水性涂料中增稠剂的选择及其应用

1、水性漆中增黏剂的选择及其应用从制造到成膜，乳浊液涂料由制造、储藏、施工、平整4个过程组成1。 涂料体系对黏性系数的要求因工艺而异。 例如在乳浊液涂料的储存期间中，需要长期保持高的低剪切黏性系数，阻止分散粒子在重力作用下沉降，避免涂料层对“罐开效果”产生不良影响的施工过程中，黏性系数适度，刷涂平滑， 希望保证一定的成膜厚度，提高隐蔽力，施工后的黏性系数在短时间内恢复，有利于涂膜的平整，平整后的黏性系数迅速恢复到很高，必须防止下垂。 由于乳浊液涂料在不同过程中受到的剪切力不同，对黏性系数的要求是用不同剪切速度对黏性系数的要求。 变动乳液浓度和墙面漆中其他固形物浓度可调节黏性系数，但调节范围非常有限

2、，通常可通过添加增黏剂的方法解决。 增黏剂是增加系统黏性系数的助剂，以低剪切速度增加系统黏性系数，以高剪切速度对系统黏性系数的影响小。 对乳浊液涂料的增粘、稳定及流变学性能，发挥了多方面的改善调节作用2 .(一)生产。 乳液聚合过程中形成保护胶体，提高乳液的稳定性。 在颜料和填料的分散阶段，提高分散材料的黏性系数，有利于分散。(2)储藏。 将乳浊液涂料中的颜料、填料粒子复盖在增黏剂的单分子层上，增加黏性系数，改善涂料的稳定性，防止颜料的下陷、水分离。 其冻融性及机械性能提高。(3)施工。 调节了乳浊液涂料的粘稠度，显示出良好的触变性，小萝莉涂层和刷涂的高剪切率，黏性系数降低，不费力。 油漆作后

3、，如果没有剪断力，恢复原来的黏性系数，厚膜不会下垂，涂涂膜剂时不会下垂，小萝莉油漆作时不会飞散。 另外，涂膜的脱水速度慢，可以增大一次油漆工面。1增稠剂的分类用于墙面漆的增黏剂按其组成分为无机增黏剂类、细胞里肌肉类、多亚克力酸类、聚氨酯材料类4种。 根据增黏剂和胶乳粒子中各种粒子的作用关系，可分为缔合型和非缔合型，如图1所示3。图1增稠剂的分类1.1电池里肌肉增黏剂(HEC )20世纪50年代以来，小区里肌肉类增黏剂是最重要的流变学助剂，主要品种有羟甲基纤维素、羟乙基小区里肌肉、羟丙基里肌肉等，目前应用最广泛的羟乙基小区里肌肉。 小区里肌肉类增黏剂具有以下优点增粘效率高。 由于增黏剂品种林林总

4、总，可以满足对增粘效率的任何要求，特别是对水相的增粘有效。合得来。 现代乳浊液涂料配方对不超过其数量的其他成分具有较高的系列化相容性。 与非小区里肌肉类增黏剂相比，使用小区里肌肉类增黏剂对处方的变化有较大的选择。储藏稳定性好。 老化和多年的经验表明，细胞里肌肉型增黏剂增稠的雪花膏涂料贮存稳定性优异。 随机配置的乳浊液涂料，不管放置多久，pH无论如何，都保持均匀的黏性系数和颜料的浮游状态。防止逆流。 涂布过程中产生的应力破坏了增黏剂和水之间形成的水合层，涂布结束后乳浊液涂料的黏性系数迅速恢复，流动被防止。黏性系数的pH值稳定性。 用细胞里肌肉类增黏剂增粘的乳浊液涂料，黏性系数在大的pH范围(31

5、1 )内稳定。 pH小于3时，有可能引起水解作用的pH超过1.1时，特别是在高温下发生氧化，黏性系数有可能降低。 然而，在正常的pH范围内，小区里肌肉增黏剂具有优异的黏性系数稳定性。降低附着力。 小室里肌肉类增黏剂是成膜物质，与乳胶一体。 只要乳胶选择正确，乳胶用量就能很好地复盖颜料颗粒，小室里肌肉型增黏剂不损伤附着力。但是，小区里肌肉增黏剂的使用也存在很多缺点，主要由以下几点来表示。流平性。 HEC增粘的墙面漆在剪切应力的作用下，增黏剂和水之间形成的水合层被破坏，涂布完成后水合层的破坏立即中止，黏性系数很快恢复，可以防止下垂，另一方面，黏性系数很快恢复，涂料没有经过一盏茶的时间，残留了刷痕和

6、滚痕。溅射性。 高速辊油漆作施工时，辊和基材的出口间隙经常发生涂料的小粒，在被称为雾化的手动低速辊涂布的情况下被称为溅射。 涂料粒子的产生不仅会引起涂层的外观，还会引起环境问题。 在辊涂中涂料被拉伸成为丝状、薄条，在出口间隙压力降低，根据情况，压力比涂料中的液体汽化压力低，液体气化成为空洞，进一步拉伸后成为线，最终成为小液滴4。 辊涂的可溅射性研究认为，随着增黏剂对分子质量的增加，墙面漆的可溅射性增加。 HEC增黏剂由于相对分子量大，容易引起飞散5。涂料稳定性的影响。 通常的电池里肌肉增黏剂由于亲水性与乳胶粒子的吸附少，即使有一定的吸附也容易被配合中的界面激活剂置换。 因此，在水相中游离，有可

7、能引起乳胶粒子的凝集和相分离，这可以用限制溶解或减溶反应历程说明。 当乳胶粒子的间隔小于HEC分子的螺旋直径时，HEC分子被从粒子间挤出，聚合物的局部浓度形成过于不平衡的渗透压，压差将乳胶粒子挤碎。 最终导致油漆桶发生大规模的相分离，上层清扫液含有丰富的增黏剂，发生脱水收缩现象。 乳胶粒子的凝聚降低了涂膜的光泽，增加了涂膜的多孔性，所以耐水性、耐腐蚀性差。抗霉菌性。 细胞里肌肉增黏剂为天然高分子化合物，易受霉菌攻击，分解成单糖，降低黏性系数，严重影响生产过程卫生条件。细胞里肌肉增黏剂和防水改性细胞里肌肉型增黏剂(HMHEC )是涂料中使用最广泛的增黏剂种类6。 经拒水改性的池里肌肉醚类(HMH

8、EC )与水的氢键有一定程度的拒水缔合，改善了HEC的性能7。 细胞里肌肉和其他多糖体增稠剂多为粉状形式，应用常常与颜料一起研磨成颜料拉力赛。 随后添加，电池里肌肉和其他无机粉状增黏剂会给涂料带来很多问题。 作为液体商品发货的HEC和HMHEC产品便于涂料的生产。1.2防水改性丙烯酸酯系增黏剂(HASE )亚克力酸酯类化合物类增黏剂多为阴离子型，使用时特别需要考虑以下两个问题 8，9 :感受性。 这种增黏剂主要是通过碱性条件下解离的羧酸络离子的静电斥力将螺旋状分子链拉长成棒状使其增粘，因此其增粘效率对pH有很大的依赖性。 pH值不足6时，HASE不能溶于水，pH值在7以下时，不能使一盏茶表现出

9、增粘性能。 由于墙面漆在储藏过程中有pH下降的倾向，所以加入缓冲剂将pH调整到88.5，使pH不在7.5以下。耐水性、耐酸碱性的影响。 碱溶解或膨润型增黏剂为阴离子型，耐水耐酸碱性劣于HEUR和HMHEC，耐划痕性也降低，对碱敏感。 此类增黏剂含有络离子，促进涂膜的络离子运输，其耐腐蚀性远低于HEUR，对云同步电解质的含量敏感，因此耐水性和耐酸碱性差。1.3乌拉坦类增黏剂(HEUR )乌拉坦类增黏剂与小区里肌肉增黏剂和亚克力类增黏剂相比，具有以下优点HEUR对涂料具有良好的隐蔽力和良好的流平性相对分子量低，辊涂时不易产生长毛绒可与乳胶粒子会合，不产生体积限制摇滾乐，可使涂膜光滑，提高涂膜的光泽

10、度。 用HEUR代替HEC时，涂膜的200光泽由30%增加到40%，细粒度的有光乳液可得到50%以上的200光泽3。疏水性、耐洗稳定性、耐伤性及生物稳定性好。HEUR的非特异性缔合，由于与涂料中的乳胶粒子、颜料粒子、界面激活剂等发生作用，对配方的成分很敏感，某成分的变化可能使黏性系数发生很大变化，对涂料配方的适应性比电池里肌肉类增黏剂差。 使用HEUR作为增黏剂时，必须考虑各种因素对增粘性能的影响。 乳液的种类和粒径大小的变化会引起涂料的黏性系数变化，因此不能简单地交换涂料用乳液。2增粘机构2.1水合增粘机构胞里肌肉分子是由脱水葡萄糖构成的聚合链，通过在分子内或分子间形成氢键，还可以实现水化作

11、用与分子链的纠缠带来的黏性系数提高 2，1.0 。 胞里肌肉增黏剂溶液显示假塑性流体特性，静态时与胞里肌肉分子的支链部分纠缠的主链处于理想的无序状态，体系显示高粘性。 随着外力的增加，剪切速度梯度增大，分子与流动方向平行排列有序，相互滑动，系统黏性系数下降。 与低分子量相比，高分子量电池里肌肉的缠绕情况大，储藏时显示出更大的增粘效率。 另一方面，如果剪切速度变大，缠绕状态被破坏，剪切速度变大，原来如此，分子量对黏性系数的影响变小。 该增粘反应历程广泛应用，是因为无论使用的基材、颜料、助剂，只要选择适当分子量的细胞里肌肉，调整增黏剂浓度，就可以得到适当的黏性系数。2.2静电排斥增粘机构亚克力类增

12、黏剂包含水溶性多亚克力酸盐和碱增粘亚克力酸酯类化合物共多聚体两种。 这样的高分子增黏剂的高分子链带有相当数量的羧基化学基，加入试剂氨水和碱后，难以络离子化的羧酸化学基转化为络离子化的羧酸纳金属钍盐，结果，沿着高分子的高分子链的阴离子中心产生静电排斥作用，高分子链迅速扩张、伸长，长链和触毛使云同步在分子链之间吸收大量水分子，使溶液中的自由状态的水大幅减少。 随着大分子链的伸展和扩张以及自由状态水的减少，分子间的相互运动阻力增大，乳液增稠9。2.3缔合增粘反应历程缔合型增黏剂将疏水性单体的聚合物链引入亲水性聚合物链，使该分子表达出一定的界面激活剂性质11。 水溶液的浓度超过一定的浓度时会形成胶束。

13、 同一个缔合型增黏剂分子可以连接几个不同的胶束，该结构降低了水分子的迁移性，提高了水相黏性系数。 而且，增稠剂分子的亲水端和水分子通过氢键结合，亲油端与乳胶粒和颜料粒子结合形成网状结构，体系的黏性系数增加。 随着剪切应力的消失，其立体网状结构逐渐恢复，涂料的流平性变得容易12，该剪切应力有利于提高增黏剂与分散相粒子的缔合分子间势能、以较高的剪切速度显示较高的表观黏性系数、提高涂膜的饱满度。 增黏剂的增粘不仅可以单独作用于非络离子性细胞里肌肉增黏剂、亚克力增黏剂、乌拉坦增黏剂等某个增粘机理，还同时存在防水改性丙烯酸乳液、防水改性羟乙基纤维素等增粘机理。3增稠剂的选择和使用注意事项3.1增稠剂的选

14、择。除了考虑其增粘效率和涂料流变性的控制外，还要考虑其他因素，使涂料具有最佳的施工性能、最好的涂膜外观和最长的寿命。 常用增黏剂的性能如表1所示。3.2增黏剂的使用注意事项HEUR增黏剂是粘稠的水溶液，在其中加入二醇、二醇醚作为共溶剂，固体成分为20%40%。 共溶剂的作用是抑制会合。 不那样的话，这种增黏剂会变成相同浓度的凝胶状态。 溶剂在云同步中的存在，可以避免产品冻结，但冬天需要在温暖的后方使用。低固、低黏性系数产品操作方便，可散装运输储存。 因此，在HEUR增黏剂中，也有固体成分不同的同种产品被供给。 低黏性系数增稠剂的共溶剂含量高，使用时涂料的剪切黏性系数略低，可通过减少配方中其他部

15、位添加的共溶剂来抵消其影响。在适当的搅拌条件下，可以将低黏性系数的HEUR直接添加到乳浊液涂料中。 使用高黏性系数产品时，将增黏剂用水和共溶剂的混合物稀释后添加。 直接用水稀释增黏剂会降低产品中共存溶剂的浓度，增加会合，提高黏性系数。向混合罐中添加增黏剂，稳定缓慢，沿壁罐投入。 添加的速度不能慢到增黏剂停留在液体表面的程度，必须引入到液体中，形成围绕搅拌轴旋转的状态，但也不能快速均匀地混合增黏剂，也不能由于局部浓度过高而使增黏剂过稠或凝聚。HEUR增黏剂在其他液体成分后，乳液前放入调味汁槽中，保证最大的光泽。HASE增黏剂以乳液形式在雪花膏涂料制造过程中直接添加到涂料中，不需要事先稀释或中和。

16、 既可以在油漆作阶段作为最后的成分添加，也可以在颜料分散阶段添加，还可以在油漆作中作为最初的成分添加。 因为HASE是高酸乳液，如果添加的话，在乳浊液涂料中存在碱的话，就会争夺碱。 因此，如果HASE增黏剂乳浊液的添加速度慢且稳定，搅拌不好，则颜料分散体系和乳浊液胶粘剂在局部上变得不稳定，后者需要通过被中和的表面化学基而稳定。碱可以在加入增黏剂之前或之后加入。 之前添加的优点是，可以保证增黏剂从颜料和胶粘剂的表面夺取碱，不会发生颜料分散体系和乳浊液胶粘剂的局部不稳定现象。 之后加入碱的优点是，在增黏剂粒子被碱溶胀或溶解之前经常分散，防止局部的增粘和团块。 具体方法取决于配方、设备和制造工艺。 最安全的方法是用水稀释哈斯增黏剂，事先用碱中和。HASE增黏剂在pH约为6时开始膨胀，pH为