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乳胶漆配方设计思路资料
乳胶漆配方设计基础
前言
涂料是一个非常复杂的东西,它是一个由多种材料混合,相互制约,相互促进,协同作用,体现出来的综合效果,才是该涂料的综合性能。
所以,组成涂料的每一种材料,对涂料的整体性能都有极大的影响。
涂料最基本的要求是主要成膜物要将所有的颜、填料都包裹起来,才能使涂料具有较好的物理化学性能。
所以主要成膜物――乳液和颜、填料的选择和搭配比例是配方设计的关键。
次要成膜物和助剂是为了帮助乳液更好的包裹颜、填料和有利于涂料的加工、存储、运输、施工以及成膜。
有的添加一些功能性助剂是为了赋予涂膜特殊的性能。
所以乳胶漆配方设计,首先要了解涂料的组成和及其作用。
1、涂料的基本特性
1.1涂料应具有的特点、性能
a、具有较好的耐候性
耐候性是指对恶劣天气的抵抗能力,如冻融循环、大风暴雨和烈日等。
在规定的某一段时间内保持各项性能指标不变或略降,但仍能符合使用要求。
b、要能够常温成膜
并非所有的基料均能够常温成膜,对一些玻璃化温度比较高的基料,不适合用作建筑涂料。
一般来说,建筑涂料要求能在5~26℃之间成膜。
c、较好的耐碱性
涂料一般是涂在水泥混凝土、含石灰抹灰材料等碱性墙体上,这些基面碱性比较强,如果涂料抗碱能力弱,则会出现皂化、返碱发花等现象,结果会导致涂层剥落或变色褪色。
d、耐洗刷性
涂料作为建筑的外衣,在外墙要受到雨水的洗刷,而在内墙要受到用户的刷洗,所以应选用涂料耐洗刷性好的。
1.2涂料的施工性能
a.涂料施工性能是否良好,一般是指涂料是否易于施涂(刷、喷、滚),易流平,不出现流挂、起皱、缩边、渗色、咬底、干性适中、易打磨、重涂性好以及对施工环境要求低等。
b.气味:
指涂料在使用过程中所散发出来的气味;
c.刷涂性:
涂料刷涂的难易程度;
d.流平性:
施涂后的湿漆膜能够流动而消除涂痕,并且在干燥后能得到均匀平整的漆膜的程度;
e.搭接性:
涂料在分段施工中会出现各段之间的搭接,搭接性即指在搭接处涂料的相互溶合
,流平的能力;
f.重涂性:
同一种涂料进行多层涂覆的难易程度与效果;
g.抗流挂性:
在垂直面施工时,涂料防止由于漆膜过厚等原因,在漆膜干燥之前发生局部流淌,形成边缘形状过厚的不均匀涂层的能力;
h.立体花纹成型性:
对于立体花纹饰面涂料,考核其施涂干燥后是否能形成所需的立体花纹效果。
2、涂料的基本组成
涂料通常是以树脂或油为主,并加或不加颜、填料,用有机溶剂或水调制而成的粘稠液体,近年也出现了以固体形态存在的涂料新品种如粉末涂料。
各类涂料不论涂料品种的形态(液体或固体)如何,至少应由两种或三种基本成分组成。
即分为主要成膜物质(乳液);次要成膜物质(颜、填料)和辅助成膜物质(助剂)。
2.1主要成膜物质(或称为成膜基料)
它主要由乳液、树脂或油料组成,是使涂料牢固附着于物面上形成连续薄膜的主要物质,是构成涂料的基础,决定着涂料的基本特性,乳胶漆的主要成膜是各种有机或者无机物的乳液。
在涂料中用量常在20-50%之间。
2.2次要成膜物质
次要成膜物质是指涂料中使用的颜料。
这些物料本身不能单独成膜。
颜料在乳胶漆中起到提供遮盖力、丰富涂层的色彩及增加涂膜强度的作用。
建筑乳胶漆中常用的体质颜料包括:
高岭土、碳酸钙、滑石粉、沉淀硫酸钡、硅酸铝等。
通常搭配两种以上使用。
颜、填料在涂料中常用在20-40%之间。
2.3辅助成膜物质(分散介质及助剂)
辅助成膜物质主要是分散介质(即溶剂或水)它是挥发的物料,成膜后不留存在涂膜中,其作用在于使成膜基料分散而形成粘稠液体,本身不能构成涂层,但在涂料制造和施工中都不可缺少。
其次是助剂,它的作用是改善涂料生产或施工过程中出现的问题,同时又可提高和改进涂膜的性能,它用量虽少,但作用很大。
乳胶漆常用的助剂主要有:
湿润分散剂、消泡剂、流平剂、增调剂、防霉杀菌剂、防沉剂、防浮色发花剂及消光剂等。
辅助材料在乳胶漆中常用量在20-30%之间。
而助剂用量一般不超过5%。
3、配方理论设计的重要依据PVC和CPVC
3.1PVC和CPVC是涂料配方理论设计最主要的依据。
a.PVC――干涂膜中颜填料所占的体积百分比;在涂料配方中颜料的体积浓度(PVC)定义为在干膜中颜料所占的体积比:
PVC=V颜料/(V颜料+V成膜剂),其中V颜料:
颜料在干膜中体积,V成膜剂:
成膜剂的体积。
b.CPVC――临界颜料体积浓度;当PVC为某值时,成膜剂刚好填满颜料无规紧密堆积所形成的空隙,此时的PVC被称为临界颜料体积浓度CPVC。
CPVC是涂层配方中的一个重要技术指标,当涂饰配方的PVC值高于CPVC时,成膜物质不足以填充颜料堆积形成的空隙时,涂层的物理及化学性能将出现一个转折点。
经典理论认为,通过CPVC点,乳胶漆的涂膜性能,如附着力,起泡,强度,耐擦洗性,抗沾污性,光泽,密度等会产生突变。
配方设计时,CPVC值是个很有用的基准点。
根据不同的最终需要,我们可以决定将配方设计为PVC<CPVC还是PVC>CPVC。
例如需要涂膜有较高地致密性,起到一定的抗碱,抗碳化,抗渗透性,PVC必须设计得远小于CPVC。
而在一些低成本乳胶漆中,为提高涂膜的干遮盖力,可适当提高PVC,使之接近甚至约为超过CPVC。
总之,在配方设计时要综合考虑涂膜的最终需要的性能和所用原料,精心设计配方的PVC值和CPVC值之间的关系。
3.2影响CPVC的主要因素
在溶剂型涂料配方中,树脂以分子状态溶解于溶剂中,颜料则悬浮于树脂的溶液中。
随着有机溶剂的挥发,颜料形成一种紧密堆积状态,而树脂进入颜料堆积所形成的空隙内。
因此在大多数情况下,CPVC值只与颜料的粒径分布及粒子几何外形有关,忽略颜料粒子的形状,假设颜料粒子为球形,可以通过理论计算获得其CPVC值。
然而对于水分散型涂料,其成膜过程就要复杂的多,乳液粒子变形,分子链相互扩散粘合而形成紧密涂层。
因此其CPVC值不仅与颜料粒子的几何外形、粒径及粒径分布有关、还渝乳液粒子形变能力等有关。
一般说来水分散型涂料的CPVC值低于相应的溶剂型涂料的CPVC值,即溶剂型涂料具有比水分散型涂料更好的包容颜料的能力。
3.3CPVC与乳胶漆中各种材料的关系
a.CPVC与乳液、颜料粒子几何外形的关系
一般说来,乳液为一粘弹粒子,由于表面张力的作用基本保持标准球形,而颜料粒子一般为刚性颗粒,其几何外形与加工工艺有关。
由紧密堆积理论可知,标准球状物体能达到最大的堆积密度,几何外形越偏离球形,堆积密度越小。
因此颜料几何外形越接近球形,其CPVC越大,而要获得致密的连续涂层所需成膜剂越少。
b.CPVC与乳液、颜料粒径的关系
一般来说颜料粒子的粒径与乳液粒径相差越大,CPVC越高。
但颜料粒径越大,遮盖力越低,因此从保证遮盖力的角度出发,颜料粒径在大于可见光的半波长范围内越小越好(越细越好)。
从提高涂饰配方的CPVC角度出发,只有采用更细粒径的乳液。
3.4乳液的模量(材料在受力状态下应力与应变之比,该值的大小是表示此材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力)、成膜温度对CPVC的影响
颜料粒子一般可看成刚性粒子,而成膜剂则为粘弹颗粒,在成膜过程中成膜剂粒子变形融合,包围整个颜料粒子而形成致密涂层。
假如成膜剂也为刚性小球,水份挥发后,粒子不能相互融合,将只能获得颜料与成膜剂颗粒的堆积体,而不能获得有一定机械性能的连续涂层。
乳液粒子的形变与乳液粒子的模量与形变外力有关,乳液粒子的模量是形变的内因,它同时受到成膜温度的影响。
乳液粒子的硬度越低,成膜温度越高,乳液粒子模量也就越低,乳液粒子的形变能力也就越大,越有利于颜料粒子的相互接近,CPVC值也就越大。
乳液粒子的形变外力是粒子形变的外因,在成膜过程中,这种形变外力来自于乳液自身。
形变外力为乳液粒子之间的表面张力、毛细管力、范德华力、重力、反变形力、静电力的综合。
从理论模型可计算出形变外力是乳液粒径的函数,乳液的粒径越小,所产生的形变外力越大。
成膜温度试验已证明了此理论模型。
研究发现,具有相同硬度的高分子水分散体,其粒径越小,成膜温度越低。
成膜助剂的影响
在乳液的水分散少中往往已添加一定量的成膜助剂,它是一类不与水形成共沸而与水能混溶的高沸点有机溶剂,在成膜过程中它后于水份挥发,在成膜的最后阶段,实质上已是溶剂成膜的成膜过程。
我们也可以将它看成是增加成膜剂粒子形变能力的一种助剂,随着成膜助剂的加入,CPVC值上升。
3.5涂层物化性能与PVC关系
CPVC值作为乳胶漆的一个重要参数,可对乳胶漆性能作出参考性评价,一般乳胶漆配方的PVC值都低于CPVC值,因此涂层的物化性能与PVC的关系更能指导乳胶漆配方的设计。
a.涂膜的硬度、抗拉强度与断裂伸长率与PVC关系
颜料粒子一般为刚性颗粒,随着颜料浓度的增加,虽然大多数情况下不可能出现象碳黑对橡胶的那种补强效果,但一般说来,涂层的硬度及抗拉强度会随着颜料的加入而上升,而断裂伸长率会下降,当PVC达到CPVC值后,涂层中出现了空隙,抗拉强度与断裂伸长率会迅速下降。
b.剥离强度与PVC关系
根据粘合理论,涂层与基体之间可以通过机械结合、物理吸附、形成氢键和化学键、相互扩散等作用粘合在一起。
被涂表面一般为多孔的相对粗糙的表面,机械结合和相互扩散即渗透起了较大作用,然而物理吸附及氢键的形成也起了很大作用。
这种物理吸附和氢键的形成主要来自于涂层中的乳液。
因此,在渗透作用相似的情况下,剥离强度随着PVC增加而减小,当PVC超过CPVC时迅速减小。
c.遮盖力与PVC关系
乳胶漆的一个重要目的是装饰被涂物表面,遮盖表面缺陷。
遮盖力主要由颜料颗粒对光的反射与折射而产生,它主要决定于颜料粒子的粒径、几何外形,但它与颜料体积浓度也有一定的关系。
随着PVC增加,空隙产生了光散射,遮盖力又会迅速上升,然而空隙散射的是白光,颜料粒子反射或折射有色光,因此虽然遮盖力上升,但也会使涂层失去鲜艳的色彩或者改变原来的颜色,这也是为什么光泽会对颜色的观察有影响。
d.光泽与PVC关系
乳胶漆与溶剂型漆成膜过程不一样,表面光泽与PVC关系也表现出较大差异。
在溶剂漆中,颜料分散于树脂的溶液中,成膜时颜料粒子有沉降现象,相对树脂就上浮,因此可形成一个树脂含量较高、光泽较好的表面层。
而在乳胶漆中,颜料的沉降现象不明显,在涂层表面有半裸露的颜料粒子,即使是不含颜料的乳液所形成的涂层,表面还保留了乳液粒子堆积所成的粒子痕迹。
一般来说乳胶漆光泽比溶剂型漆低,属于亚光型涂料,乳液粒子越细,涂膜光泽越高。
随着PVC增加,同时乳胶漆防污能力也随之下降,当PVC达到或者超过CPVC时,涂层出现了空隙,光泽及防污能力迅速下降。
平常人们所讲的光泽一般是指60°光泽,根据涂膜60°光泽大小,人们通俗性的将涂膜光泽划分为:
高光>85
半光40–60
蛋壳光(亚光)10–20
平光<5
3.6PVC、CPVC对涂饰材料选择及配方设计的指导意义
CPVC作为涂饰材料的一个重要参考指标,从以上讨论中我们可以获得以下结论:
a.对于颜料的选择,应首先考虑其遮盖力,它是颜料的关键功能,其粒径在大于可见光半波长范围内越小越好,从其成膜角度出发选择其粒子尽量接近于球形的颜料。
b.在乳液粒径选择上,从成膜角度及光泽角度看,应越小越好。
但在乳液的合成工艺中,粒径又与其内外乳化剂的用量有关,粒径较细的乳液往往含有较多的内(外)乳化剂,这又对涂层的耐水性会产生较大影响。
在粒径选择上要兼顾各因素,在保证涂层耐水性的前提下,选用较细的乳液。
c.对于相同硬度的乳液,弹性乳液具有更好的成膜能力。
在不考虑价格因素时,可首选具有弹性的乳液。
d.成膜助剂对成膜过程及涂层光泽都有较大影响,所有配方设计基本都加有一定量成膜助剂。
通过对涂层物化性能与PVC关系的分析我们也可以得到以下对涂饰配方设计的指导意义:
a.为了提高涂层的粘接牢度,底漆配方中可以少用或不用颜填料,很多乳液生产厂为我们提供的低漆参考配方中底层常常不含颜填料。
b.中涂乳胶漆配方中,虽然涂层的抗拉强度随PVC增加而增大,但断裂伸长率却随PVC增加而减少,一般来说,涂层的抗拉强度基本都已达到要求,而断裂伸长率则关系到涂层的抗开裂性,从此意义上讲,中间涂层的PVC越低越好,即在保证遮盖力前提下,尽量采用低的颜料浓度。
c.顶层涂层可采用无颜料配方(清漆),以达到较好的光泽及防污能力。
但是,从经济角度考虑,涂料的PVC并非越低越好,提高PVC可使涂料成本大幅降低。
常用乳胶漆的PVC范围如下:
高光涂料:
20%-25%
外墙涂料:
30%-60%
内墙涂料:
40%-70%
低档内墙涂料:
>75%
弹性涂料:
20%-45%
实际进行配方设计时可以参考上述PVC范围,综合考虑涂料性能、成本及市场定位,先初步确定配方,再对涂料的性能进行测试和反复调整,直到最终确定适合的配方。
但是,由于CPVC的测量和PVC的计算都比较麻烦,在有一定经验的基础上,人们在配方设计时,经常采用的还是颜基比:
颜填料和成膜物(固体)的重量比。
颜基比和PVC成正比。
4、乳胶漆主要材料的基本特性和选择
4.1主要成膜物----合成乳液的选择
在乳胶漆中,主要成膜物质是聚合物乳液。
乳液的性能很大程度上决定了乳胶漆的优劣,乳液通常应满足以下要求:
具有良好的耐碱性
能常温成膜
具有较好的耐水性
具有较好的耐候性
a.乳液的性质
乳液的基本性质可从胶体的性质和涂膜的性质考虑。
如果把这些性质和作为涂料用基料的性质联系起来,则胶体性质主要关系到配漆适应性和涂料性能,而涂膜的性质主要关系到涂膜性能。
作为胶体的性质,需要考虑分散稳定性、电荷、流动性、泡沫、颜料结合力和成膜性能。
其中,分散稳定性对于用作分散相的乳液来说是一项最重要的胶体性质,具体来说,需要将它分做化学稳定性、机械稳定性、冻融稳定性及贮存稳定性来考虑。
下面重点讨论一下乳液的稳定性:
化学稳定性:
化学稳定性是指对化学药品的稳定性。
在乳胶漆中分为对钙离子的稳定性,对成膜剂等的稳定性及对颜、填料的稳定性等。
机械稳定性:
是指乳液在经受机械剪切时的稳定性。
在实际生产过程中因为在泵送、制漆时的搅拌和涂装时的喷涂等操作中都存在不同程度的机械剪切,因此必须考虑乳液的机械稳定性问题。
冻融稳定性:
是指乳液经受冻结和融化交替变化时的稳定性。
由于乳液在运输贮存中有可能受冻,解冻后时应能保持受冻前的稳定状态。
贮存稳定性:
乳液在规定期限内,在正常贮存条件下的稳定性。
不应出现出渣、分水、增稠等现象。
b.乳液涂膜性质
硬度:
取决于聚合物的玻璃化温度Tg
光泽:
透明度和流动性
附着力(粘接性):
对各种基材及颜料的粘接性能
柔韧性:
弹性变形的能力
耐受性:
包括耐水、耐碱、耐酸、耐光、耐候、耐油、耐污染等耐性。
c.聚合物乳液的主要指标:
外观:
乳液一般为从乳白色不透明到半透明的液体。
粘度:
通常聚合物乳液粘度从几个厘泊到几千厘泊不等。
凝胶物:
乳液中出现微量凝胶是允许的,但不应过多,且不应在储存时继续增加。
玻璃化温度:
Tg值。
Tg值直接关系到乳胶漆的成膜性能和涂膜性能,如脆化温度和硬度。
乳液聚合物通常是热塑性的,当室温高于其Tg值时,它显现为橡胶态,具有良好的韧性;当室温降到Tg以下时,其表现出脆而硬的玻璃态,无法变形,通常作为乳胶漆基料的乳液其Tg值一般设定在10~30℃之间,Tg值基本是由乳液中化学组成决定的。
软硬单体的不同的搭配比例共聚可得到不同Tg值的乳液。
最低成膜温度:
MFT值,以℃表示。
乳液的最低成膜温度是由聚合物粒子内部构造和玻璃化温度决定的。
通常的聚合物乳液,其粒子内部的组成是比较均匀的,在这种情况下,MFT与乳液聚合物的玻璃化温度大体一致的。
之所以不能完全一致,是因为MFT受乳液中的表面活性剂以及保护胶体和水等影响的缘故。
通过加入成膜助剂,可以对乳液暂时起到增塑作用,降低玻璃化温度,进而降低MFT,促进成膜,成膜后迅速挥发,乳液便恢复到原来的玻璃化温度。
离子性质:
由乳液聚合中使用乳化剂的类型决定,通常为阴离子型,少数为非离子型。
粒径及粒径分布:
聚合物乳液是一个不均相物质。
聚合物乳液呈不规则颗粒状分布。
由于所采用的乳化剂和工艺的不同,乳液粒径变化有很大的范围。
常用平均粒径表达乳液的性质。
乳胶漆用乳液的平均粒径通常为50nm到300nm之间。
乳液粒径直接影响到乳液的外观,粒度很大的乳液呈完全不透明的白浊态,其成膜完全无光泽,例如聚醋酸乙烯乳液,平均粒度为180-200nm的乳液呈带蓝光乳白色,成膜透明、光泽高。
剩余单体含量:
乳液聚合反应一般是能够达到比较高的转化率。
但是仍需对残余单体进行后消除处理,以使其残余量降至最低,来满足环保法规的要求。
d.乳胶漆常用乳液及其特性
目前市面上的乳液很多,由于其合成材料的选择、单体的比例、乳化剂的差异、合成工艺的不同,乳液的性能就千差万别,型号、规格也让人眼花缭乱。
但我们在外墙乳胶漆中常用的不外乎以下几种:
氟碳乳液:
具有非常好的耐候性、抗沾污性、保光保色性和综合性能。
适用于制作高档外墙涂料。
硅丙乳液:
具有非常好的耐候性、抗沾污性、保光保色性和综合性能。
适用于制作高档外墙涂料。
其性能仅次于氟碳乳液
纯丙乳液(一般用弹性乳液):
100%纯丙烯酸弹性乳液。
漆膜具有卓越耐候性、长期耐粘污性能等。
其漆膜能在常温或低温环境下保持优异的断裂伸长率,保证漆膜具有优异的柔韧性和回复性。
同时赋于漆膜优良的拉伸强度,使得漆膜在断裂延伸率和拉伸强度之间达到平衡。
为漆膜提供了优秀的保色性和长期抗粉化性能,并具有杰出的耐紫外老化性能。
苯丙乳液:
苯丙乳液具有良好的化学稳定性、机械、冻融稳定性、亲和性好,良好的附着力、耐水性,特别是具有较好的流平性,涂膜透明性,苯丙乳液广泛应用于内墙乳胶漆,普通外墙漆等产品中。
每一种乳液都有它的特性和特殊用途,现在的乳液很多都是针对特定的产品来设计生产的。
我们在使用的时候要多了解其组成和性能,根据我们的需要有针对性的来选用。
特别是当我们的产品有某些特殊要求时就要选相应的乳液作为主要成膜物使用。
乳液的用量从理论上来讲,要根据CPVC的比例来决定,保证能有效的包裹所有的颜填料粒子,使涂膜的装饰性、耐候性、耐水、耐碱、耐湿擦性能等达到最佳状态。
如果从成本考虑,那又当别论。
4.2次要成膜物------颜料的选择
次要成膜物主要指水和颜料,水一般用去离子水,就不多说了,这里着重谈谈颜料。
颜料通常分为二类:
一类是着色颜料,另一类是体质颜料。
a.着色颜料
对于乳胶漆,无机颜料和有机颜料都可使用,但从涂料的稳定性和涂膜的耐候性来看,通常无机颜料比较合适。
对于外墙乳胶漆,应选用而候性及耐紫外线性均较强的颜料。
白色颜料通常为金红石型钛白粉,有色常选用酞青系和氧化铁系颜料。
对于内墙乳胶漆,由于不必过多考虑耐候性,着色颜料的选择范围相对宽些,白色颜料选用锐钛型钛白粉、立德粉等,有色颜料也可选用有机颜料。
b.体质颜料
体质颜料又称填料,可起到以下作用:
降低涂膜光泽;
改进涂料的流动性;
略微改进涂料的遮盖力;
作为填料,可降低成本,增加体积。
还有些体质颜料本身密度小、悬浮性高,可防止密度大的颜料沉淀,改进涂料的物理和化学性质,如耐磨性、耐热性等。
由于体质颜料常有消光作用,所以在高光漆中一般不使用。
建筑乳胶漆中常用的体质颜料包括:
煅烧高岭土:
良好的遮盖性能,优异的悬浮性和抗吸潮、抗冲击性。
重质碳酸钙:
白度高、流变性好。
耐酸性差。
轻质碳酸钙:
白度高、不透明度好。
耐酸性差。
滑石粉:
手感好、涂刷性能好。
沉淀硫酸钡:
耐酸雨性能优越。
功能性填料:
赋予涂膜特殊功能,如高耐腐蚀性、高耐粘污性、隔热性、热反射性、红外发射性等等。
d.颜料的用量
由于各种颜料的着色力和吸油量不同,故用量波幅很大。
从干遮盖、湿遮盖、经济性和对比率等因素考虑,内墙高PVC工程乳胶漆配方中颜填料量一般控制在涂料总量的47%~52%。
外墙乳胶漆配方中的颜填料量一般控制在25-45%左右。
4.3辅助成膜物--------各种助剂的功能和选择
在涂饰配方中不但含有乳液和颜料,还含有其它材料如消泡剂、分散剂、润湿剂杀菌剂、增稠剂、PH调节剂等等。
a.润湿剂、分散剂的选择
分散是乳胶漆生产的关键环节,通常是在机械力作用下利用分散剂来实现的,它可以分为三个基本步骤:
(1)在润湿剂的帮助下,利用润湿介质(水)取代颜料表面的空气及杂质,达到润湿颜/填料的目的;
(2)借助机械剪切如高速分散、砂磨等工艺使凝聚的颜料粉碎和分散成相互隔离的初始粒子。
分散剂分子吸附在通常带正电的颜料粒子表面,在颜料颗粒表面形成双电层,产生相互排斥;(3)利用分散剂的作用来稳定颜/填料悬浮态。
分散过程将直接影响涂料的许多关键性能,如:
粘度、贮存稳定性、光泽、外观和遮盖力等。
因此选择恰当的润湿、分散剂是非常重要的。
由于涂料品种的多样性,所使用的相关分散助剂也品种繁多。
由于涂料助剂大多价格不菲,取舍之间更有着经济意义。
因此,有必要对助剂的选择问题作深入浅出的探讨,达到整体把握的目的。
将润湿分散剂从化学上加以分类是困难的。
原因是不同品牌的产品,其组成、结构差别非常大。
从实际应用需要,对其进行大致分类则是可能和有意义的。
润湿剂
润湿剂都是一些相对分子质量低于1500的界面活性剂,主要作用是降低体系的界面张力。
一般可在室温下把水溶液的表面张力从7.2×10-4N/cm降至4.0×10-4N/cm以下,从而有利于分散剂对颜料的作用。
微观上是促进颜料的可润湿性,使分散剂易于在颜料表面铺展而结合,形成所谓的锚固关系。
另一方面,润湿剂这种降低体系表面张力的作用还是涂料施工必不可少的性能。
因为高表面张力的涂料不易在基面上涂覆,易出现流平不良等缺陷。
应用于涂料配方中的润湿剂有别于乳液合成用的表面活性剂。
后者以离子型居多,而前者主要是非离子型的酚基或烷基聚氧乙烯类。
润湿剂的HLB(亲水亲油平衡值)是衡量极性大小的重要参数,一般供应商可以提供这类数据。
HLB高则水溶性好,反之在水中不稳定,需要恰当把握。
过高的HLB易使涂料对商品色浆的接受性变差,易出现浮色、发花等涂料质量和施工缺陷。
色浆与基础涂料之间HLB差距过大可能是水性涂料调色故障的主要原因。
有必要指出的是,钠盐或钾盐型分散剂的HLB可能超过30以上,而合适的HLB应该在20以下。
遗憾的是,准确测定助剂的HLB还是相当困难的。
下面是粗略的判定HLB值的简单办法-水分散法:
水分散法测定助剂的HLB
HLB范围分散现象
5-6不稳定,或分散不良
7-8经强烈摇荡后呈乳状分散
9-10经强烈摇荡后呈乳状分散
11-13稳定的乳状分散体
>13半透明或灰色分散体,清澈透明溶液
水性分散剂
水性涂料常用的分散剂按分子量的不同通常分为两类:
一类是小分子,包括:
胺、磷酸盐、羧酸等。
另一类为高分子,包括:
多元酸均聚物和多元酸共聚物,其中多元酸共聚物又可衍生出亲水和疏水两种不同类型的分散剂。
类型
优点
缺点
小分子分散剂
成本低、良好的初始分散效果
长期分散稳定性差,影响成膜
多元酸均聚物
初期分散性好、稳定性佳、成本低、与HASE增稠剂配伍性良好
与HEUR增稠剂相容性差,耐水性差
多元酸亲水共聚物
极好的光泽,与HASE及HEUR增稠剂配伍性佳
分散效率不如多元酸均聚物
多元酸疏水共聚物
良好的耐水性、润湿性好,与
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