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常用涂料助剂的主要种类

时间:2010-06-15来源:未知 作者:chem 点击:
1.0 润湿 分散剂 1.1 颜料是一种原始颗粒的聚集体,研磨分散的结果就是将这种聚集体解聚成原始颗粒状态分散到漆料之中,分散效果不佳将导致解聚不完全或者重新絮凝,造成浮色发花、沉底、光泽下降等等弊病. 1.2 颜料在分散时必须经历润湿、粉碎、稳定三个步骤:

1.0 润湿 分散剂

1.1 颜料是一种原始颗粒的聚集体,研磨分散的结果就是将这种聚集体解聚成原始颗粒状态分散到漆料之中,分散效果不佳将导致解聚不完全或者重新絮凝,造成浮色发花、沉底、光泽下降等等弊病.


1.2 颜料在分散时必须经历润湿、粉碎、稳定三个步骤:
       1.2.1 润湿
       漆料将颜料表面上吸附的空气和水分替换.
 

       1.2.2 分散
       高剪切力下的分散以及借助研磨机械等的外力使颜料聚集体破坏.
 

       1.2.3 稳定
       利用聚羧酸盐、偶联剂等表面活性剂通过电荷相斥以及空间位阻作用控制已解聚的粒子稳定悬浮,不再相互聚集.
 

1.3 润湿助剂增进颜料附聚体的润湿,分散助剂稳定颜料分散体防止絮凝,一种产品常常兼具润湿和分散功能.目前主要使用产品的特点:
       1.3.1 传统分散剂
       一般为低分子量聚合物,能吸附在颜料表面,通过空间位阻作用来稳定体系中的粒子.添加量为1-5%,与体系相容性好.
 

       1.3.2 超分散剂 
       无机颜料是离子型,有较高的表面活性,所以附着容易;有机颜料由非极性分子组成,吸附比较困难. 超分散剂即为一种含亲颜料的基团和与树脂相混容的碳氢结构链段的高分子聚合物,其中一部分为锚定基团,可通过离子键、共价键、氢键等与颜料粒子形成多点式吸附,聚合物链段适当舒展并与树脂溶液十分相容时即能提供长期的稳定作用.此类产品主要针对有机颜料而开发,但存在相容性问题,同时用量也大,一般对有机颜料的30-80%.
 

       1.3.3 钛酸酯偶联剂
       偶联剂分子的一端为长链分子,能与有机物质相互缠绕,另一端与颜料表面的水分或羟基作用形成共价键发生化学结合,偶联剂在体系中起到架桥作用,于是颜料粒子得以保持稳定.添加量一般为1-3%,使用不是很广

 

2.0 流平剂

2.1 湿膜在成膜过程钟要不停地做分子运动,引起贝纳德漩涡,流平助剂通过降低涂膜表面张力改善流动方式获得良好的涂膜外观,部分特殊的助剂同时能提供滑爽、增硬、抗划伤、防粘连的效果.
      

2.2 主要品种有:
       2.2.1有机硅系流平剂
       相对来说,含硅的助剂能显著降低涂膜表面张力,视乎不同的产品改性方式,在重涂性热分解、缩孔性方面会有很大的差异.此类产品添加量小,作用显著,添加时必须充分搅拌均匀,甚至需借助高剪切力混合.
 

       2.2.2 丙烯酸酯流平剂
       此类助剂因不含硅,所以使用起来一般不会出现重涂、缩孔等问题,相容性比含硅助剂好,添加量稍大一些,添加方式也比较灵活.
 

       2.2.3 其它类型
       高沸点芳烃、酮、酯类的混合溶剂或在其中添加极少量的活性物质,此类助剂无相容性的问题,效果则视配方及工艺而定,一般添加量在2-5%.
       近年推出的氟改性流平剂更能在极低的用量下获得流平效果,且几乎没有重涂困扰,但仍受到价格制约.

 

3.0 消泡剂

3.1 涂料在机械混合时会带入空气,表面活性剂的使用也会在不同的界面间引起气泡,多组分涂料在成膜过程中产生的反应性气体以及烘烤过程中溶剂得不到及时释放,均会引起气泡或造成涂膜表面的缺陷.一般情况下添加抑泡、消泡剂即可消除.抑泡剂主要是控制泡沫的产生并将产生了的泡沫消除,大多在涂料生产和使用过程中发挥作用;消泡剂主要是将产生的小气泡由小变大,使气泡膜逐渐变薄而自行破泡,此类助剂在涂料的整个过程中发挥作用.
 

3.2 主要产品有:
       3.2.1 有机硅系消泡剂
       聚硅氧烷体系的消泡剂其分子链长必须选择在介质的混容与不混容的“平衡点”上,混容太好则消泡效果差,混溶性太差又将会导致漆膜缺陷.
 

       3.2.2 非硅系消泡剂
       一类为不含有机硅的破泡聚合物溶液,另一类为聚丙烯酸酯类,它们在消泡方面的作用更多的表现为抑泡,帮助气泡自多孔性底材中逸出,改善涂膜外观.
 

       3.2.3 氟改性消泡剂
       经过全氟改性的有机硅系或丙烯酸类消泡剂表面张力极低,消泡能力更好,混溶性也好,但价格相对昂贵.

 

4.0 附着力促进剂

4.1 漆膜与底材之间的附着力主要有以下几种结合力:
       4.1.1 物理吸附力
       漆膜与底材之间的原子、分子之间的作用力,主要是范德华力.
 

       4.1.2 机械结合力
       涂料渗透到底材的凹穴或孔隙中去,固化后结合在一起.
 

       4.1.3化学键结合
       聚合物分子带有羟基、羧基与氨基基团时,和底材氧原子或氢氧基团发生氢键作用,同时活性基团也可以与部分金属发生化学反应,增强附着力.
 

       4.1.4 静电作用
       有机涂层由于电子亲合力不同,可从底材上得到电子形成双电层,产生静电引力.
 

4.2 附着力促进剂的产品类型
       4.2.1树脂类附着力促进剂
       含有多种官能团的树脂,能与底材形成一定的化学结合,同时又能与基料互溶结合,提高附着力.PP、PE等高结晶度塑料的表面处理剂也属此类.此类产品不同程度的存在相容性问题.
 

       4.2.2硅烷偶联剂
       无机底材亲水的极性表面容易吸附上一层水膜,使涂料中的疏水基料难以润湿.硅烷偶联剂中的可水解基团遇到无机表面的水分后水解生成硅醇,而与无机物质结合,形成硅氧烷,另一部分反应基团与有机物质反应而结合,在无机物质与有机物质界面之间搭起“分子桥”把两种性质悬殊的材料连接在一起.产品价格昂贵,作用显著.
 

       4.2.3 钛酸酯偶联剂
       与硅烷偶联剂类似,只是反应基团不同.
 

       4.2.4 有机高分子化合物
       此类促进剂相容性好,对底材润湿性好.

 

5.0 涂膜表面调整剂

5.1 视觉效果调整剂
5.1.1 锤纹助剂
利用长链的聚二甲基硅氧烷与涂料的不混溶性,达到一定浓度使涂料发生严重缩孔而形成锤纹效应. 华夏 德谦
5.1.2 纹理添加剂
5.1.2.1 砂面粉
添加超高分子量聚乙烯蜡,难溶难熔,提供美妙的砂面效果及耐摩擦性. 三叶
5.1.2.2 皱纹、裂纹助剂
通过涂膜表里固化速度的差异或底面漆的收缩不一致而产生花纹效果. 德谦
5.2 光学调整剂
5.2.1 增光剂
光泽与漆膜表面平滑度、漆膜分子结构(分子量高、玻璃化温度较低的光泽较高)、颜料体积浓度、体系的相容性有密切的关系.
5.2.1.1润湿型增光剂
在极性强的树脂(如含羟基树脂)中,颜料难以润湿,分散不好,自然光泽会偏低,采用有效的润湿剂光泽会明显提高. TM-3
5.2.1.2流平型增光剂
用丙烯酸齐聚物、丁基纤维素搭配高沸点真溶剂,能合理调整溶剂的挥发速度,以促进漆膜在干燥前良好的流动. BYK354 TSP
5.2.2 荧光增白剂
在原有的色彩基础上增加荧光,提高色度,又不降低亮度,起到增艳的作用.
5.2.3 消光剂
消光就是削弱反射角方向的光线强度,在涂料中使用的主要品种有:
5.2.3.1二氧化硅(消光粉)
主要是利用溶剂挥发后漆膜收缩引起涂膜表面不平整,造成光的多角度乱反射以降低光度.
5.2.3.2 硅酸盐类
提高体系的颜料体积浓度来降低光度.
5.2.3.3 高分子蜡
消光效果相对较弱,只使用在特殊场合.

 

6.0 触变、增稠、防流挂助剂

6.1 涂料大多是假塑性流体,即粘度会随着剪切力的增加而下降,为满足储存、施工、流平等要求,需要加入助剂,提高触变增稠性.其原理简单来说就是助剂提供聚合物内部的网状结构的交联吸附,粘度升高,加入剪切力将网状结构破坏;粘度下降,撤去剪切力,网状结构回复,于是粘度重新上升.
6.2 主要品种:
6.2.1 有机膨润土 维乐斯 奔特
改变体系的流变性质,提高体系的触变性从而防止颜料沉淀及施工流挂.
6.2.2 气相二氧化硅 卡博特
能提供体系的三维网状结构,可增稠、触变、防沉、流挂.
6.2.3 聚酰胺蜡 德谦帝斯巴隆
蜡溶胶颗粒在常温条件下不能溶解在溶剂中,除能提供触变增稠外,还具备一定的浮力,促进金属颜料平行取向.
6.2.4 EVA共聚物 BYK8461 8463
新开发的触变性蜡分散体,提供储存稳定性及闪光效果.

 

7.0 其它助剂

7.1 导电率调节剂
7.1.1 导电度增进剂 德谦 EFKA
降低涂料体系电阻,满足静电喷涂要求.
7.1.2 静电防止剂 致辉
带有特殊极性基团的有机分子通过吸附空气中的水份,表面活性剂产生极化,形成极薄的导电层,构成静电泄漏通道,使积累的静电消除.
7.1.3 绝缘剂 致辉
高电阻值的绝缘助剂分子通过渗透,扩散至涂膜表面,提高涂层表面的绝缘性能.
7.2 促进剂
7.2.1 金属皂催干剂
金属有机酸皂具有吸氧能力,能促进油类的氧化聚合.
7.2.2 固化促进剂
有机锡、有机胺或有机酸促进体系的交联固化.
7.2.3 光引发剂
促进UV涂料光固化反应.
7.3 保护功能类
7.3.1 阻燃剂
通过高温分解吸热,释放阻断剂,减慢燃烧反应速度,放出大量不燃气体,阻止被涂物火势蔓燃.
7.3.2 杀菌、防霉、防腐剂
抑制微生物生长,提高涂料储存期限.
7.3.3 抗老化剂、紫外线吸收剂等

 

几种特殊的涂料助剂

交联剂Crosslinking Agent

       交联剂是可以把热塑料性物质转变为热固性物质的化合物。他们大多是多官能团化合物,可以与大分子链上的官能团起反应,因此,可以形成热固性或三维结构的高分子材料。交联剂至少是两官能度或更高官能度化合物,交联后,其成为热固性材料中的一部分,除了在交联反应中除去的部分。这些交联剂可以是低分子里的化合物,也可以是高分子量的聚合物。例如,三聚氰胺交联剂,有六甲氧基三聚氰胺、三聚氰二胺树脂和其它氨基塑料、异氰酸酯、环氧树脂以及胺类化合物等。含有环氧官能团的硅烷交联剂,在碱性条件下,在室温或加热条件下,命名用推荐的催化剂可以作为水性涂料的固化剂。其主要可以用作含有羧基或氨基的丙烯酸酯乳胶漆或聚氨酯分散液的交联剂。其交联的机理涉及到环氧硅氧烷的双重化学反应,烷氧基硅烷水解缩聚形成硅氧键。烷氧基硅烷还可以与界面发生反应,可以提高涂层湿态粘结性或与涂料中的填写料反应,以提高颜料的附着。交联命名漆膜的物理和化学性能发生变化,它何以改变漆膜的硬度、拉伸强度、模量、伸长率、溶解性、溶胀性及其它性能。但是,交联后的高聚特在以前可溶的溶剂中有一定程序的溶胀性,交联的程度越深或链之间形成的键的数量越多,则在溶剂中的溶胀程度越低。

 

耐磨改性剂 Abrasion Resistance Improvers

      磨损是由于机械摩擦、刮削或腐蚀而引起的一种现象,基主要是划伤和磨耗两种形式。划伤是物体现面的永久变形,但这种变形不破环表面。磨耗是由于某种机械运动而使表面损耗,例如,风蚀、滑动摩擦、路面轮胎的磨损等。这种磨耗是渐进、持续的进行。耐磨综合了以下基本因素:弹性、硬度、强度、韧性,尤其是耐磨损性和厚度方面。此外,耐磨与耐滑、耐刮紧密联系在一起。因此,能够提高耐滑、耐刮性的物质也将能够提高耐磨性。聚合特和颜料的本体性质影响涂料的耐磨性。另外,体质填料也能够有助与提高涂料的一些机械性能。常用来提高耐磨性的物质有:二氧化硅玻璃微珠、特定的玻璃微珠例如能够提高硬度的类似化合物。某些硅树脂和一些油类化合物能够降低表面的摩擦,使得物体较容易在表面滑动,因而可以降低磨损。使用一些较多官能度的齐聚物或增加交联剂的用量以提高交联密度,也可以提高耐磨性。此外,还可以命名用石蜡以提高防滑性,从而提高耐磨性。

 

防霉剂Mildewcide

      防霉剂是可以阴止微生物和他们的胞子生长的助剂。它可以杀死这些微生物也可以不杀死微生物。防霉剂可以阴止霉菌的涂料表面的生长。更泛泛的说,防霉剂是加入到涂料配方中可以使涂料在储存或应用中免受微生物的破环。

 

酸催化剂 Acid Catalysts

      酸催化剂是一般用于加速化学反应。强酸例如对甲苯磺酸较常用。另外,十二烷基苯磺酸和六氟磷氢酸也较常用。使用强酸为催化剂时,酸的强度并不一定影响固化速度,但是对膜的一些性能有影响。最广泛应用的强酸是对甲苯磺酸。较弱的酸例如,丁基磷酸,芳香族磷酸盐的衍生物芳香族磷酸盐的衍生物及各种羧酸也在一些涂料体系中使用。封闭型酸催化剂在许多交联反应中应用。

 

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