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2011年01月12日

摘要:介绍了全球涂料用添加剂市场情况,着重 介绍了涂料用增稠剂。对缔合型增稠剂、与水相相 结合的非缔合型增稠剂、无机增稠剂、有机触变胶 等类型的增稠剂分别加以阐述。 关键词:添加剂;增稠剂;缔合型增稠剂;非缔合 型增稠剂;无机增稠剂;有机皇冠投注触变胶

0引言

涂料用助剂又称涂料添加剂。广义上讲,助剂是泛指 某些材料在生产和加工过程中为改进生产工艺和产品的 性能而加入的辅助物质。狭义上讲,加工助剂是指那些为 改善某些材料的加工性能和最终产品的性能而分散在材陈培爱作序:《聚合营销:网络整合营销传播》 料中,对材料结香港六合彩构无明显影响的少量化学物质。涂料助剂 被认为是涂料产品的一类重要组成材料,它可以改进生产 工艺、改善产品性能,提高涂料施工性能、减少对环境的 污染,并有助于开发新型涂料的特殊功能,推出各种功能 性涂料。作为涂料原材料的一部分,助剂的用量虽然很少 (通常少于5%),但往往可以用来六合彩论坛解决生产过程中出现的许 多问题,对提高和改善涂料及涂膜的性能起到十分关键的 作用,而且还可以改善涂料的施工性能,因而是涂料生产 和施工中必不可少的成分。

根据Kusumgar,Nerlfi&Growney咨询公司各位同仁，谁知道那本入门的减肥瑜伽书比较好，偶没练过瑜伽现在想练练易学又有效果的统计,2008 年,涂料和油全讯网.com墨用5大助剂的全球消费为1 400万磅(310 亿元),其中涂料约占80%,油墨占20%。亚洲是涂料和油 墨助剂消费最大的地区,占40%左右。在亚洲地区,日本 和中国是助剂消费大国,但最近几年日本助剂消费增长缓 慢,而中国地区助剂消费却呈2位数增长趋势。此外,欧 洲和北美助剂用量分别占全球消费量的1/4左右。 涂料助剂范围广、类型多,不同化学成分组成了各种助 剂。其中,流变改性剂是涂料和油墨中用量最大的助剂,约 占全球总值的1/3;分散剂用量排第2位,约占22%;消泡 剂约占17%;润湿剂占15%;增滑、耐磨擦材料占12%。 本招投标问题文着重对流变改性剂之一的增稠剂作详细说明。

1增稠剂总体概况

增稠剂是一类应用广泛的流变助剂,除在乳胶漆、涂 料印花浆等水性乳液或水性分散体中使用外,还用于润滑 脂、液体洗涤剂等产品。加入增稠剂后不但能使涂料增稠, 以获得优异的机械及物理化学稳定性,在涂料施工中起到 控制流变性的作用。增稠剂的分类见表1。聚合物类增稠 剂是有机增稠剂开发的主要方向,在无机增稠剂方面,纳 米技术实现无机物颗粒的纳米化,赋予无机增稠剂新的性 能。

近年【引用】教你如何免费申请个人网站来,有关涂料增稠剂方面的中国专利见表2。 本文主要对缔合型增稠剂;与水相相结合的非缔合型 增稠剂:纤维素、丙烯酸树脂;无机增稠剂:高岭土(膨胀 型和非膨胀型)、气相二氧化硅、高碱性磺酸钙;有机触变 胶(包括纤维素、丙烯酸等和蓖麻油衍生物)等类型的增稠 剂加以概述。

2缔合型增稠剂

缔合型增稠剂是疏水缔合型水溶性聚合物,一般是指 在线性亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚 合物,可以是丙烯酸酯聚合物、纤维素醚或高质量非离子 型产品用聚乙二醇酯等,此外还有梳状缔合型增稠剂等。其利用疏水改性聚合物可分别调整高、低剪切速率时的黏 度,克服了胶态分散体在剪切速率低时黏度往往偏高,使 涂料的流动性和流平性变差,而剪切速率高时黏度往往偏 低,使涂料不能顺利地从辊涂机转移到被涂物上的缺点。 缔合型增稠剂的优点是:有流平性、改善抗飞溅性、好的 抗流挂性、比羟乙基纤维素(HEC)有更好的光泽、成膜性能好、更易结合(通常是液体)、有抗霉性等;其缺点是:pH 值敏感性、表面活性剂的亲水亲油平衡值(HLB值)敏感性、 对表面活性剂类型敏感性、对乳胶漆粒径敏感性、对乙二 醇类型的敏感以及对水的敏感性增加。同时,热稳定性也 不可预测,这时需要正确使用表面活性剂和分散剂,但配 方需要重新测试。

缔合型增稠剂通常用作乳液分散或胶粘溶液。当使用 这类增稠剂时,开始最好用供应商推荐的配方,直至对增 稠剂的功用很熟悉。

(1)疏水性改性丙烯酸酯增稠剂通常是指疏水改性碱 溶胀型乳液(HASE)。

碱溶胀型增稠剂可分为2类:缔合型的(HASE)和非缔 合型的(ASE)。非缔合型增稠剂(ASE)是聚丙烯酸盐碱溶胀型 乳液,能够增稠水相,这类增稠剂如Rohm Haas公司的AS 60和Ciba公司的Viscalex HV-30。缔合型疏水改性碱溶胀 乳液型(HASE)增稠剂具有增稠水相和分散相两相。此类增 稠剂在非缔合型碱溶胀增稠剂的分子主链上引入了疏水 基团,可与体系中具有疏水表面的颗粒(乳胶粒子和表面改 性的颜填料粒子)发生吸附缔合作用,形成网络结构,达到增稠效果。此类增稠剂在供货状态下为酸性,被碱中和后 (pH值>8)产生大量羧酸根离子,分子链展开并且疏水基团 释放出来,最终黏度是由水相增稠与分散相增稠共同提供 的。常用的HASE缔合增稠剂平均相对分子质量在 200 000～250 000之间。这种共聚物是通过常规的半连续 乳液聚合来制备,甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯和缔合大单体 的组成保持在49.05︰50.04︰0.91(质量比)。所用的缔合大 单体的结构是由一端与烷基疏水基团相连,另一端与乙烯 可聚合基团相连的聚氧乙烯链组成。表3列举了一些疏水 改性碱溶胀增稠剂的厂商和牌号。

(2)非离子疏水改性乙氧基聚氨酯共聚物(HEUR)。

一般仅是指缔合型聚氨酯(PU)增稠剂。该增稠剂具有 优异的成膜性能、流平性、能减少飞溅和非絮凝增稠机理。在低剪切力下,PU缔合增稠剂给予乳胶涂料较高的黏度增 长,可防止沉降和流挂;但是随着剪切力的增加,黏度增 加变化平缓,这样较低的黏度则便于施工。此外PU缔合增 稠剂适用于低VOC体系,因此作为流变助剂具有广阔的前 景。PU缔合增稠剂的分子结构中含有亲水和亲油基团,可 以形成很多个胶束。对于每个增稠剂分子而言它至少含有 两个亲油基团和一个亲水链段(亲水链段连接着两个亲油 基团)。而分子中的亲油基团就像一个锚基吸附在乳液或颜 填料粒子的表面,它对于增稠有着重要的影响。分子中亲 水的聚醚链段像一根绳子将两个粒子牵连在一起,而当它 与多个乳胶粒子作用时,就形成三维网状结构,这种状态 束缚了乳胶粒子在水中的自由运动,同时也限制了水及颜 填料粒子的运动,给整个体系运动带来了阻力,从而促使 黏度增加。PU缔合增稠剂与粒子的缔合程度取决于亲油基 团的特性和粒子的表面性质。值得关注的是新型技术减少 了着色过程中黏度损失。HEUR非离子型增稠剂具有优异的 流平性、不含溶剂且黏度稳定。通过新型黏度建造机理可 使黏度稳定。这类增稠剂如:Borchi Gel0434,Tego ViscoPlus 3010、3030及3060。表4列举了一些缔合型聚氨 酯增稠剂的厂商及牌号。

HEUR对水相的增稠作用相对较弱,加之价格较贵,所 以常与碱溶胀增稠剂配合使用。

还有一类与HEUR性能相似的增稠剂,疏水改性聚醚 增稠剂(HMPE)。该类增稠剂的产品有Hercules的Aquaflow NLS200、NLS210和NHS300。

(3)由于HEUR增稠剂有这样或那样的缺陷,又研发了 疏水改性乙氧基聚氨酯流变改性碱溶胀型乳液增稠剂 (HEURASE)。

通过乳液聚合羧基功能单体、非水溶性单体和疏水终 端乙氧基氨基甲酸酯单体制备碱溶性加成三元共聚物。其 比例不同可以得到具有不同性能的产品。当添加碱性物质 (如氢氧化铵),聚合物会膨胀,变得不但可溶而且能很方 便地与水相结合。 HEURASE型增稠剂(水溶性聚合物)聚合物间有相对长的 链,还有许多羧基阴离子分散在聚合物主链上。这种类型的 增稠剂可以相互混合,得到流变性能相对独特的涂料。

(4)氨基缔合型增稠剂。 一种新型的缔合型增稠剂叫疏水改性乙氧基化氨基 树脂增稠剂(HEAT)。其将特种氨基树脂变成可接4个封端 疏水基,但这4个反应点的活性是不一样的。在正常的疏 水基加量时,只有2个接上封端疏水基,这样合成的疏水 改性氨基增稠剂和HEUR没有多大区别,如Optiflo H500; 若加入较多的疏水基,如达8%,调节反应条件,可生产出 具有多个封端疏水基的氨基增稠剂。这种疏水改性氨基增 稠剂能防止配色时,由于加入的色浆带入大量表面活性剂 和二醇类溶剂而造成涂料黏度下降的问题。这种增稠剂如 Optiflo TVS。

(5)疏水改性羟乙基纤维素(HMHEC)是纤维素增稠剂。

其属于缔合型增稠剂,如Natrosol Plus Grade 330、 331。自然界存在的纤维素是非水溶性的。可通过用亲水 性取代基(如羟基基团)的化学反应使纤维素变成水溶性。在原水相增稠的基础上又具有缔合增稠作用,能与乳胶粒 子、表面活性剂以及颜料和填料交互作用,这种类型的涂 料在高剪切率下有更高的黏度,因此涂膜更好。在纤维素 增稠剂里将做详细介绍。

(6)改性聚脲增稠剂。

BYK公司开发了改性聚脲增稠剂。它的增稠机理是既 有氢键的作用,也有端基的缔合作用。与一般增稠剂比较, 它的防沉降和抗流挂性能好。根据端基的不同极性,改性 聚脲增稠剂可分为三种:低极性聚脲增稠剂、中极性聚脲 增稠剂和高极性聚脲增稠剂。前二种用于溶剂型涂料增 稠,而高极性聚脲增稠剂既可用于高极性溶剂型涂料中, 也可用于水性涂料增稠。低极性、中极性和高极性聚脲增 稠剂的商品分别如BYK-411、BYK-410和BYK-420。

3与水相相结合的非缔合型增稠剂

3.1纤维素增稠剂

纤维素是一种多聚糖,可形成多种水溶性醚。纤维素 增稠剂是非离子水溶性聚合物。其使用历史很长,已经超 过30年,品种也很多,它们在几乎所有的乳胶漆中还在 被使用,是增稠剂的主流。纤维素增稠剂对水性体系很有 效,因为他们自己可以使水增稠。在涂料工业中,最常使 用的纤维素类增稠有:甲基纤维素(MC)、羟乙基纤维素 (HEC)、乙基羟乙基纤维素(EHEC)、羟丙基纤维素(HPC)、羟 丙基甲基纤维素(HPMC)和疏水改性羟乙基纤维素(HMHEC)。 HEC是一种水溶性多聚糖,广泛用于哑光及半光建筑 乳胶漆的增稠。可以获得不同黏度等级的增稠剂,用这种 纤维素的增稠剂具有极好的着色兼容性和贮存稳定性。如 Aqualon公司的Natrosol250,Union Carbide公司的 Cellusize QP等,德国科莱恩的HS10000YP2、HS30000YP2, 美国DOW公司的CELLOSIZE QP-300。

涂膜的流平、抗飞溅、成膜以及抗流挂等性能取决于 HEC相对分子质量。HEC和其他非缔合水溶性聚合物能使 涂料中水相变厚。纤维素增稠剂可单独使用也可与其他增 稠剂结合使用获得特殊的流变性。纤维素醚可以有不同相 对分子质量和不同黏度等级,从低相对分子质量2%水溶液 黏度约为10 mP·s到高相对分子质量黏度100 000 mP·s 不等。低相对分子质量等级的通常在乳胶漆乳液聚合中用 作保护胶体,大多数常用等级(黏度4 800~50 000 mP·s) 的用作增稠剂。这类增稠剂的机理是由于氢键使其有很高 的水合作用及其分子链之间的缠绕。

传统纤维素是高相对分子质量的聚合物主要通过分 子链之间的缠绕增稠。由于低剪切率时黏度高,所以流平 性差,并且对涂膜光泽有影响,在高剪切速率时黏度低, 涂膜辊涂抗飞溅性差,且涂膜的丰满度也不好。HEC的应用特征,如刷涂阻力、成膜和辊涂飞溅等直接与增稠剂的 选择有关。同样其流动性能如流平和抗流挂性也在很大程 度上受增稠剂影响。

疏水改性纤维素(HMHEC)是纤维素增稠剂,其在部分支 链上有疏水改性(沿着结构主链引入了几个长链烷基)。这 种涂料在高剪切速率下有更高的黏度,因此成膜更好。如 Natrosol Plus Grade 330、331,Cellosize SG-100,Bermocoll EHM-100。其增稠效果可与相对分子质量大得多的纤维素 醚增稠剂品种相当。它提高了ICI黏度和流平性,降低了 表面张力,如HEC的表面张力约为67 mN/m,HMHEC的表 面张力为55~65 mN/m。

HMHEC具有极好的喷涂性、抗流挂性、流平性能、好 的光泽和抗颜料结块。其应用广泛,对微粒径乳胶漆成膜 没有负面影响。成膜性能好且具有防腐性能。这种特殊的 缔合型增稠剂与醋酸乙烯共聚物体系一起具有更好的效 果,其性能与其他缔合型增稠剂相似,但配方更简单。

3.2丙烯酸树脂

某些体系中也使用丙烯酸乳液聚合物作为增稠剂。一 般用水溶性丙烯酸酯(酸聚合物或盐聚合物)来实现这一目 的。但使用时必须小心,因为这种可溶性增稠剂会在最终 涂膜中残存且对水很敏感。

这类增稠剂应用很成功的是聚丙烯酸,其具有较强的 增稠性和较好的流平性,生物稳定性好,但对pH值敏感, 耐水性不佳。因为其是乳液,通过调节pH值来增稠,但 由于其pH敏感性,黏度会随着pH值的改变而改变,因此 使用过程中应十分小心。目前,国内增稠剂用丙烯酸树脂 生产厂商有江苏三木集团、中山市杰事达精细化工有限公 司、江阴国联化工有限公司、桐乡市正大涂料有限公司、 北京林氏精化新材料有限公司、广东盛方化工有限公司 等。

4无机增稠剂(包括有机粘土)

4.1粘土

4.1.1膨胀型粘土(膨润土) 膨润土是目前用于涂料增稠剂的重要一类膨胀型粘 土,其主要矿物成分是蒙脱石(含量在85%～90%),因此膨 润土的主要性质是由其蒙脱土成分所决定的,目前主要有 普通蒙脱土(Montmorillonite)和锂蒙脱土(Hectorite),分 子式分别为M x (Al 4-x Mg x )Si 8 O 2O (OH) 4 · n H 2 O和M x (Mg 6-x Li x )Si 8 O 2O (OH) 4 · n H 2 O,式中,M为Na + 、Ca 2+ 、K + 等,它们与蒙脱土中 的Mg和Li离子交换,形成钠基膨润土、钙基膨润土等, 其性质和层间的交换性阳离子种类有很大关系,一般对层 间阳离子为有机阳离子的产品称为有机膨润土。膨润土有特殊的层状结构,由硅氧四面体构成薄片,薄片之间为Al 和Mg离子等形成的八面体,在八面体薄片的边缘存在着 四个羟基,这些羟基在介质中通过氢键互相结合,形成三 维网状结构,赋予涂料触变性和起增稠作用。膨润土高度 亲水,可直接用于水性涂料中,但它与溶剂型涂料的相容 性很差,所以必须对膨胀土进行改性,在其分子中引入憎 水性的烃基,才能在溶剂型涂料中应用。其中,由于锂蒙 脱土有特殊的触变性,因此常被用于新2正网涂料中,改善流 挂性、金属颜料的定向性能及涂膜外观。

在使用膨润土时需要在高剪切速率下进行预分散,如 果分散不正确会产生增厚并损失其关键的性能。此外,预 凝胶相中,粘土会需要超量的水,导致部分高固体分体系 的施工性能变差。实际使用中,粘土通常和有机触变胶和 防沉剂混合使用,触变胶具有很好的流平性能但对温度很 敏感,而粘土对温度不敏感。

目前,国内涂料用有机改性膨润土的生产厂商主要有 浙江丰虹粘土化工有限公司、浙江华特集团华特化工有限 公司、上海长风化工厂、天津市华联有机陶土化工福利厂、 浙江临安市环宇特种助剂厂、临安市青虹化工助剂厂等。 而国外企业的产品包括海明斯特种化学公司的Bentone? 系列等。

4.1.2非膨胀型粘土

(1)高岭土

高岭土是是一种水合硅酸铝粘土,中国是世界上最早 发现和利用高岭土的国家,因此高岭土又被称为“中国粘 土”。高岭土是具有片状结构的非膨胀型粘土,通过共用 氧原子,氧化铝八面体层和硅环层相结合,使其形成在一 端具有含氧表面,而在另一端具有亲水羟基表面的六面结 构。

市场上有不同等级的高岭土,涂料中常用的有含水高 岭土和煅烧高岭土。在涂料中,高岭土主要作为填料,主 要利用其光学性能部分代替钛白。而含有高岭土的涂料还 具有良好的触变性、贮存稳定性,在施工时不会流挂,并 具有良好的流平性。 目前,国际上主要的高岭土供应商包括Imerys、 Engelhard(已被BASF收购)、Cadam、Huber和Thiele等。

(2)云母粉

云母是钾、铝、镁、铁、锂等层状结构铝硅酸盐的总 称,通常呈假六方或菱形的板状、片状、柱状晶形。颜色 随化学成分的变化而异,主要随Fe含量的增多而变深。 云母具有极好的断裂性能,易分裂为薄片、软片。云母族 矿物中最常见的矿物种有黑云母、白云母、金云母、锂云 母等,涂料工业主要应用白云母、绢云母,也可小量应用 金云母。云母的片状结构使其在涂料溶液内易于分散,通过加 人云母粉可减少涂料的沉积和改变流动性、提高机械性 能,从而获得一个坚固的涂层。云母粉有良好的耐热性 耐候性、透明性、耐化学性、紫外线屏蔽性等性能,有助 于改善涂层的耐腐蚀性质,延长涂料的有效时间,并保护 其不受阳光和热的侵蚀,保持表面光泽度。

目前,国内涂料用云母粉的生产厂商主要有滁州格锐 矿物有限责任公司、上海江沪实业有限公司、河北省灵寿 县土头云母厂、河北灵寿科汇云母有限公司、湖北平安电 工材料有限公司、灵寿县鲁柏山云母加工厂等。印度也是 主要的云母粉生产国,印度比哈尔有质量上乘的云母粉

(3)胶状交互网状物

这类粘土的代表是凹凸棒土。凹凸棒土是一种具链层 状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物,是一种常用的增稠 剂,其对涂料、胶粘剂、油墨、密封剂或其他液体产品的 水性和溶剂型配方都能具有触变增稠作用,可减少颜料和 其他材料的流挂、防止沉积。

凹凸棒矿物呈纤维状或针状形态,在水或其他强极性 溶液中易于分散,形成一种杂乱的纤维格状体系的悬浮 液,流变性极好。其流体特征体现了非牛顿流体的性质 黏度随凹凸棒土含量增高而增大;在高剪切力作用下,黏 度增大,触变性增强;在低剪切力作用下,悬浮液发生絮 凝。在离子型或非离子型溶液中能有效形成触变凝胶,在 大多数有机溶液中,当用各种阳离子或非离子表面活性剂 分散时,也会触变凝胶,表现出增稠和悬浮液特性。 实际使用中,凹凸棒土往往需要和其他增稠剂联合使 用,如与羟丙基甲基纤维素结合使用,也可与HEUR增稠 剂联合使用,控制脱水收缩。在水性体系应用中,凹凸棒 土不膨胀,分散于水中后,颗粒间形成网络,将水包裹于 其中而起增稠作用,其增稠效率比膨润土高,具有液体分 离(脱水收缩)控制、颜料悬浮、触变增稠、抗飞溅、改善 成膜性以及流挂控制,并可以作为填料改善涂料的遮盖和 着色力。

目前,国际上凹凸棒土的主要生产商包括巴斯夫公司 所生产的Attagel?系列、美国ITC公司的MIN-U-GEL ?系 列。美国EZ GEL公司也生产凹凸棒土。

4.2气相二氧化硅

气相二氧化硅又称气相法白炭黑,是利用氯硅烷经氢 氧焰高温气相水解制得的一种精细、特殊的无定形粉体材 料,具有粒径小、比表面积大、表面活性高和纯度高等特 性,常常在液体体系中作为增稠剂和触变剂。 1940年,德固萨公司(Degussa)的Klopfer博士在寻找 高活性、浅色颜料填料取代炭黑的过程中发现了气相二氧化硅。1941年,德固萨公司发明AEROSIL ? 气相法二氧化硅 技术,并且从此后在气相法二氧化硅的发展和生产中一直 保持主导地位,大多数商用等级的气相二氧化硅在二氧化 硅表面含活性亲油基团。

硅烷醇基可与邻近的气相二氧化硅颗粒间相互作用 而形成氢键,使其在涂料体系中形成广泛的“网状”或“结 构状”结构,相似粒子间的相互结合使硅形成相对大的粒 子链(结构)。气相二氧化硅具有分散性和最大表面积,通 过机械分离和离散硅粒子的溶化作用可防止粒子链被破 坏。作为一种有机粘土,其还具有吸油性,使溶剂型涂料 体系光泽度降得更低的性能。由于气相二氧化硅的密度非 常低,所以其操作性也是需要考虑的因素之一。 气相二氧化硅表面具有很多高活性的硅羟基,一般以 孤立羟基、相邻羟基和双重羟基形式存在。其产生增稠性 和触变性的原因是因为表面羟基和液体体系之间的微观 相互作用的结果,因此气相二氧化硅的增稠效应和触变效 果往往依赖于体系的极性。

在油性体系中,极易形成三维的网状结构,这种结构受 机械力影响时会破坏,使黏度下降,涂料恢复良好的流动性; 当剪切力消除后,三维结构会自行恢复,黏度上升。在完全 非极性液体中,黏度恢复时间只需几分之一秒;在极性液体 中,回复时间较长,这取决于气相二氧化硅的浓度及其分散 程度,这一特性赋予油性涂料非常好的储存和施工性能,特 别是厚浆形涂料,既能保证涂料在一定的施工剪切力下有良 好的流动性,又能保证涂膜的一次施工厚度,通常在施工过 程中,由于涂层边缘的溶剂挥发较快,导致表面张力不均匀, 容易使涂料向边缘移动,而二氧化硅网络能够有效阻止涂料 的移动而形成厚边,同时还防止涂料在固化过程中的流挂现 象,使涂层均匀。气相二氧化硅由于能形成氢键而提高体系 中的中低剪切黏度,从而起到增稠作用。因此,气相二氧化 硅在油性体系中的应用非常广泛。

以卡博特(Cab-O-Sil?)气相二氧化硅为例。由于其具 有极小的粒径和巨大的比表面积,因此在大多数应用中有 极好的流变控制性能。在非氢键体系中,Cab-O-Sil ? 气相 二氧化硅在流变控制中有极好的性能。氢键与硅粒子结 合,在硅浓度很低时就能形成网状结构。在这些体系中, 通常气相二氧化硅的浓度只要3%～6%(质量分数)就足够 了。在高氢键体系中,由于媒介中硅硅键间的干扰非常明 显,因此需要提高硅浓度增加其黏度和触变性。 疏水气相二氧化硅与防腐颜料一起使用可改善水性 体系和溶剂体系的防腐性能,其制备是通过硅烷、硅氧烷 或硅氮烷处理亲水气相二氧化硅。疏水气相二氧化硅主要 有:二氯二甲基硅烷(DMDS)、辛基三甲氧基硅烷(TMOS)、 硅油(SO)和六甲基二硅氮烷(HMDS)。亲水和疏水气相二氧化硅主要用在溶剂涂料中改善 流变性能,其也可做颜料的流变控制剂和防沉剂。由于硅 烷醇基,这些结构可以有大量的氢键,形成许多粒子链和 结构。

目前,气相二氧化硅的主要生产商有德国赢创-德固 赛(EVONIK-degussa)公司,其产品有非处理型AEROSIL?系 列、疏水处理型AEROSIL ? 系列等;德国瓦克(WACKER)公司, 其产品有沉淀法气相二氧化硅非处理型HDK?系列、疏水处 理型HDK?系列;美国卡博特(CABOT)公司,其产品有非处 理型CAB-O-SIL ? 系列、疏水处理型CAB-O-SIL ? 系列;日 本德山(TOKUYAMA)公司,其产品有非处理型REOLOSIL?系 列、疏水处理型REOLOSIL?系列;以及韩国东洋DCC公司, 其产品非处理型KONASIL ? 系列等。

4.3水性气相二氧化硅

水性气相二氧化硅分散体是一种新型的添加剂,能改 善水性涂料的多种性能,这种液体的、类水形态产品的性 能好于粉末状气相二氧化硅。作为防沉剂,气相二氧化硅 分散体有好的流平性、改善了耐热性能、改善了消光体系 中的消光性,以及水性涂料中柯尼格硬度。由于水性气相 二氧化硅分散体无溶剂和表面活性剂,其可降低VOC,通 过改善涂膜性能,还能减少带有丙烯酸树脂的助溶剂。水 性气相二氧化硅能改善抗流挂性、减少高填料体系中的厚 膜开裂、改善涂膜的硬度并提高抗沾污性。

4.4高碱性磺酸钙凝胶体

这种凝胶体是通过分散剂在晶体形态中方解石形成 的稳定胶体碳酸钙复矩阵。在有机介质中,高碱性能提供 碱度胶体稳定形态。在高碱性磺酸钙凝胶体中,晶体结构 中的碱性成分发生改变,分散体的极性头与离子方解石晶 体絮状物结合,具有胶状稳定性。通过范德华力,非极性 碳氢分散剂相互交互形成稳定的完全润湿的胶体结构。在 溶剂涂料中,高碱性磺酸钙具有可恢复的剪切变稀结构, 有助于颜料悬浮和防流挂。这种产品通常是在生产过程中 的颜料分散步骤添加,其不需要热活化或极性催化剂,因 此,高碱性磺酸钙非常适用于高固体分配方中。溶剂型烘 烤体系中固化时的高温不会影响产品性能。由于其是预凝 胶,高碱性磺酸钙不影响涂料体系的光泽度。

5有机触变胶

触变胶具有触变性,只用机械力(振摇等)而不需加热 就可使凝胶变为溶胶;不需冷却,只需静置一定时间,又 由溶胶变为凝胶。触变胶常用作混悬剂中的稳定剂,可使 微粒稳定地分散于介质中而不易聚集沉降。有机触变胶包含如上文描述的有机纤维和丙烯酸树脂类型,此外还包括 由蓖麻油、羧酸和胺化学改性的其他类型有机触变胶。 蓖麻油衍生物是在非极性溶剂中,通过分散、活化 被溶胀的长链相互缠绕形成触变结构而起增稠作用。当 受到剪切力时,缠绕被拉开,结构破坏,黏度会下降; 当剪切力消失,又重新缠绕。这种重新缠绕的过程较缓 慢,所以黏度恢复较慢,允许有较长的流动时间流平, 适当使用可使涂料在较大的流挂极限厚度时仍有一定程 度的流平。蓖麻油衍生物是制造厚涂型涂料很有价值的 流变助剂。

主要产品有英国ICI公司(现属于阿克苏诺贝尔)的 Thixomen、比利时RHEOX公司的Thxicin系列等。这些蓖 麻油衍生物广泛应用于各种涂料中赋予其触变结构,改善 颜料的悬浮性,控制流挂而不牺牲流动和流平性,控制对 多孔物体的渗透性,通常不与涂料中其他组成起反应,在 有机体系中不影响其抗水性,对涂料耐久性无不良影响, 在涂膜中不泛黄,并赋予涂料贮存稳定性。

可用酰胺对氢化蓖麻油进行改性,酰胺改性后,氢化 蓖麻油能成功地提高工业涂料的抗溶剂等性能。多年来, 这类流变剂已成功地应用于各种工业涂料,尤其是重防腐 涂料和海洋涂料,但这类流变剂在使用时仍有假稠等缺 点。新型的特殊酰胺改性氢化蓖麻油,例如英国Cray Valle 公司的CrayvalIac Super(CR Super)流变剂,具有更优异的 性能,使用更方便,能够适应更广泛的溶剂范围,涂料的 贮存稳定性好,有良好的涂装性能和抗流挂能力,长期贮 存对涂膜光泽没有明显的影响等。

6其他类型的增稠剂

其他类型的增稠剂还包括:有机钛酸酯,如二(三乙醇 胺)钛酸二异丙酯,美国杜邦公司的Tyzor TE,与单用纤维 素胶体相比,有时用很少的有机酞酸酯涂料体系就可以取得 很好的效果,这主要取决于所用的纤维素/表面活性剂体系; 金属皂,如硬脂酸铝、异辛酸盐和亚油酸钙等可在溶剂涂料 中作增稠剂,硬脂酸铝生产厂家如江苏中鼎化学有限公司 等,异辛酸盐生产厂家如上海长风化工厂、沈阳市应用化学 研究等;羟丙基瓜尔胶是一种环氧丙烷改性多聚糖,在水性 体系中可作增稠剂,羟丙基瓜尔胶的生产厂商如无锡金鑫科 技有限公司;黄原胶,是一种非常好的增稠和稳定助剂,可 用于低溶剂、水性涂料和相关产品中,具有假塑流动性和好 的悬浮特性,可以防止橘皮、涂料滑挂等,其生产厂商如山 东阜丰发酵有限公司。

7结语

从以上各类增稠剂的增稠机理及特性分析中,可以得 出这样一个结论:任何一类的增稠剂都有其特点,在涂料 的增稠体系中,如果只用一类增稠剂,很难达到对长久的 贮存稳定性、良好的施工效果和理想的涂膜外观的全面要 求。因此,通常在涂料增稠体系中,需要使用2类以上的 增稠剂才能达到较理想的效果。增稠剂的选择不仅要考虑 增稠剂本身,还要结合基料体系来选择,如在水性乳液体 系中采用缔合型增稠剂时,要考虑乳液、表面活性剂、成 膜助剂等综合影响。