油墨涂料中常用助劑的性能及應用
作為涂料的原材料之一,涂料助劑的用量通常很少(一般為配方總量的1%左右),但作用卻很大。它的加入不僅可以避免產(chǎn)生許多涂料的缺陷及涂膜弊病,同時又可以使涂料的生產(chǎn)和施工過程易于控制,而且某助劑的添加,可以賦予涂料一些特殊的功能。所以,助劑是涂料的重要組成部分。
涂料常用的助劑包括有機防沉劑、增稠劑、流平劑、泡沫控制劑、附著力促進劑、潤濕和分散劑等。
(一)有機防沉劑
大多數(shù)此類產(chǎn)品是以聚烯烴為基礎的,以某種溶劑為分散媒,有時用一種蓖麻油衍生物改性。此類添加劑有三種型態(tài):液態(tài)、漿狀、粉狀。
1、流變性質(zhì):
有機防沉劑的主要流變功能是控制顏料的懸浮——即防止硬沉淀或完全避免沉降,這是它們的典型應用。但實踐中,它會引起粘度的增長,也會帶來某種程度的抗流掛性,尤其是在工業(yè)涂料中。有機防沉劑會因溫度升高導致溶解,從而喪失其有效性,但隨著體系的冷卻其流變性可恢復。
2、有機防沉劑的應用:
為使防沉劑在涂料中有效地發(fā)揮作用,應使之適當?shù)胤稚⒑突罨?。具體步驟如下:
(1)潤濕(僅對干粉)。干粉狀的有機防沉劑是聚集體,為使其粒子相互分離,必先使之為溶劑和(或)樹脂所潤濕。通常只需在中度攪拌下將其加入研磨漿即可。
(2)解聚集(僅對干粉)。有機防沉劑的聚集力并不甚強,簡單的紊流混合在大多數(shù)情況下已足夠。
(3)分散,加熱,分散持續(xù)期(所有類型)。所有有機防沉劑都有一個最低活化溫度,達不到時即使施加再大的分散力,也不會有流變活性?;罨瘻囟鹊母叩腿Q于所用的溶劑。當超過最低溫度后,所施加的應力將使有機防沉劑活化,并可充分發(fā)揮其性能。
(二)增稠劑
增稠劑有用于溶劑型涂料和水性涂料的不同類型。用于水性涂料的常用增稠劑類型有:纖維素醚、聚丙烯酸酯、締合型增稠劑和無機增稠劑。
1、最常用的纖維素醚類增稠劑為羥乙基纖維素(HEC)。根據(jù)粘度的不同,有不同的規(guī)格。HEC 為粉末狀水溶性產(chǎn)品,屬非離子型增稠劑,它的增稠效果好,耐水、耐堿性較好,缺點在于較易長霉、腐敗,流平性較差。
2、聚丙烯酸酯增稠劑為羧基含量較高的丙烯酸酯共聚物乳液,其最大的特點是抗霉菌侵襲性好。這類增稠劑在pH 為8~10的時候,成溶脹狀態(tài),使水相粘度增高;但pH 大于1 0時,溶于水,失去增稠作用。因此,對pH值有較大的敏感性。目前國內(nèi)乳膠漆最常采用的pH值調(diào)節(jié)劑為氨水,因此,采用該類增稠劑時, 隨著氨水的揮發(fā),pH值會降低,其增稠效果也會降低。
3、締合型增稠劑具有其他類型增稠劑不同的增稠機制,大多數(shù)的增稠劑都是通過水合和形成在體系中的弱凝膠結構而帶來粘度的。但締合型增稠劑象表面活性劑一樣,分子中既有親水部分也有親口黃潔油部分,親水部分可水合溶脹使水相增稠, 親油端基可與乳液粒子、顏料粒子相締合形成網(wǎng)絡結構。
4、無機增稠劑以膨潤土為代表。通常水性膨潤土吸水膨脹,吸水后體積為原體積的好幾倍。它不但起到增稠作用,而且還能防沉、防流掛、防浮色發(fā)花,其增稠效果要好于同樣用量的堿溶脹丙烯酸類和聚氨酯類增稠劑。除此之外,它還具有廣泛的pH 適應性, 良好的凍融穩(wěn)定性和生物穩(wěn)定性。由于不含水溶性表面活性劑,干膜中的微細粒子有阻止水分遷移、擴散作用,能增強涂膜的耐水性等特點。
(三)流平劑
常用的流平劑主要有三類:
1、改性聚硅氧烷型流平劑
這類流平劑可以強烈地降低涂料的表面張力,提高涂料對底材的潤濕性,防止產(chǎn)生縮孔;能夠減少濕膜表面因溶劑揮發(fā)而產(chǎn)生的表面張力差,改善表面流動狀態(tài),使涂料迅速流平;該類流平劑還能在涂膜表面形成一層極薄且光滑的膜,從而提高涂膜表面滑爽性及光澤。
2、相容性受限制的長鏈樹脂型流平劑
如丙烯酸酯均聚物或共聚物,它可以在一定程度上降低涂料與底材的表面張力而提高潤濕性,防止縮孔;并且能在涂膜表面形成單分子層面使涂膜的表面張力均勻化,改善表層流動性,抑制溶劑揮發(fā)速度,消除桔皮、刷痕等缺陷,使涂膜光滑平整。
3、以高沸點溶劑為主要成份的流平劑
這類流平劑可調(diào)整溶劑的揮發(fā)速度, 使涂膜在干燥過程中,具有較平衡的揮發(fā)速度及溶解力,防止因溶劑揮發(fā)過快、粘度過大而妨礙涂膜流動, 造成流平不良的弊病,并可防止因溶劑揮發(fā)過快而引起的基料溶解性變差、析出所導致的縮孔現(xiàn)象。
(四)泡沫控制劑
泡沫控制劑又稱防泡劑或消泡劑。防泡劑可阻止或延緩泡沫的形成:消泡劑是能使已形成的泡破裂的表面活性劑。二者的差別從一定程度上講只是理論的,一種成功的消泡劑也可像防泡劑般阻止泡沫的生成。一般來說,防泡劑是由三種基本成分組成:活性化合物(即活性劑);擴散劑(可用可不用);載體。
(五)潤濕和分散劑
潤濕劑和分散劑可能有一系列功能,但主要的兩種功能是減少完成分散過程所需的時間和(或)能量,同時使顏料分散體穩(wěn)定。潤濕劑和分散劑通常分以下五類:
1、陰離子潤濕劑
2、陽離子潤濕劑
3、電中性的,兩性的潤濕劑
4、雙官能基,非電中性的潤濕劑
5、非離子型潤濕劑
前四類潤濕劑和分散劑能起潤濕作用并有助于顏料分散,是由于它們的親水端有與顏料表面、棱邊、隅角等形成物理化學健的能力,并朝著離開通常為疏水端的顏料表面的方向定向。非離子型潤濕劑和分散劑也含有親水端基,但不能與顏料表面形成物理化學鍵,卻能和顏料粒子表面上的吸附水結合在一起。這種與顏料粒子表面上的水結合是不穩(wěn)定的,會導致非離子性吸收和解吸作用。在這種樹脂體系中解吸了的表面活性劑是游離的,往往會產(chǎn)生副作用如使耐水性變差。
潤濕劑和分散劑應在顏料分散過程中添加,這樣可保證在其它表面活性物質(zhì)到達顏料粒子表面之前,就能與顏料緊密接觸而發(fā)揮其作用。
涂料是一個復雜的體系,助劑作為該體系的組成部分,加量不多,卻對其性能起到了至關重要的作用。因此,在開發(fā)研制溶劑型涂料時,采用何種助劑及其摻量的多少應該通過大量反復的實驗來確定。
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