水性涂料中的流变助剂主要起到两种功能:(1) 防止流挂:当涂料处于立面时,由于重力作用会向下流动,若涂料的抗流挂性能较差,则会产生不同程度的流挂现象,防止流挂发生的助剂是一种流变助剂;(2) 控制流变:使涂料具有触变性,提高涂料粘度。
三、流变助剂的种类
(1) 气相二氧化硅
气相二氧化硅之间形成硅醇氢键,大量的硅醇键存在使体系内可以形成交联的网络结构,从而实现防沉降和防流挂作用,如赢创Aerosil系列。
优 点
无机物稳定性好,不存在生物降解可能;
防沉降和防流挂性能好;
具有良好的颜料稳定性;
不影响防腐性能,甚至能增加防腐性能;
能增强漆膜附着力和韧性;
对温度,助溶剂的选择不敏感,无需活化。
缺 点
常规气相二氧化硅在水性体系里的添加不是特别容易;
需要一定的添加量才能达到交联网络的建立;
添加量大时可能影响光泽和流平;
需要良好的分散使之形成小的附聚体。
(2) 聚脲聚氨酯
通过聚脲聚氨酯(聚醚)之间形成的N-H氢键,形成交联网状的结构,从而实现防沉降的作用,如BYK 420、德谦2810。
优 点
液态,易添加,无需活化;
对体系防沉降非常有效;
高剪粘度低,易施工。
缺 点
与溶剂、体系的极性相关性大;
高剪切下会破坏其针状晶体结构;
高剪切粘度恢复需要时间,所以抗流挂的性能有限。
(3) 聚酰胺蜡
含大量羟基和酰胺基,能形成强烈的氢键,通过大分子链相互缠绕形成网状结构而具有触变性,如BYK 440、海明斯 P2100W(块状)。
优 点
触变性较强,低剪粘度较高,而高剪粘度较低,容易做到较高膜厚;
优异的防沉降和抗流挂性能;
对光泽的影响不大。
缺 点
块状有机蜡需要高速机械搅拌以及温度、溶剂活化;
在水性体系里有稳泡的可能性;
对生产工艺要求较高。
(4) 缔合型碱溶胀增稠剂
当pH调节至碱性时,羧酸根离解,从而通过羧酸根离子间的同性静电斥力使分子链由螺旋状伸展为棒状,提高水相的粘度同时由于含有疏水基团改性,能够与乳胶粒子产生缔合而增加乳液相的粘度,如陶氏化学的DR-72、TT935、海明斯RHEOLATE AP 425等。
优 点
耐生物降解性好;
漆膜光泽和流平性较好;
较好的抗飞溅性能;
成本较低。
缺 点
需要在碱性条件下才能发挥作用;
增稠效率受乳液、PVC、体积固含量等影响;
对助溶剂,表面助剂,分散剂等的选择较为敏感。
(5) 缔合型聚氨酯
这类流变助剂最为常用,通过聚氨酯链接在水性涂料中扩展,亲水主链在水相中亲和稳定,疏水基团与乳胶粒子、表面活性剂、颜料等疏水结构缔合,形成立体网状结构达到增稠,如海明斯 WT-105A、RHEOLATE 299、高泰Coapur XS83和陶氏RM-8W等。
优 点
容易得到很高的光泽以及流平性;
对于高剪粘度表现较好,在高剪切下表现出优异的抗飞溅性;
耐生物降解性能好;
耐水性以及涂膜耐久性好。
缺 点
在低剪切条件下粘度的表现有限;
对助溶剂以及分散剂等较为敏感;
乳液类型、PVC、体积固含量等都可影响它的增稠效率。
此外,水性涂料还常应用非缔合型的纤维素类和粘土类流变助剂。水性涂料的流变问题较复杂,流变助剂在水性涂料中的应用仍需不断摸索,朝着性能复合化的方向发展,在保障一种性能的同时改善其他的性能;另外,通过开发和使用新品种,开发全新概念的水性涂料流变助剂。