的是粘度特性曲线2、非牛顿型液体的流动当一种液体的粘度随着剪切速度或时间的变化而变化，该液体即为牛顿型流体。根据粘度变化趋势的不同，可分为假塑性流体，膨胀型流体，触变型流体和震凝型流体，各类非牛顿型流体的变化趋势见下表：剪切条件粘度变化下降上升剪切速度上升假塑性（剪切稀化）膨胀型（剪切稠化）恒定剪切速度，增加剪切时间触变型震凝型（1）假塑性流体假塑性流体是粘度

6、随着剪切速率的增加而降低的液体，也称之为剪切变稀或剪切稀化流体。其流动和粘度特性曲线见图：假塑性流体的流动特性曲线（a）和粘度特性曲线(b)许多高聚物溶液和熔融体都属于假塑性流体。（这个特性很有用，如涂料刷涂时因为速度快，特别是喷涂时粘度小，容易操作，静止时粘度增大，不易流挂）（2）膨胀型流体：膨胀型流体是粘度随着剪切速率的增加而上升的液体，也称之为胀塑型流体，表现为剪切稠化。其流动和粘度特性曲线见图：假塑性流体的流动特性曲线（a）和粘度特性曲线(b)多数高分子的分散体、固体含量高的悬浮液、淀粉、高分子凝胶等属于膨胀型流体。（3）触变性流体：触变性流的粘度不仅随剪切速率的变化而变化，而且在恒定

7、的剪切速率下，也随着时间的推移而下降，并达到最低值；当剪切力停止作用时，粘度逐渐回升，但是，由于原始结构已破坏，必须经过一定时间，粘度才能恢复到原始值。一些高分子凝胶和乳胶漆通常属于此类流体。（如，锚固胶顶部固化时需要触变性）（4）震凝型流体：震凝型流体与触变性流体的流动行为恰恰相反，故也称为反触变性流体。即在一定剪切速率下，其表观粘度随时间的推移而增加，并达到一个最大的平衡值，达到平衡的时间一般需要几分钟或几个小时；若停止剪切作用，可较快地恢复到最初的粘度值。其剪切速率-粘度曲线图与触变性流体的粘度特性曲线图相似。实际生产中，震凝型流体极为罕见。3、流变剂作用原理：流变剂是使涂料在低剪切速率

8、下建立起触变结构的添加剂。其作用过程是在无剪切力或极弱剪切力下，流变剂在涂料内部形成疏松的凝胶网络，为了破坏该结构，并使之流动，必须施加外力。当这个力超过该涂料的屈服值（如施工）时，其内部结构遭到完全破坏，涂料变为极易流动的流体而便于流平；到了一定阶段，湿膜内部又缓慢地恢复疏松结构，使涂料难以流动，从而防止流挂。15.1.2常用的流变剂有机膨润土：是以蒙脱土为主要成分的粘土状物质的总称。具有膨润性、粘性、粘接性、阳离子交换性等很有价值的性质。氢化蓖麻油：蓖麻醇酸（12-羟基-9-十八碳稀酸）加氢产物。具有改善颜料悬浮性，控制流挂而不损失流动和流平性，不泛黄，稳定性好，不影响涂料性能。聚乙烯蜡及

9、其氧化物：分子量1500-3000的聚乙烯与少量极性单体的共聚物。流变剂同时具有消光剂、耐刮耐磨改进剂、增滑剂、防粘连剂等性能。触变性树脂：由二聚酸与多胺制得的聚酰胺树脂与干性油或醇酸树脂的混合物。15.2增稠剂定义：增稠剂是能够赋予水基乳液或水性分散液等体系良好的触变性和适当的稠度，从而满足其在生产和贮存、使用过程中的稳定性能和应用性能等多方面要求的物质。分类：作用机理：1、触变性的电荷理论：分散体系中胶粒表面的电荷使得粒子有序排列。排列程度不同，体系触变性的强度也不同，如P453图15-18（A图）所示。由于排成直线需要一定时间，故粒子见完全的定向排列不可能瞬间完成（B图）此时，粒子变得无

10、约束，且相互扰乱，体系粘度也会下降。当体系剪切作用去除后，在电荷力作用下，趋向于粒子间的有序排列，粘度上升，由此，乳化体系产生了触变性。2、乳状体系粘度的调节：通常增稠剂分子的支链与颜料及乳胶粒子相互缠绕，发生交联而产生网络结构，使体系具有结构粘度。若增稠剂分子的支链上连接有非离子表面活性剂，它们在水中互相缔合形成许多微胞，同时还会与体系中其它组分，如疏水型表面活性剂、颜料和乳粒等的疏水端缔合，形成更多的微胞。这种缔合的疏水支链能互相转换位置而使微胞处于不断变化状态。这些微胞结构不论在高或低的剪切力作用下，都不易断裂，从而使体系具有稳定的粘度。15.3流平剂定义：能克服刷涂时的刷痕、喷涂时的桔皮、滚涂时的滚痕、干燥过程中的缩孔、针孔、流挂等流平性不好的缺陷的助剂称为流平剂。有时将其分为流平剂和防缩孔剂。流平剂属于改进涂膜表面质量，提高装饰性的助剂。在一些新型高档涂料（如聚氨酯涂料、交联固化环氧类涂料、乳胶型涂料、粉末涂料等）生产中，易于产生流平性不良的问题，由于这些涂料开发较晚，所以流平剂的开发和应用，大多见于近十多年的文献中。类型：醋酸-丁酸纤维素纤维素经醋酸或丁酸处理后，与丁酸、丁酐、醋酸、醋酐混合液在催化剂（如硫酸、过氯酸-硫酸和过氯酸-磺酰醋酸）存在下，进行混合酯化而得到。聚丙烯酸酯类有机硅树脂类15.4流变性改进剂的