浅析溶剂型涂料流变助剂的应用与发展

　　一、引言

　　涂料助剂作为涂料生产的添加剂，不仅在生产和加工过程中起着重要作用，而且还赋予涂料产品特殊的性能。助剂也已经成为当今涂料生产中不可或缺的组成部分。

　　二、流变助剂的作用及特性

　　流变助剂不仅会影响涂料的表观粘度，且对涂料的触变性影响极大。涂料属于触变性流体，即随剪切速率增大和剪切时间延长，体系黏度下降。而在低剪切速率下体系黏度回升，例如在涂料施工阶段，剪切速率高，体系黏度低，有利于施工;在涂料成膜过程中，剪切速率下降，黏度增大，可以防止颜料沉淀和涂膜流挂。良好的涂膜流平性要求在足够长的时间内将黏度保持在最低点，使涂膜能充分流平，形成平整的涂膜。这样往往会出现流挂问题。反之，要防止流挂，涂料黏度必须特别高，这样又会影响涂膜的流平性。因此需在涂料中加入优良的流变助剂，使得涂膜流平和流挂两个性能取得适当平衡。

　　三、流变助剂的种类及应用

　　流变助剂种类很多，主要包括有机膨润土，氢化蓖麻油，聚乙烯蜡，聚酰胺蜡及气相二氧化硅等。

　　1.有机膨润土

　　有机粘土类膨润土是以蒙脱土为主要成分的粘土状物质总称，具有膨润性，粘结性，阳离子交换性等。天然蒙脱土是亲水性的，不能直接作为流变助剂。用有机阳离子与其表面的亲水基团进行交换，就能使亲水的黏土变成亲油的黏土。膨润土是片状结构，有机改性的黏土薄片上吸附着长链的有机化合物，它与漆料有良好的亲和力，片状结构的边缘含有氧和羟基，分散在漆料中的薄片借助这些基团能够形成氢键，在漆料中形成主体网状结构，赋予涂料一定的结构黏度。

　　目前大连地区及东北地区膨润土较常用的主要有海明斯?德谦的828、858、928等。浙江的丰虹BS、JF系列和华特BP-183及TIXOGEL M100等。海明斯收购德谦之后，将其先进膨润土技术应用到国内市场。实验证明，与国产的膨润土相比，海明斯?德谦有机膨润土中的游离季铵盐含量相对较少，初期粘度上升缓慢，在视觉感官上不如国产膨润土柔和，但它的作用主要体现在后期，海明斯?德谦有机膨润土粘度缓慢上升到临界点后，粘度便趋于平稳不再下降，而部分国产膨润土粘度上升到临界点后，粘度开始缓慢下降，黏度变化呈抛物线曲线。这也是使用国产膨润土涂料储存一段时间后粘度较初期降低的一个重要原因。另外，游离季铵盐具有一定的亲水性，游离季铵盐含量相对较少使得海明斯产品在涂料防锈性能上占有一定优势。

　　2.蓖麻油衍生物

　　蓖麻油衍生物流变剂在控制厚膜涂料方面效果比较突出，其呈线性结构，分子链中的N与体系H形成三维结构网，多且致密。BEZ-75是海明斯?德谦最新推广的新产品，它是一种蓖麻油衍生物，不含有机硅成分，具有防沉抗流挂功能。它与涂料的成分(主要是颜料和树脂)相互作用，增进粒子与粒子间的相互作用。建立其一种结构性的系统，以降低涂料的流挂和沉降，增加低剪切速率时的粘度。为保持适宜粘度且增加高固含烤漆的固含量时必须使用低分子量树脂，烘烤过程中，低分子量树脂粘度的减少大于溶剂挥发引起的粘度增加，这样引起体系粘度降低，从而导致流挂，BEZ-75可以解决这种流挂和沉降的问题。BEZ-75的抗流挂性能取决于添加量、使用方法和涂料类型。当BEZ-75添加量为配方总量的0.5-1.0%时，在气干和烘干过程中涂料的流挂趋势明显降低。这种改善无需明显增加涂料的粘度，也不会对涂层的性能产生副作用。这种改进后涂料稳定性非常好，在长期储存后，粘度只是稍微增加。实验证明，在氯化橡胶漆中应用BEZ-75可以抑制沉降的产生。经过一年半的储存后，含有0.75%BEZ-75的油漆不会产生沉降。

聚氨酯漆

BEZ-75由于含有水分，因此在中应用受到限制。并且BEZ-75不能与反应性金属颜料，如锌粉和铝粉同时使用，因为会产生氢气，易发生爆炸。与其他类型的颜料同时使用时不会产生问题。由于产品含有水分，溶于芳香烃和脂肪烃溶剂会产生浑浊。同时也可以与膨润土一起作为活化剂使用。

　　3.聚乙烯蜡及聚酰胺蜡

　　聚乙烯蜡流变助剂中海明斯?德谦的202P是变性聚乙烯蜡防沉剂，添加后，可使涂料中的颜料粒子运动最小化甚至停止，在大多数涂料体系中可消除硬沉淀问题。与传统上使用的有机膨润土及气相二氧化硅有区别，其特点是：对光泽影响低，对粘度增加小，可防止在储存容器中沉积结块，同时改变涂料的流变性质，使其具有较佳的流平性。因此广泛用于汽车涂料，烘漆以及各种防腐涂料。

　　聚酰胺蜡膨润结构呈网状，有非常好的耐热性和储存稳定性，极佳的防沉效果，提高涂料的触变性。如海明斯?德谦的229，它与聚乙烯蜡防沉剂区别在于聚酰胺蜡防沉剂在体系中排列成拉网结构，将颜料托住，从而达到防沉效果。

　　4.气相二氧化硅及其他流变助剂

　　气相二氧化硅由于粒径很小，因此比表面积大，表面吸附力强，表面能大，分散性能好，易形成氢键，增稠明显，触变指数大，溶剂型油墨涂料领域应用比较多。

　　BYK-410以及德谦DeuRheo2810也是涂料生产商常用的流变助剂，主要成分都是改性含脲/氨基甲酸酯官能团的低分子量溶液，易形成氢键，对极性选择性强。析出晶体形成三维网状结构，提供假塑性/触变性。其主要是依靠增稠来达到抗流挂的效果。低剪切速率下，起粒;中高剪切速率下，抗流挂防沉。由于其含有N-甲基吡咯烷酮，具有致癌性，现在欧盟已禁止使用此类产品。

　　四、结语

　　涂料的质量与品种可以反映出一个国家涂料工业发展水平高低，而助剂的应用与特殊原材料的选择对涂料而言，更具有事半功倍的作用。伴随着如今涂料产品的多样化、高效化以及环保化的发展，助剂产品也随之迅速发展，BYK及德谦等生产供用商也会开发出环保型产品。