淺析溶劑型涂料流變助劑的應(yīng)用與發(fā)展

　　一、引言

　　涂料助劑作為涂料生產(chǎn)的添加劑，不僅在生產(chǎn)和加工過程中起著重要作用，而且還賦予涂料產(chǎn)品特殊的性能。助劑也已經(jīng)成為當(dāng)今涂料生產(chǎn)中不可或缺的組成部分。

　　二、流變助劑的作用及特性

　　流變助劑不僅會(huì)影響涂料的表觀粘度，且對(duì)涂料的觸變性影響極大。涂料屬于觸變性流體，即隨剪切速率增大和剪切時(shí)間延長，體系黏度下降。而在低剪切速率下體系黏度回升，例如在涂料施工階段，剪切速率高，體系黏度低，有利于施工;在涂料成膜過程中，剪切速率下降，黏度增大，可以防止顏料沉淀和涂膜流掛。良好的涂膜流平性要求在足夠長的時(shí)間內(nèi)將黏度保持在最低點(diǎn)，使涂膜能充分流平，形成平整的涂膜。這樣往往會(huì)出現(xiàn)流掛問題。反之，要防止流掛，涂料黏度必須特別高，這樣又會(huì)影響涂膜的流平性。因此需在涂料中加入優(yōu)良的流變助劑，使得涂膜流平和流掛兩個(gè)性能取得適當(dāng)平衡。

　　三、流變助劑的種類及應(yīng)用

　　流變助劑種類很多，主要包括有機(jī)膨潤土，氫化蓖麻油，聚乙烯蠟，聚酰胺蠟及氣相二氧化硅等。

　　1.有機(jī)膨潤土

　　有機(jī)粘土類膨潤土是以蒙脫土為主要成分的粘土狀物質(zhì)總稱，具有膨潤性，粘結(jié)性，陽離子交換性等。天然蒙脫土是親水性的，不能直接作為流變助劑。用有機(jī)陽離子與其表面的親水基團(tuán)進(jìn)行交換，就能使親水的黏土變成親油的黏土。膨潤土是片狀結(jié)構(gòu)，有機(jī)改性的黏土薄片上吸附著長鏈的有機(jī)化合物，它與漆料有良好的親和力，片狀結(jié)構(gòu)的邊緣含有氧和羥基，分散在漆料中的薄片借助這些基團(tuán)能夠形成氫鍵，在漆料中形成主體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，賦予涂料一定的結(jié)構(gòu)黏度。

　　目前大連地區(qū)及東北地區(qū)膨潤土較常用的主要有海明斯?德謙的828、858、928等。浙江的豐虹BS、JF系列和華特BP-183及TIXOGEL M100等。海明斯收購德謙之后，將其先進(jìn)膨潤土技術(shù)應(yīng)用到國內(nèi)市場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)證明，與國產(chǎn)的膨潤土相比，海明斯?德謙有機(jī)膨潤土中的游離季銨鹽含量相對(duì)較少，初期粘度上升緩慢，在視覺感官上不如國產(chǎn)膨潤土柔和，但它的作用主要體現(xiàn)在后期，海明斯?德謙有機(jī)膨潤土粘度緩慢上升到臨界點(diǎn)后，粘度便趨于平穩(wěn)不再下降，而部分國產(chǎn)膨潤土粘度上升到臨界點(diǎn)后，粘度開始緩慢下降，黏度變化呈拋物線曲線。這也是使用國產(chǎn)膨潤土涂料儲(chǔ)存一段時(shí)間后粘度較初期降低的一個(gè)重要原因。另外，游離季銨鹽具有一定的親水性，游離季銨鹽含量相對(duì)較少使得海明斯產(chǎn)品在涂料防銹性能上占有一定優(yōu)勢(shì)。

　　2.蓖麻油衍生物

　　蓖麻油衍生物流變劑在控制厚膜涂料方面效果比較突出，其呈線性結(jié)構(gòu)，分子鏈中的N與體系H形成三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)，多且致密。BEZ-75是海明斯?德謙最新推廣的新產(chǎn)品，它是一種蓖麻油衍生物，不含有機(jī)硅成分，具有防沉抗流掛功能。它與涂料的成分(主要是顏料和樹脂)相互作用，增進(jìn)粒子與粒子間的相互作用。建立其一種結(jié)構(gòu)性的系統(tǒng)，以降低涂料的流掛和沉降，增加低剪切速率時(shí)的粘度。為保持適宜粘度且增加高固含烤漆的固含量時(shí)必須使用低分子量樹脂，烘烤過程中，低分子量樹脂粘度的減少大于溶劑揮發(fā)引起的粘度增加，這樣引起體系粘度降低，從而導(dǎo)致流掛，BEZ-75可以解決這種流掛和沉降的問題。BEZ-75的抗流掛性能取決于添加量、使用方法和涂料類型。當(dāng)BEZ-75添加量為配方總量的0.5-1.0%時(shí)，在氣干和烘干過程中涂料的流掛趨勢(shì)明顯降低。這種改善無需明顯增加涂料的粘度，也不會(huì)對(duì)涂層的性能產(chǎn)生副作用。這種改進(jìn)后涂料穩(wěn)定性非常好，在長期儲(chǔ)存后，粘度只是稍微增加。實(shí)驗(yàn)證明，在氯化橡膠漆中應(yīng)用BEZ-75可以抑制沉降的產(chǎn)生。經(jīng)過一年半的儲(chǔ)存后，含有0.75%BEZ-75的油漆不會(huì)產(chǎn)生沉降。

聚氨酯漆

BEZ-75由于含有水分，因此在中應(yīng)用受到限制。并且BEZ-75不能與反應(yīng)性金屬顏料，如鋅粉和鋁粉同時(shí)使用，因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生氫氣，易發(fā)生爆炸。與其他類型的顏料同時(shí)使用時(shí)不會(huì)產(chǎn)生問題。由于產(chǎn)品含有水分，溶于芳香烴和脂肪烴溶劑會(huì)產(chǎn)生渾濁。同時(shí)也可以與膨潤土一起作為活化劑使用。

　　3.聚乙烯蠟及聚酰胺蠟

　　聚乙烯蠟流變助劑中海明斯?德謙的202P是變性聚乙烯蠟防沉劑，添加后，可使涂料中的顏料粒子運(yùn)動(dòng)最小化甚至停止，在大多數(shù)涂料體系中可消除硬沉淀問題。與傳統(tǒng)上使用的有機(jī)膨潤土及氣相二氧化硅有區(qū)別，其特點(diǎn)是：對(duì)光澤影響低，對(duì)粘度增加小，可防止在儲(chǔ)存容器中沉積結(jié)塊，同時(shí)改變涂料的流變性質(zhì)，使其具有較佳的流平性。因此廣泛用于汽車涂料，烘漆以及各種防腐涂料。

　　聚酰胺蠟膨潤結(jié)構(gòu)呈網(wǎng)狀，有非常好的耐熱性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性，極佳的防沉效果，提高涂料的觸變性。如海明斯?德謙的229，它與聚乙烯蠟防沉劑區(qū)別在于聚酰胺蠟防沉劑在體系中排列成拉網(wǎng)結(jié)構(gòu)，將顏料托住，從而達(dá)到防沉效果。

　　4.氣相二氧化硅及其他流變助劑

　　氣相二氧化硅由于粒徑很小，因此比表面積大，表面吸附力強(qiáng)，表面能大，分散性能好，易形成氫鍵，增稠明顯，觸變指數(shù)大，溶劑型油墨涂料領(lǐng)域應(yīng)用比較多。

　　BYK-410以及德謙DeuRheo2810也是涂料生產(chǎn)商常用的流變助劑，主要成分都是改性含脲/氨基甲酸酯官能團(tuán)的低分子量溶液，易形成氫鍵，對(duì)極性選擇性強(qiáng)。析出晶體形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提供假塑性/觸變性。其主要是依靠增稠來達(dá)到抗流掛的效果。低剪切速率下，起粒;中高剪切速率下，抗流掛防沉。由于其含有N-甲基吡咯烷酮，具有致癌性，現(xiàn)在歐盟已禁止使用此類產(chǎn)品。

　　四、結(jié)語

　　涂料的質(zhì)量與品種可以反映出一個(gè)國家涂料工業(yè)發(fā)展水平高低，而助劑的應(yīng)用與特殊原材料的選擇對(duì)涂料而言，更具有事半功倍的作用。伴隨著如今涂料產(chǎn)品的多樣化、高效化以及環(huán)?；陌l(fā)展，助劑產(chǎn)品也隨之迅速發(fā)展，BYK及德謙等生產(chǎn)供用商也會(huì)開發(fā)出環(huán)保型產(chǎn)品。