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防沉劑是一類塗料的流變控制利,它使塗料具有觸變性,黏度大大提高上一章討論的增稠劑大部分能賦予塗料觸變性

1 防沉劑 -



  

2 防沉劑 -防沉劑種類


  


  1.有機改性膨潤土:


  有機改性膨潤土是以天然蒙脫石主要是水輝石為原料,與鎓鹽(如季銨鹽)反應而成。在塗料方面,有機膨潤土一般作為防沉劑、增稠劑用,其防止沉澱的機理是改變體系的流變性能,使其具有觸變性,從而防止顏填料沉降。有機改性膨潤土的加入方法,可視情況採用預凝膠加入和粉體直接加入兩種方式。不管使用哪種方法加入,要充分發揮有機黏土的增稠效果,必須充分活化,即加入極性添加劑,如5%含水的甲醇和乙醇。這種極性添加劑可在未被取代的有機陽離子所覆蓋的薄片表面進行溶劑化,從而降低薄片間的吸引力,並通過研磨促使極性添加劑滲進薄片間,降低薄片間的吸引力。目前有機膨潤土的應用非常廣泛,將有機膨潤土加入到氯磺乙烯防腐塗料、氯化橡膠防腐塗料中。結果表明,塗層流平性好,無流掛現象,並延長了顏料的沉降時問。有機改性膨潤土作為防沉劑應用到塗料中能顯著改善塗料的性能,但由於色澤深、透明度差、易產生刷痕、增加溶劑用量、漆液固體含量難保證,因此應用時還有一定的局限性。


  

2.蓖麻油衍生物:


  蓖麻油衍生物是在非極性溶劑中,通過分散、活化,被溶脹的長鏈相互纏繞形成觸變結構而起增稠作用。當受到剪切力時,纏繞被拉開,結構破壞,黏度會下降;當剪切力消失,又重新纏繞。這種重新纏繞的過程較緩慢,所以黏度恢復較慢,允許有較長的流動時間流平,適當地調節可使塗料在較大的流掛極限厚度時仍有一定程度的流平。蓖麻油衍生物是製造厚塗型塗料很有價值的流變助劑。主要產品有英國ICI公司的Thixomen,比利時RHEOX公司的Thxicin系列產品。蓖麻油衍生物廣泛應用於各種塗料中賦予其觸變結構,改善顏料的懸浮性,控制流掛而不犧牲流動和流平性,控制對多孔物體的滲透性,通常不與塗料中其他組成起反應,在有機體系中不影響其抗水性,對塗料耐久性無不良影響,在塗膜中不泛黃,並賦予貯存穩定性。蓖麻油衍生物採用製成預凝膠加入到成品漆中的方法,但為了充分發揮其效果,要正確分散和活化。氫化蓖麻油可以很好地用於脂肪族碳氫弱溶劑類塗料中,但在諸如二甲苯之類的溶劑中使用時對溫度很敏感,若溫度超過35℃,可能會溶解,冷卻后出現沉澱而使塗膜「起粒」。因而這類流變劑不適用於強溶劑系統,所以在製造、貯存、運輸和塗裝中要十分注意。


  

3.氣相二氧化硅:


  


  氣相二氧化硅是四氯化硅在氫氧焰中水解製得的。它粒度小,比表面積大,表面上帶有硅烷醇基團。這些硅烷醇基可與鄰近的氣相二氧化硅顆粒間相互作用而形成氫鍵,氫鍵作用使其形成觸變形結構!氣相二氧化硅是一種理想的防沉劑,對於防止塗料體系中顏料的沉澱非常有效。特別是對於色漿體系,適量地添加將大大提高色漿的穩定性,而且能夠減少潤濕分散劑的量,以提高色漿的適用性並減少色漿對塗料體系沉澱的影響。氣相二氧化硅的沉澱作用對塗料存放非常有利,特別是某些顏料如金屬粉和薄片,都極易沉澱且不能完全懸浮,使用氣相二氧化硅可保證其分散不沉澱。在完全非極性液體中,如無氫鍵鍵合能力的烴類、鹵代烴溶劑中,黏度恢復時間只需幾分之一秒;在極性液體中,如具有氫鍵鍵合傾向的胺類、醇類、羧酸類、醛類、二醇類中,恢復時間長達數月之久,它取決於氣相二氧化硅的濃度和其分散程度.氣相二氧化硅預分散后加入到成品漆中,為了提高其分散質量,通常採用高速分散機或三輥機,若分散不充分,漆膜有顆粒,影響光澤度。有文獻報道,將氣相二氧化硅作為防沉劑加入到銅一丙烯酸樹脂導電塗料中,經過試驗證明:氣相二氧化硅能夠使熱塑性丙烯酸樹脂產生觸變性,防止填料粒子的沉降,但添加量過多,塗料成凝膠狀態,塗層的導電性降低。


  

4.聚烯烴蠟(微粒):


  


  聚烯烴微粒溶脹和分散於非極性溶劑中,製成凝膠體,可作塗料流變助劑用,有防沉和防流掛的作用。特別是防止烘烤流掛,因為它受熱熔融,可與成膜樹脂物理地結合而形成一體結構。聚烯烴微粒提供優良的顏料懸浮體而不明顯增稠。在稀釋到噴塗黏度時使顏料懸浮在體系中,改善流平性,防止在浸漬槽、噴漆罐和貯存容器中結塊。有助於防止噴塗中有時發生的拉絲現象,在烘烤中防止流掛,加強顏料濕潤,有助於貯存中保持黏度穩定性,在閃光漆中還可控制金屬片良好定向和提高衝擊性能。


  二、防沉劑的發展:目前現有的溶劑型和無溶劑型塗料用防沉劑,或多或少存在一些缺點,如添加較難、消光、對溫度敏感等,為了改善此類問題和滿足在多種體系中添加的要求,一些具有獨特化學結構和作用機理的新型流變助劑應運而生。


  

5.改性氫化蓖麻油:


  


  用醯胺對氫化蓖麻油進行改性,醯胺改性后氫化蓖麻油成功地提高了工業塗料的抗溶劑等級。多年來,這類流變劑已成功地應用於各種工業塗料,尤其是重防腐塗料和海洋塗料,但這類流變劑在使用時仍有假稠等缺點。新型的特殊醯胺改性氫化蓖麻油,例如英國Cray Valley公司的CrayvalIac Super(CR Super)流變劑,具有更優異的性能,使用更方便,能夠適應更廣泛的溶劑範圍,塗料的貯存穩定性好,有良好的塗裝性能和抗流掛能力,長期貯存對塗膜光澤沒有明顯的影響等。CR Super的一個良好的應用領域是塗裝時很容易流掛的高固體分塗料。高固體分塗料的流變性很難控制,因為相對分子質量低的醇酸(塗料中尚有少量溶劑)在溶劑蒸發過程中黏度幾乎不增大。此外,流變劑不能使塗料的黏度增加太大,因為黏度太大,塗裝困難。比較CR Super和易分散有機黏土的效果。高觸變性的有機黏土也能夠改善其抗流掛性,但塗裝時黏度太大,流平性變差。而CR Super在很小的添加量下就能滿足這些要求,特別是黏度不高而又能有效地抗流掛。


  

6.改性聚脲的N一甲基吡咯烷酮溶液


  


  改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液(BYK-410)是一種適用於溶劑型和無溶劑型塗料用流變助劑,這種助劑是通過用溶劑或液體樹脂的「稀釋」而發揮作用的。BYK-410通過與塗料體系有選擇地不相容,在合適的攪拌速度下,產生細小、針狀結晶,通過結晶間的鍵合力,形成三維網狀結構,從而為體系提供了較強的觸變性,也就提供了優越的防沉、防流掛性能。當塗料貯存時,BYK-410利用三維網狀結構將各顏料組分托住,有效防止顏、填料的沉降,同時黏度上升。而當施工時,由於給體系一定的剪切力,BYK-410的網狀結構被破壞,黏度迅速下降,達到施工要求。當剪切力消失后,這種網狀結構在幾秒內便可建立,從而防止了漆膜的流掛。這種流變助劑無色透明,不會給體系增加顏色,后添加能產生最佳效果,防流掛性好,用量少。防沉劑加入量為0.1%~0.3%,因是預凝膠,不存在與樹脂混容性問題,但必須要求中等極性介質。試驗證明,BYK-410調漆時后加入效果最佳,而其他防沉劑須經研磨或活化才能取得全面的流變活性。


  3.鈦酸酯偶聯劑:鈦酸酯偶聯劑能在無機填料和有機聚合物之間形成化學鍵,這種偶聯劑的特點是能在填料表面形成單分子層而不會形成多分子層,並且由於其本身的化學結構特點,使鈦酸酯偶聯劑具有表面改性效果。鈦酸酯的烷氧基與無機顏、填料表面化學結合,並與有機聚合體交聯而增加黏度,鈦酸酯偶聯劑中引入-SO3H等基團,能增加有機物的觸變性,提高防沉能力。有人將鈦酸酯偶聯劑加入到易沉澱的鉬鉻紅顏料中制漆進行試驗,比較了傳統防沉劑與鈦酸酯偶聯劑的防沉效果,結果表明:鈦酸酯偶聯劑在研磨前加入,較前面的流變助劑優越的是這種助劑無需預分散,加入沒有限制,也沒有前面所述流變助劑中提及的難添加、對溫度敏感、消光的問題,相反鈦酸酯偶聯劑的少量加入會增加光澤。


  

7.聚醯胺蠟系列


  


  聚醯胺蠟:一種觸變性添加劑。其已通過溶劑有效的活化,在油漆系統中形成強大的網路結構,其優異的觸變性能,具有優異的防流掛能力、防沉降能力。


  l 適用範圍:適用於非脂肪烴類溶劑體系。


  l 組成:聚醯胺蠟。


  l 活性份含量:20%


  l 外觀:乳白、糊狀。


  l 用量(對配方總量):0.1-2%


  聚醯胺蠟對溶劑型塗料黏度的影響:聚醯胺蠟大多是將脂肪酸醯胺在天然石蠟中乳化產生極性,再放入二甲苯預先膨潤生成膏狀觸變劑,它的膨潤結構成網狀,有非常好的強度和耐熱性,貯存穩定性好,在塗料體系中具有極佳的防沉效果,可提高塗料的觸變性。


  一直以來,聚醯胺蠟的研發生產一直被國外企業控制,如海名斯P200X防沉劑,日本楠本生產的Disparlon6900-20X等。但隨著塗料事業的發展需要,國內企業越來越意識到流變增稠劑的重要性,有機膨潤土,二氧化硅已經無法適應日益發展的塗料工業對於防沉劑的需求,越來越多的公司開始採用聚醯胺蠟。目前國內專業做聚醯胺蠟的有太原美特翔研發生產的聚醯胺蠟防沉劑系列,包括:MT6900-20X聚醯胺蠟漿(固含量20%)以及100%活性的常溫易活化型聚醯胺蠟粉MTPLUS等,還有華夏公司的8900防沉劑系列等都已經達到了國際水平。


  防沉劑在現代塗料中起著重要作用,對塗料的生產、貯存、塗裝和塗膜性能產生重要影響,因而其使用日益受到重視,並不斷發展出具有更好性能的新型品種。目前,防沉劑的品種已比較齊全,新的產品不斷出現,基本上能夠滿足現代塗料的要求。防沉劑的發展技術有兩個方向:一是提高原有產品的性能,增強其在塗料中的使用效果,保證使用安全性,方便使用;二是開發新型品種,繼續滿足現代高性能塗料不斷出現的新要求。

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