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在水性木器漆体系中,流变助剂有着极其重要的地位,影响着涂料的各个方面,一个理想的有效的流变曲线需要具备两个方面的作用:

良好的触变性可以解决防沉和防流挂的作用。更为重要的是,良好的触变性可以保持银粉在喷到板材时,在喷的作用下,乳液粒子倾向于平行排列的状态,这一点对水性木器漆尤其重要。

2.后期流动性,或者从一个更高的角度看体系的流平:

在喷到板材后,涂料需要一定的触变性来防止流挂,并保持粒子的排列状态。在过了这个窗口后,涂膜的收缩导致乳液粒子进一步进行排列,此时尽可能低的粘度有助于进一步排列,以及涂膜的流平。

这里对水性体系流变助剂做一个简单的介绍,水性工业涂料体系常用的流变助剂主要有以下三类:

a) 碱溶胀型,例如纤维素类,丙烯酸(ASE)类,这类对水相增稠,对pH值非常敏感;

b) 缔合 PU型(HEUR),一般分为三类,牛顿型(建筑涂料领域中常说的流平剂),假塑性和强假塑型(我们的体系需要使用强假塑型)。这类对颗粒增稠,对表面活性剂敏感,对pH值不敏感;

c) 气相二氧化硅、有机膨润土、蜡类(氢键作用型)。

对于触变性,可以从各种各样的配方中看到这一思路的体现,例如选择有机膨润土、蜡类流变助剂。

选择碱溶胀流变助剂主要是基于几点:

1.强触变,有利于防沉,防流挂;

2.对体系的HLB 值不敏感;

3.对pH值非常敏感。

这一点可以用来设计体系的流变曲线,我们期待在体系pH值处于碱性时,碱溶胀流变助剂具有强触变,在喷到板上后,由于中和剂的挥发,体系转变成酸性,从而导致增稠效果大减,体系粘度尽可能低,以增加流平和填料定向。

需要指出的是如果不是对pH值和中和剂做精心设计,碱溶胀流变助剂本身并不会对流平有利。有些人还为此进行了专门的研究,这也是后来HEUR类流变助剂得到发展的原因。通常相比ASE或者纤维素类,HEUR触变性稍弱一些,但对体系流平很有帮助。特别是喷涂时,高剪粘度(强假塑型)高于碱溶胀型,有效防止飞溅,同时湿膜更厚,有利于流平。

对于储存稳定性,根据乳胶漆的经验,碱溶胀型是对体系的水相增稠,而HEUR是对比较疏水的颗粒增稠。如果单用一种类型的流变助剂,难以获得长期的满意的储存稳定性(当然并非不可能),如果拼用则可以获得最佳效果,这些都是我们想选择HEUR类流变助剂的原因之一,正是鉴于HEUR类流变助剂有上述优点,如果有效的使用强假塑型HEUR,一定可以获得最佳效果。

此外还希望借用缔合型HEUR的缔合强烈的受到亲水性表面活性剂影响的特征来设计与上述ASE类似流变曲线,加入快挥发的疏水性成膜助剂(EEP),达到缔合效果,同时由于中、慢挥发速度的亲水性成膜助剂的存在,在疏水性成膜助剂基本挥发后,亲水性成膜助剂在涂膜中富集,降低缔合效果,从而降低粘度。

但目前的结果是,使用蜡类增稠剂配合ASE,可以比较简单的获得一个比较令人满意的表面效果。强假塑型HEUR应该有获得更佳效果的可能,但是目前发现,EEP对乳液溶胀效果非常好,需要更多的实验来获得一个具有理想的成膜助剂组合的最佳加入量。