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涂料助劑的種類及應用

2021-04-08來源:找料網 企鵝號

涂料助劑又稱水性漆輔料,系配制涂料的輔助材料,能改進涂料性能,促進涂膜形成。種類很多,包括催干劑、增韌劑、乳化劑、增稠劑、顏料分散劑、消泡劑、流平劑、抗結皮劑、消光劑、光穩定劑、防霉劑、抗靜電劑等,其中用量最大的是催干劑和增韌劑。

涂料助劑是涂料不可缺少的組成部分,它可以改進生產工藝,保持貯存穩定,改善施工條件,提高產品質量,賦予特殊功能。合理正確選用助劑可降低成本,提高經濟效益。經多年發展,涂料助劑種類眾多,而且在涂料生產的各個階段都發揮了不同的作用。

制造階段有

引發劑、分散劑、酯交換催化劑

反應過程有

消泡劑、乳化劑、過濾助劑等

貯存階段有

防結皮劑、防沉淀劑、增稠劑、觸變劑、防浮色發花劑、抗膠凝劑等

施工階段有

流平劑、防縮孔劑、防流掛劑、錘紋助劑、流動控制劑、增塑劑等

成膜階段有

聚結助劑、附著力促進劑(也叫附著力增進劑)、光引發劑、光穩定劑、催干、增光、增滑、消光、固化、交聯、催化助劑等

賦予特殊功能方面有

阻燃、殺生物、防藻、抗靜電、導電、腐蝕抑制、防銹助劑等

籠統來說,按照其用途劃分包括附著力增進劑,防粘連劑,防縮孔劑,防發花劑,防浮色劑,消泡劑,抑泡劑,抗膠凝劑,黏度穩定劑,抗氧劑,防結皮劑,防流掛劑,防沉淀劑,抗靜電劑,導電控制劑,防霉劑、防腐劑,聚結助劑,腐蝕抑制劑,防銹劑,分散劑、潤濕劑,催干劑,阻燃劑,流動控制劑,錘紋助劑,流干劑,消光劑,光穩定劑、光敏劑,光學增亮劑,增塑劑,增滑劑、防劃傷劑,增稠劑,觸變劑等。

涂料助劑是除了主要成膜物質、顏填料、溶劑之外,一種添加到涂料中去的成分,能使涂料或涂膜的某一特定性能起到明顯改進作用的物質。在涂料配方中的用量很小,主要是多種無機化合物和有機化合物,包括高分子聚合物等。

涂料助劑按其在加工、貯存、施工、成膜過程中功能等進行分類:

改善涂料生產工藝的性能:濕潤劑、分散劑、乳化劑、消泡劑等。

改善涂料貯存性能和運輸的性能:防沉劑、防結皮劑、防腐劑、凍融穩定劑等。

改善涂料施工性能:觸變劑、防流掛劑、電阻調節劑等。

改善涂料的固化成膜性能:催干劑、固化促進劑、光敏化劑、光引發劑、助成膜劑等。

防止漆膜性能:防流掛劑、流平劑、浮色發花防止劑、附著力劑、增稠劑等。

賦予涂料某種特殊性能:紫外線吸收劑、光穩定劑、阻燃劑、抗靜電劑、防霉劑等。

常用涂料助劑

潤濕分散劑

顏料是一種原始顆粒的聚集體,研磨分散的結果就是將這種聚集體解聚成原始顆粒狀態分散到漆料中,分散效果不佳將導致解聚不完全或者重新絮凝,造成浮色發花、沉底、光澤下降等弊病。潤濕劑能使固體物料更易被水浸濕的物質,通過降低其表面張力或界面張力,使水能展開在固體物料表面上,或透入其表面,而把固體物料潤濕。高分子型的分散劑,在固體顆粒的表面形成吸附層, 提高形成立體阻礙的顆粒間的反作用力,使固體粒子表面形成雙分子層結構,外層分散劑極性端與水有較強親合力,增加了固體粒子被水潤濕的程度。固體顆粒之間因靜電斥力而遠離,達到穩定顏料體系的作用。

消泡劑

消泡劑:又分為抑泡劑和破泡劑。抑泡劑主要是控制泡沫的產生并將產生的泡沫消除,大多在涂料生產和使用過程中發揮作用。破泡劑主要是將產生的氣泡由小變大,使氣泡膜逐漸變薄而自行破泡,此類助劑在涂料的整個過程中發揮消泡作用。

促進劑

金屬皂催干劑 金屬有機酸皂具有吸氧能力,能促進油類的氧化聚合。固化促進劑:有機金屬催干劑、有機胺或有機酸促進體系的交聯固化。光引發劑:促進UV涂料光固化反應。

催干劑

一類能加快涂膜干結的物質,對于干性油膜的吸收氧和雙鍵的聚合起促進作用。它可使油膜的干結時間由數日縮短到數小時,施工方便且可防止未干涂膜的沾污和損壞。由于皂類催干劑油溶性好,故催干效力較高。現代涂料工業多采用環烷酸皂作催干劑。環烷酸皂通常用復分解法生產。

增韌劑

即增塑劑(見塑料助劑)。涂料工業常用的品種有鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯和一些特殊品種。

增稠劑

能夠提高涂料粘度、降低其流動性的物質。使用增稠劑的重要目的是改善儲存過程穩定性,減輕涂飾時的流淌現象。涂料用的增稠劑主要有以下幾類:a.纖維素醚及其衍生物 b.堿溶脹型增稠劑 c.聚氨酯增稠劑和疏水改性非聚氨酯增稠劑 d.無機增稠劑

抗結皮劑

防止水性涂料在使用或儲存過程中表面結皮的物質,抗結皮劑有酚類及肟類兩種,如:鄰甲氧基苯酚、甲基乙基酮肟和環己酮肟等。有些溶劑如雙戊烯等具有一定的抗結皮作用,可配合酚類或肟類抗結皮劑使用。

潤濕分散劑

潤濕分散劑按分子量劃分,可分成低分子量的和高分子量的。低分子量的潤濕分散劑一般指分子量在數百以下的低分子量化合物,高分子量的潤濕分散劑是指分子量在數千乃至幾萬、并具有表面活性的高分子量化合物。

低分子量的潤濕分散劑通常為表面活性劑,可分為離子型的和非離子型的。離子型的又可分為陽離子型,陰離子型和兩性的表面活性劑,另外還有一種電中性的表面活性劑。高分子量潤濕分散劑是指分子量在數千乃至幾萬的具有表面活性的高分子化合物。分子中必須含有在溶劑或樹脂溶液中能夠溶解伸展開的鏈段,發揮空間穩定化作用。分子中還必須含有能夠牢固地吸附在顏料粒子表面上的吸附基團。

常見的潤濕分散劑如下圖:

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流平劑

常用類型的防縮孔、流平劑有溶劑類、相容性受限制的長鏈樹脂、相容性受限制的長鏈硅樹脂等。

溶劑類流平劑主要是高沸點溶劑混合物。溶劑型涂料僅借助增加溶劑以降低粘度來改善流平性,將使涂料固體分下降并導致流掛等弊病;或者保持溶劑含量只加入高沸點溶劑以圖調整揮發速度來改善流平,干燥時間也相應延長。故此兩方案均不理想。只有加入高沸點溶劑混合物,顯示各種遞增特性(揮發指數、蒸餾曲線、溶解能力)較為理想。溶劑類流平劑主要成分是各種高沸點的混合溶劑,具有良好的溶解性,也是顏料良好的潤濕劑。常溫固化涂料由于溶劑揮發太快,涂料粘度提高過快妨礙流動而造成刷痕,溶劑揮發導致基料的溶解性變差而產生的縮孔,或在烘烤型涂料中產生沸痕、起泡等弊病采用這類助劑是很有效的。另外采用高沸點流平劑調整揮發速度,還可克服泛白弊病。

相容性受限制的長鏈樹脂常用的有聚丙烯酸類、醋丁纖維素等。它們的表面張力較低,可以降低涂料與基材之間的表面張力而提高提高涂料對基材的潤濕性.排除被涂固體表面所吸附的氣體分子,防止被吸附的氣體分子排除過遲而在固化涂膜表面形成凹穴、縮孔、桔皮等缺陷;此外它們與樹脂不完全相混容,可以迅速遷移到表面形成單分子層,以保證在表面的表面張力均勻化,增加抗縮孔效應.從而改善涂膜表面的光滑平整性。聚丙烯酸酯類流平劑又可分為純聚丙烯酸酯、改性聚丙烯酸酯(或與硅酮拼合)、丙烯酸堿容樹脂等,純聚丙烯酸酯流平劑與普通環氧樹脂、聚酯樹脂或聚氨酯等涂料用樹脂相容性很差,應用時會形成有霧狀的涂膜。為了提高其相容性,通常用有較好混容性的共聚物。

相容性受限制的長鏈硅樹脂常用的有聚二甲基硅氧烷,聚甲基苯基硅氧烷,有機基改性聚硅氧烷等。這類物質可以提高對基材的潤濕性而且控制表面流動,起到改善流平效果的作用,當溶劑揮發后,硅樹脂在涂膜表面形成單分子層,改善涂膜的光澤。改性聚硅氧烷又可分為聚醚改性有機硅,聚酯改性有機硅,反應性有機硅,引入有機基團有助于改善聚硅氧烷和涂料樹脂的相容性,即使濃度提高也不會產生不相容和副作用,改性聚硅氧烷能夠降低涂料與基材的界面張力,提高對基材的潤濕性,改善附著力,防止發花,桔皮,減少縮孔,針眼等涂膜表面病態。

氟系表面活性劑,其主要成分為多氟化多烯烴,對很多樹脂和溶劑也有很好的相容性和表面活性,有助于改善潤濕性、分散性和流平性,、還可以在溶劑型漆中調整溶劑揮發速度。

常見的流平劑如下圖:

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消泡劑

消泡劑多為液體復配產品,主要分為三類:礦物油類、有機硅類、聚合物類。

礦物油類消泡劑

礦物油類消泡劑通常由載體、活性劑、展開劑等組成。載體是低表面張力的物質,其作用是承載和稀釋,常用載體為水、烴油、脂肪醇等;活性劑的作用是抑制和消除泡沫,活性劑的選擇取決于介質的性質,常用的有蠟、硅油、脂族肪酰胺、高分子量聚乙二醇、脂肪酸酯、金屬皂、疏水性二氧化硅等。

有機硅類消泡劑

有機硅類消泡劑一般包括兩類:聚二甲基硅氧烷和改性聚二甲基硅氧烷。聚二甲基硅氧烷為高沸點液體,溶解性很差,具有很低的表面張力,熱穩定性好,是一類廣泛應用的消泡劑。隨著其結構和聚合度的不同,聚二甲基硅氧烷體現不同的性能,可以作為穩泡劑、消泡劑、流平劑、錘紋劑,只有具有適宜的溶解度和相容性的聚二甲基硅氧烷才具有消泡功能,有些情況下,甲基也可以為乙基、苯基等取代。聚二甲基硅氧烷消泡劑一般有本體、溶液、乳化型和復合型幾種形式,復合型是涂料中應用最廣的形式。

向聚二甲基硅氧烷主鏈引入聚醚和有機基團進行改性可以滿足不同樹脂體系和配方的要求,調節親水和親油性的平衡,提高消泡能力又能同時改善涂膜外觀,引入氟原子可以大幅度降低表面張力和提高消泡能力。

常見的消泡劑如下圖:

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增稠劑

乳膠漆用增稠劑根據作用機理可分為締合型和非締合型,按其組成主要有四類:無機增稠劑類,纖維素類,聚丙烯酸類,聚氨酯類。

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纖維素類增稠劑

纖維素類增稠劑是應用歷史較長、適用面廣的一類重要增稠劑,主要包括羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素,其中羥乙基纖維素使用最為廣泛。與其它增稠劑相比,纖維素類增稠劑具有以增稠效率高、與涂料體系相容性好、貯存穩定性優良、抗流掛性能高、粘度受PH影響小、不影響附著力的優點,但纖維素增稠劑的使用也存在較大的缺陷限制了其使用,主要表現在以下幾個方面:

(1)抗霉菌性差,纖維素增稠劑量屬天然高分子化合物,易受到霉菌攻擊,導致粘度下降,對生產和貯存環境要求嚴格;

(2)流平性,以纖維素增稠的乳膠涂料在剪切應用力作用下,增稠劑與水之間的水合層被破壞,易于施工,涂布完成后,水合層的破壞即行終止,粘度迅速恢復,涂料無法充分流平,造成刷痕或輥痕;

(3)飛濺性在高速溫涂施工時,輥簡和基材的出口間隙處常會產生涂料小顆粒,稱之為霧化;在手工低速輥涂時則稱為飛濺;

(4)纖維素類增稠劑容易導致乳膠粒子的絮凝和相分離,影響涂料穩定性。產生膠水收縮現象。


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武漢力太化工有限公司成立于2003年6月,公司成立16年以來,堅持深耕于聚氨酯行業,為各行各業提供高品質高性價比聚氨酯原材料,深受各界用戶的一致好評。在各界人士的支持和公司的高速發展下,于2012年10月成立了廣州楚贏化工有限公司,拓展了華南市場。在力太人的不斷勤奮努力下,現以形成年銷售各類聚氨酯產品...