建筑涂料中最常用的助劑有以下幾種,這里就分別就他們的原理和應(yīng)用做一些簡(jiǎn)單的介紹:
一、潤(rùn)濕、分散劑
二、消泡劑
三、增稠劑
潤(rùn)濕、分散劑
水性涂料是以水為溶劑或分散介質(zhì),以高分子聚合物為分散相,形成的非均相體系,由于水的介電常數(shù)大,即極性大,該體系在熱力學(xué)上是一個(gè)亞穩(wěn)態(tài)體系,為了使體系達(dá)到足夠的穩(wěn)定周期以滿足實(shí)際使用要求,往往需要添加一些助劑以獲得期望的穩(wěn)定性。對(duì)于水性涂料,最主要提供穩(wěn)定作用的助劑是潤(rùn)濕劑和分散劑,其穩(wěn)定機(jī)理主要有兩種:一種是通過雙電層重疊時(shí)的靜電斥力來穩(wěn)定,另一種是通過吸附在高聚物和顏填料表面上,形成空間位阻來穩(wěn)定。通常水性涂料和乳液均是以靜電斥力和空間位阻二者共同作用而達(dá)到穩(wěn)定結(jié)果的。對(duì)于以靜電斥力穩(wěn)定為主的體系,其明顯缺點(diǎn)是抗電解質(zhì)能力差,尤其是對(duì)高價(jià)的電解質(zhì)。
基于上述兩種穩(wěn)定機(jī)理,常用潤(rùn)濕劑可分為陰離子型和非離子型,陰離子型以靜電斥力來穩(wěn)定體系,非離子型以空間位阻來穩(wěn)定。涂料用戶通常使用非離子潤(rùn)濕劑來潤(rùn)濕顏填料,改善施工性和涂覆適應(yīng)性,以及提高展色性并減少浮色發(fā)花等問題。陰離子潤(rùn)濕劑越來越多地應(yīng)用在水性多彩體系中來提高彩點(diǎn)性能并提高體系穩(wěn)定性。
濕潤(rùn)劑的用量一般為千分之幾。過量的使用會(huì)降低涂膜的耐水性并會(huì)導(dǎo)致氣泡問題。
水性涂料中目前普遍使用高分子聚合物分散劑,相較于無機(jī)小分子分散劑,其具有更好的分散穩(wěn)定性和長(zhǎng)效性以及更優(yōu)異的漆膜性能。聚合物分散劑可分為多元酸均聚物分散劑、多元酸共聚物分散劑和其他類分散劑。
多元酸均聚物分散劑市場(chǎng)大多是甲基丙烯酸均聚物,這類分散劑又分為均聚物鈉鹽和均聚物銨鹽。多元酸共聚物分散劑,有疏水改性和親水改性兩類,也可以區(qū)別為銨鹽和鈉鹽。 這二類分散劑的特點(diǎn)是,在顏料和填料表面產(chǎn)生較強(qiáng)的吸附或錨固作用,具有較長(zhǎng)的分子鏈以形成空間位阻,鏈端具有水溶性,有的還輔以靜電斥力,以達(dá)到穩(wěn)定的結(jié)果。要使分散劑具有良好的分散性,要嚴(yán)格控制分子量,分子量太小,空間位阻不足;分子量太大,會(huì)產(chǎn)生絮凝作用。對(duì)于聚丙烯酸鹽類分散劑,聚合度為12-18能達(dá)到最佳的分散效果。
近些年來,分散劑的研究克服了高分子量會(huì)產(chǎn)生絮凝的問題,向高分子量發(fā)展是其趨勢(shì)之一。如易泰得DT-531分散劑就對(duì)難分散的碳黑、大紅、永固紫等有機(jī)色漿具有優(yōu)異的分散性能。
消泡劑
水性涂料氣泡的產(chǎn)生和穩(wěn)定是因?yàn)轶w系表面張力越低,形成泡沫所需的自由能就越小,就越容易產(chǎn)生泡沫。但是這樣的泡沫并不一定很穩(wěn)定,只有當(dāng)體系中含有能形成彈性膜的表面活性物質(zhì),如:潤(rùn)濕劑、分散劑、增稠劑、流平劑等,泡沫才能穩(wěn)定。
傳統(tǒng)水性涂料消泡劑品種很多,一般分為三大類:礦物油類消泡劑、聚硅氧烷類消泡劑和其他類消泡劑。
礦物油類消泡劑使用比較普遍,主要用于平光和半光乳膠漆中。涂料客戶根據(jù)配方和實(shí)際施工應(yīng)用選擇消泡劑的消泡效率和相容性,性能優(yōu)異的消泡劑能把兩者的平衡建立在更高的水準(zhǔn)上。易泰得DF-889消泡劑具有優(yōu)異的抑泡消泡性能,同時(shí)與水性體系具有非常好的相容性,對(duì)漆膜光澤影響小。
聚硅氧烷類消泡劑表面張力低,消泡和抑泡能力強(qiáng),不影響光澤,但選用不當(dāng)時(shí),會(huì)造成涂膜縮孔和重涂性不良等缺陷。
增稠劑
增稠劑有多種多樣,目前常用的是纖維素醚及其衍生物類增稠劑、締合型堿溶脹增稠劑(HASE)和聚氨酯締合型增稠劑(HEUR)。
3.1、纖維素醚及其衍生物
目前,纖維素醚及其衍生物類增稠劑主要有羥乙基纖維素(HEC)、甲基羥乙基纖維素(MHEC)、乙基羥乙基纖維素(EHEC)、甲基羥丙基纖維素(MHPC)、甲基纖維素(MC)和黃原膠等,這些都是非離子增稠劑,同時(shí)屬于非締合型水相增稠劑。其中在乳膠漆中最常用的是HEC。疏水改性纖維素(HMHEC)是在纖維素親水骨架上引入少量長(zhǎng)鏈?zhǔn)杷榛瑥亩蔀榫喓闲驮龀韯?,其增稠效果可與分子量大得多的纖維素醚增稠劑品種相當(dāng),它提高了ICI粘度和流平性,降低了表面張力,如HEC的表面張力約為67mN/m,HMHEC的表面張力為55-65mN/m。
3.2、堿溶脹型增稠劑
堿溶脹增稠劑分為兩類:非締合型堿溶脹增稠劑(ASE)和締合型堿溶脹增稠劑(HASE),它們都是陰離子增稠劑。非締合型的ASE是聚丙烯酸鹽堿溶脹型乳液。締合型的HASE是疏水改性的聚丙烯酸鹽堿溶脹型乳液。使用這兩類增稠劑的時(shí)候要注意增稠效率、儲(chǔ)存穩(wěn)定性以及流平性之間的平衡,好的增稠劑通常能把這些性能因素綜合優(yōu)化。
3.3、聚氨酯增稠劑和疏水改性非聚氨酯增稠劑
聚氨酯增稠劑簡(jiǎn)稱HEUR,是一種疏水基團(tuán)改性的乙氧基聚氨酯水溶性聚合物,屬于非離子型締合增稠劑。HEUR是由疏水基團(tuán)、親水鏈和聚氨酯基團(tuán)三部分組成。疏水基團(tuán)起締合作用,是增稠的決定因素,通常是油基、十八烷基、十二烷苯基、壬酚基等。親水鏈能提供化學(xué)穩(wěn)定性和粘度穩(wěn)定性,常用的是聚醚,如聚氧乙烯及其衍生物。HEUR分子鏈?zhǔn)峭ㄟ^聚氨酯基團(tuán)來擴(kuò)展的,所用聚氨酯基團(tuán)有IPDI、TDI和HMDI等。締合型增稠劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是疏水基封端。但有些市售HEUR兩端疏水基取代度低于0.9,最好的也只1.7。應(yīng)嚴(yán)格控制反應(yīng)條件,以獲得分子量分布窄的和性能穩(wěn)定的聚氨酯增稠劑。大多數(shù)HEUR是通過逐步聚合法合成的,因此市售HEUR一般是寬分子量的混合物。
除了上面介紹的線性締合型聚氨酯增稠劑,還有梳狀締合聚氨酯增稠劑。所謂梳狀締合聚氨酯增稠劑是指每個(gè)增稠劑分子中間還有垂掛的疏水基。
疏水改性氨基增稠劑(hydrophobically modified ethoxylatedaminoplast thickener—HEAT)將特種氨基樹脂變成可接4個(gè)封端疏水基,但這四個(gè)反應(yīng)點(diǎn)的活性是不一樣的。在正常的疏水基加量時(shí),也只有2個(gè)接上封端疏水基,這樣合成的疏水改性氨基增稠劑和HEUR沒有多大區(qū)別。當(dāng)然,這也是一種梳狀增稠劑。這種疏水改性氨基增稠劑能防止配色時(shí)因加入色漿,帶入大量表面活性劑和二醇類溶劑,而造成涂料粘度下降問題。原因是強(qiáng)疏水基能阻止解吸以及多疏水基有強(qiáng)締合作用。疏水改性聚醚增稠劑(HMPE)性能與HEUR相似。還有一類改性聚脲增稠劑的增稠機(jī)理是既有氫鍵的作用,也有端基的締合作用。與一般增稠劑比較,它的防沉降和抗流掛性能好。根據(jù)端基的不同極性,改性聚脲增稠劑可分為三種:低極性聚脲增稠劑、中極性聚脲增稠劑和高極性聚脲增稠劑。前二種用于溶劑型涂料增稠,而高極性聚脲增稠劑既可用于高極性溶劑型涂料中,也可用于水性涂料增稠。