淺析溶劑型塗料流變助劑的應用與發展

　　一(yī)、引言

　　塗料助劑作為塗料生(shēng)産的添加劑，不(bù)僅在生(shēng)産和加工(gōng)過程中(zhōng)起著(zhe)重要作用，而且還賦予塗料産品特殊的性能。助劑也(yě)已經成為當今塗料生(shēng)産中(zhōng)不(bù)可或缺的組成部分。

　　二、流變助劑的作用及特性

　　流變助劑不(bù)僅會(huì)影響塗料的表觀粘度，且對塗料的觸變性影響極大。塗料屬于觸變性流體(tǐ)，即随剪切速率增大和剪切時間延長(cháng)，體(tǐ)系黏度下(xià)降。而在低(dī)剪切速率下(xià)體(tǐ)系黏度回升，例如在塗料施工(gōng)階段，剪切速率高，體(tǐ)系黏度低(dī)，有利于施工(gōng);在塗料成膜過程中(zhōng)，剪切速率下(xià)降，黏度增大，可以防止顔料沉澱和塗膜流挂。良好的塗膜流平性要求在足夠長(cháng)的時間內(nèi)将黏度保持在最低(dī)點，使塗膜能充分流平，形成平整的塗膜。這樣往往會(huì)出現流挂問(wèn)題。反之，要防止流挂，塗料黏度必須特别高，這樣又會(huì)影響塗膜的流平性。因此需在塗料中(zhōng)加入優良的流變助劑，使得(de)塗膜流平和流挂兩個(gè)性能取得(de)适當平衡。

　　三、流變助劑的種類及應用

　　流變助劑種類很(hěn)多，主要包括有機膨潤土，氫化(huà)(huà)蓖麻油，聚乙烯蠟，聚酰胺蠟及氣相(xiàng)二氧化(huà)(huà)矽等。

　　1.有機膨潤土

　　有機粘土類膨潤土是以蒙脫土為主要成分的粘土狀物質總稱，具有膨潤性，粘結性，陽離(lí)子交換性等。天然蒙脫土是親水性的，不(bù)能直接作為流變助劑。用有機陽離(lí)子與其表面的親水基團進行交換，就(jiù)能使親水的黏土變成親油的黏土。膨潤土是片狀結構，有機改性的黏土薄片上吸附著(zhe)長(cháng)鍊的有機化(huà)(huà)合物，它與漆料有良好的親和力，片狀結構的邊緣含有氧和羟基，分散在漆料中(zhōng)的薄片借助這些(xiē)基團能夠形成氫鍵，在漆料中(zhōng)形成主體(tǐ)網狀結構，賦予塗料一(yī)定的結構黏度。

　　目前大連地(dì)(dì)區及東北地(dì)(dì)區膨潤土較常用的主要有海明(míng)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(míng)斯收購德謙之後，将其先進膨潤土技術應用到國(guó)內(nèi)市(shì)場。實驗證明(míng)，與國(guó)産的膨潤土相(xiàng)比，海明(míng)斯?德謙有機膨潤土中(zhōng)的遊離(lí)季铵鹽含量相(xiàng)對較少(shǎo)，初期粘度上升緩慢(màn)，在視覺感官上不(bù)如國(guó)産膨潤土柔和，但它的作用主要體(tǐ)現在後期，海明(míng)斯?德謙有機膨潤土粘度緩慢(màn)上升到臨界點後，粘度便趨于平穩不(bù)再下(xià)降，而部分國(guó)産膨潤土粘度上升到臨界點後，粘度開(kāi)始緩慢(màn)下(xià)降，黏度變化(huà)(huà)呈抛物線曲線。這也(yě)是使用國(guó)産膨潤土塗料儲存一(yī)段時間後粘度較初期降低(dī)的一(yī)個(gè)重要原因。另外，遊離(lí)季铵鹽具有一(yī)定的親水性，遊離(lí)季铵鹽含量相(xiàng)對較少(shǎo)使得(de)海明(míng)斯産品在塗料防鏽性能上占有一(yī)定優勢。

　　2.蓖麻油衍生(shēng)物

　　蓖麻油衍生(shēng)物流變劑在控制(zhì)厚膜塗料方面效果比較突出，其呈線性結構，分子鍊中(zhōng)的N與體(tǐ)系H形成三維結構網，多且緻密。BEZ-75是海明(míng)斯?德謙最新推廣的新産品，它是一(yī)種蓖麻油衍生(shēng)物，不(bù)含有機矽成分，具有防沉抗流挂功能。它與塗料的成分(主要是顔料和樹(shù)脂)相(xiàng)互作用，增進粒子與粒子間的相(xiàng)互作用。建立其一(yī)種結構性的系統，以降低(dī)塗料的流挂和沉降，增加低(dī)剪切速率時的粘度。為保持适宜粘度且增加高固含烤漆的固含量時必須使用低(dī)分子量樹(shù)脂，烘烤過程中(zhōng)，低(dī)分子量樹(shù)脂粘度的減少(shǎo)大于溶劑揮發引起的粘度增加，這樣引起體(tǐ)系粘度降低(dī)，從而導緻流挂，BEZ-75可以解決這種流挂和沉降的問(wèn)題。BEZ-75的抗流挂性能取決于添加量、使用方法和塗料類型。當BEZ-75添加量為配方總量的0.5-1.0%時，在氣幹和烘幹過程中(zhōng)塗料的流挂趨勢明(míng)顯降低(dī)。這種改善無需明(míng)顯增加塗料的粘度，也(yě)不(bù)會(huì)對塗層的性能産生(shēng)副作用。這種改進後塗料穩定性非常好，在長(cháng)期儲存後，粘度隻是稍微(wēi)增加。實驗證明(míng)，在氯化(huà)(huà)橡膠漆中(zhōng)應用BEZ-75可以抑制(zhì)沉降的産生(shēng)。經過一(yī)年半的儲存後，含有0.75%BEZ-75的油漆不(bù)會(huì)産生(shēng)沉降。

聚氨酯漆

BEZ-75由于含有水分，因此在中(zhōng)應用受到限制(zhì)。并且BEZ-75不(bù)能與反應性金(jīn)屬顔料，如鋅粉和鋁粉同時使用，因為會(huì)産生(shēng)氫氣，易發生(shēng)爆炸。與其他(tā)(tā)類型的顔料同時使用時不(bù)會(huì)産生(shēng)問(wèn)題。由于産品含有水分，溶于芳香烴和脂肪烴溶劑會(huì)産生(shēng)渾濁。同時也(yě)可以與膨潤土一(yī)起作為活化(huà)(huà)劑使用。

　　3.聚乙烯蠟及聚酰胺蠟

　　聚乙烯蠟流變助劑中(zhōng)海明(míng)斯?德謙的202P是變性聚乙烯蠟防沉劑，添加後，可使塗料中(zhōng)的顔料粒子運動最小化(huà)(huà)甚至停止，在大多數塗料體(tǐ)系中(zhōng)可消除硬沉澱問(wèn)題。與傳統上使用的有機膨潤土及氣相(xiàng)二氧化(huà)(huà)矽有區别，其特點是：對光(guāng)澤影響低(dī)，對粘度增加小，可防止在儲存容器中(zhōng)沉積結塊，同時改變塗料的流變性質，使其具有較佳的流平性。因此廣泛用于汽車(chē)塗料，烘漆以及各種防腐塗料。

　　聚酰胺蠟膨潤結構呈網狀，有非常好的耐熱(rè)性和儲存穩定性，極佳的防沉效果，提高塗料的觸變性。如海明(míng)斯?德謙的229，它與聚乙烯蠟防沉劑區别在于聚酰胺蠟防沉劑在體(tǐ)系中(zhōng)排列成拉網結構，将顔料托住，從而達到防沉效果。

　　4.氣相(xiàng)二氧化(huà)(huà)矽及其他(tā)(tā)流變助劑

　　氣相(xiàng)二氧化(huà)(huà)矽由于粒徑很(hěn)小，因此比表面積大，表面吸附力強，表面能大，分散性能好，易形成氫鍵，增稠明(míng)顯，觸變指數大，溶劑型油墨塗料領域應用比較多。

　　BYK-410以及德謙DeuRheo2810也(yě)是塗料生(shēng)産商常用的流變助劑，主要成分都(dōu)是改性含脲/氨基甲酸酯官能團的低(dī)分子量溶液，易形成氫鍵，對極性選擇性強。析出晶體(tǐ)形成三維網狀結構，提供假塑性/觸變性。其主要是依靠增稠來達到抗流挂的效果。低(dī)剪切速率下(xià)，起粒;中(zhōng)高剪切速率下(xià)，抗流挂防沉。由于其含有N-甲基吡咯烷酮，具有緻癌性，現在歐盟已禁止使用此類産品。

　　四、結語

　　塗料的質量與品種可以反映出一(yī)個(gè)國(guó)家塗料工(gōng)業(yè)發展水平高低(dī)，而助劑的應用與特殊原材料的選擇對塗料而言，更具有事半功倍的作用。伴随著(zhe)如今塗料産品的多樣化(huà)(huà)、高效化(huà)(huà)以及環保化(huà)(huà)的發展，助劑産品也(yě)随之迅速發展，BYK及德謙等生(shēng)産供用商也(yě)會(huì)開(kāi)發出環保型産品。