淺談增稠劑種類對(duì)乳膠漆性能的影響

1、淺談增稠劑種類對(duì)乳膠漆性能的影響隨著我國(guó)建筑業(yè)的日益發(fā)展和全民環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng), 高性能、低污染的乳膠漆將是我國(guó)建筑涂料的發(fā)展方向。乳膠漆是以水為分散介質(zhì)的一種水性體系, 通常黏度較低。為了使乳膠漆具有適當(dāng)?shù)酿ざ?常需加入一定量的增稠劑, 以改善乳膠漆的施工性能及貯存穩(wěn)定性。目前, 通常加入乳膠漆的有機(jī)增稠劑主要有三類: 1) 纖維素醚類(通常使用HEC) ; 2)聚丙烯酸酯乳液類; 3) 締合型增稠劑。1增稠劑種類對(duì)乳膠漆施工性能的影響乳膠漆在施工過程中一般采用滾涂、刷涂或噴涂3 種施工方式, 所以要求乳膠漆具有一定的流變性(黏度隨剪切速率變化的特性) 以滿足施工要求。黏度在流變學(xué)中是表征乳膠

2、漆流變性的一個(gè)重要因素, 為了獲得各種施工狀態(tài)下良好的施工效果, 乳膠漆在特定狀態(tài)下的黏度應(yīng)不盡相同。乳膠漆在施工過程中所遭遇的剪切速率變化范圍較大, 相應(yīng)的剪切黏度就有高剪切黏度、中剪切黏度和低剪切黏度。滾涂和刷涂時(shí)產(chǎn)生高剪切速率, 乳膠漆應(yīng)保持適宜的低黏度, 但不能太低, 否則滾涂易“飛濺”, 刷涂手感、豐滿度差, 干遮蓋力不足。涂刷結(jié)束后, 剪切作用消失, 黏度開始恢復(fù), 恢復(fù)時(shí)間應(yīng)滿足涂膜流平并不發(fā)生“流掛”實(shí)驗(yàn)1: 分別用5 % 的HEC、10 % 的A SE60(丙烯酸酯類)、20 % 的DSX1550 (締合型) 增稠同一種基料(組成為: 20 % 的水、30 % 的TL 1、4

3、5 % 的顏填料、5 % 的助劑) , 達(dá)到同一起始黏度后, 選用NDJ79 型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)(10 號(hào)轉(zhuǎn)子) 測(cè)定黏度隨剪切速率的變化關(guān)系, 變化趨勢(shì)如圖1。實(shí)驗(yàn)2: 選實(shí)驗(yàn)1 所用的三種增稠劑分別對(duì)純水進(jìn)行增稠, 用NDJ79 型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)(10 轉(zhuǎn)子,75 rm in) 測(cè)定黏度隨增稠劑添加量的變化關(guān)系, 結(jié)果如圖2。實(shí)驗(yàn)表明: HEC 和丙烯酸酯類增稠劑主要對(duì)水相增稠, 其增稠機(jī)理為分子間的氫鍵及鏈纏繞, 低剪切黏度較大, 但高剪切黏度太低, 也就造成施工易“飛濺”, 流動(dòng)性、流平性較差, 刷痕嚴(yán)重。由于二者增稠機(jī)理基本相同, 搭配使用時(shí)也難以得到理想的施工效果。締合型增稠劑其分子鏈上既有

4、親水基團(tuán), 又有親油端基。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, 形成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但由于締合型增稠劑分子量較低, 水合后的有效體積增加較少, 在水相中的分子間纏繞有限, 因而締合型增稠劑對(duì)水相增稠不足。在低的剪切范圍內(nèi), 分子間的締合轉(zhuǎn)換過程多于分子締合破壞過程, 整個(gè)體系將保持固有的懸浮狀態(tài), 此時(shí)體系黏度已接近分散介質(zhì)水的黏度, 因此締合型增稠劑在乳膠漆處于低剪切速率時(shí)表現(xiàn)出較低的低剪切黏度, 非常有利于施工過程的“流平”, 但不利于防“流掛”。另一方面, 締合型增稠劑在分散相乳液粒子和顏料粒子間的締合, 勢(shì)必提高分子間的勢(shì)能, 高剪切速率下為了打破分子間

5、的締合勢(shì)能, 勢(shì)必需要更多的能量, 同樣的剪切應(yīng)變需要更大的剪切應(yīng)力, 使得乳膠漆在高剪切速率時(shí)表現(xiàn)出較高的高剪切黏度, 能很好地防止施工過程的“飛濺”。綜上分析, 單獨(dú)使用一種增稠劑很難同時(shí)滿足“流平”、防“流掛”、抗“飛濺”、涂膜豐滿等要求, 為了獲得優(yōu)異的施工性能, 采用締合型增稠劑來改變?nèi)槟z漆的流變性是必須的, 保留HEC 和聚丙烯酸酯類增稠劑低剪切黏度的特性也是必須的。因此在乳膠漆配方中合理組合不同種類的增稠劑, 在不同剪切黏度之間取得協(xié)調(diào)是對(duì)每個(gè)配方設(shè)計(jì)師的基本要求。2增稠劑種類及用量對(duì)乳膠漆貯存穩(wěn)定性的影響乳膠漆的貯存穩(wěn)定性主要表現(xiàn)為體系黏度的變化及分水情況, 對(duì)具有較高的低剪切

6、黏度的增稠劑,如HEC 和聚丙烯酸酯類, 一般只要配方得當(dāng), 即可滿足貯存穩(wěn)定性的要求及較好的開罐狀態(tài)。但HEC為纖維素衍生物, 易受酶和霉菌的攻擊, 使乳膠漆黏度下降。聚丙烯酸酯類增稠劑對(duì)pH 值較為敏感,pH 大于10 時(shí), 部分溶解于水, 失去增稠作用。因此二者在使用時(shí)若配方設(shè)計(jì)不當(dāng), 乳膠漆體系的黏度將隨貯存期的延長(zhǎng)而降低。針對(duì)締合型增稠劑, 由于其具有較低的低剪切黏度, 難以阻止顏料的沉降, 因此容易產(chǎn)生上稀下稠和浮水現(xiàn)象, 影響開罐效果, 也很少單獨(dú)使用。實(shí)驗(yàn)3: HEC 同DXS1550 以不同比例搭配, 用來增稠實(shí)驗(yàn)1 所用的基料, 貯存6 個(gè)月后, 觀察分水情況, 結(jié)果如表2

7、。實(shí)驗(yàn)表明: 在同一個(gè)配方中使用了多種不同類型的增稠劑后, 若配方設(shè)計(jì)不當(dāng), 就難以避免浮水產(chǎn)生, 甚至?xí)訃?yán)重。原因分析: 在HEC 增稠的乳膠漆體系中, 分子間的鏈纏繞和氫鍵是其基本增稠機(jī)理, 在用DSX1550 增稠的乳膠漆體系中,DSX1550 分子與乳液顆粒的締合作用, 在分散相中形成了增稠劑膠束,旨在影響低剪切黏度。將兩種不同體系混合使用, 結(jié)果顯示: 不同的增稠劑網(wǎng)絡(luò)不能相互反應(yīng)形成一種新的增稠網(wǎng)絡(luò)。但從表2 可以看出: 當(dāng)其中一種增稠劑網(wǎng)絡(luò)能減弱另一種網(wǎng)絡(luò)的作用時(shí), 就能產(chǎn)生比較好的增稠效果, 分水率低或不分水。一般情況下,3 種增稠劑的使用比例為4 (HEC) 4 (A SE60) 2 (DSX1550) 時(shí), 該乳膠漆體系的貯存穩(wěn)定可保持6 個(gè)月而不分水。當(dāng)然影響乳膠漆貯存穩(wěn)定性的因素還有顏填料、乳液及表面活性劑的種類和用量等,因此配方設(shè)計(jì)者應(yīng)綜合考慮配方中各種成分的配伍, 并進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)后才可進(jìn)行批量生產(chǎn)。3結(jié)論1) HEC、聚丙烯酸酯類增稠劑具有較高的低剪切黏度, 對(duì)乳膠漆的貯存穩(wěn)定性及抗“流掛”貢獻(xiàn)最大, 但單獨(dú)使用難以滿足“流平”、防“