有显著进步的使用特殊黏土作为流变助剂在涂料和涂料系统。特殊黏土如海泡石、凹凸棒石和蒙脱石组成一个特定的硅酸盐粘土家庭组。他们所有人,在适当的工艺条件,生产的凝胶结构能够表现为剪切稀化和触变液体。这些属性使特殊黏土独特相比其他流变添加剂,提高这些系统的稳定性和应用程序属性。这些特殊的粘土提供良好的防沉和anti-sagging油漆和涂料的特点,在水或溶剂系统。

特殊黏土还提供特殊的吸收和吸附特征。吸收,表面活性和形态学因素允许特殊功能添加剂的设计将工作在一个广泛的基础系统,将提供新的功能超出了标准的改进,是典型的流变添加剂。

Tolsa的PANGEL^®一系列流变添加剂-基于高纯海泡石技术用于水性和溶剂型油漆和涂料。

特殊的粘土选项

特殊黏土是一群的层状硅酸盐mineral-ogical集团,包括矿物的工业添加剂广泛用于各种不同的应用程序。最广为人知的这一组的成员是海泡石、凹凸棒石和蒙脱石,他们有着各种各样的化学和结构特点。尽管共享一些基本的结构细节,他们是不同的方式阻止单元空间分布。这使得海泡石、凹凸棒石之间的根本区别,针状形态,并与主要的层状蒙脱石的子群的形状。¹单个粒子的形态差异和表面特征发挥基础作用与水和阳离子的交互和凝胶的结构。必须能够留住这些凝胶固体和正常压力下流动,而不影响系统化学或物理。

蒙脱石带负电荷的硅酸铝块通过阳离子钠或镁联系在一起。这些块片状形态,通常会形成多个安排许多层的堆栈。与此同时,在海泡石、凹凸棒石,硅酸盐的扩展空间的基本单位是有限的在一个方向和创建一个不连续的起源针状形状(图1)。

硅酸镁单位在海泡石和铝在凹凸棒石通过共价键连接在一起。因此,两种矿物与水接触的维持很低的电荷与蒙脱石的负电荷相对较高。由这个形态的另一个重要区别是伟大的表面积和羟基(OH)密度矿物——关键属性的流变行为。这个特性还允许两种矿物质在高温下保持高稳定性(300ºC)和极端的pH值。

Tolsa的产品范围是基于各种各样的特殊黏土,包括海泡石、凹凸棒石、蒙脱石和皂石,与每一个共享的功能容易建立,剪切稀化和触变性凝胶结构。PANGEL技术的一个关键特性是能够产生更少的缺陷时,纳入一个涂料系统,从而为最终用户提供一个竞争优势。PANGEL产品以“3 s”好处他们交付:沉降、沉降和脱水收缩作用。

建立了特殊黏土流变修饰符

特殊的粘土,特别是蒙脱石,是众所周知的使用流变改性自1940年代以来,当J.W.乔丹²开发的第一个与增强亲水性有机改性蒙脱石用于油基系统。此功能允许该行业得到很好的分散片和符合聚集在自然状态。这个进步使这些粒子来创建一个tri-dimensional结构产生强相互作用与涂料的溶剂和其他组件系统。

形态和表面物理化学因素负责胶凝结构的快速施工。³他们是强大到足以维持悬浮固体颗粒和弱剪切力下足以打破发达国家在涂层的应用。这个过程是完全可逆的,发生在所有三组的黏土。它负责剪切稀化(假塑性)和thixotropical行为与这些硅酸盐的液体。

图2比较了流变行为的主要家庭为水性系统流变添加剂。数据显示,特殊黏土保持最强的假塑性行为关联增稠剂与传统的纤维素或ASE增稠剂。特殊黏土产生高粘度低切应力在重力沉降期间操作和影响性能的填料和颜料,包括松弛行为和凝胶收缩过程。然而,粘度下降很快随着剪切率攀升,因此促进应用程序和泵操作简单的油漆。相比之下,特殊黏土的贡献在水性涂料油漆一致性和粘度很小。理想情况下,一个灵活的流变系统将把特殊的粘土和有机增稠剂与更少的假塑性行为。牛顿增稠剂建议控制high-shear-rate过程在辊应用程序避免飞溅,而粘土将控制凹陷和沉降。

第二流变特征,触变性,是很重要的,为了达到良好的抗凹陷而不影响水准的行为由于对凝胶结构的恢复速度。

所有这些特点也保持在溶剂型系统。为了达到这些流变特性,重要的是允许亲水性粒子的分散在有机媒体。这是可能的如果粘土的表面处理表面活性剂,通常季铵盐提供适当的极性。通过这种方式,可以分散粒子,从而创建一个凝胶结构类似于一个水系统建成的。

概述海泡石、凹凸棒石和蒙脱石

所有特殊黏土维护共同的流变特性,然而不同的基本结构和化学特征介绍有趣的变化,使配方设计师提供最优添加剂在单独的情况下。

蒙脱石的分散过程的一个重要组成部分包括层间的阳离子的膨胀过程。这种肿胀发生通过阳离子,把粒子的溶解。这使它更容易分散粒子和发生在水和溶剂系统。针状的粘土,没有膨胀的过程,和应用程序获得的凝胶结构的分散粒子的机械力量,创建一个随机认清由此形成结构。超细纤维长度和密度的表面羟基(OH)组和他们的能力还建立氢键创建凝胶结构的强度之间的区别。

结果是,海泡石往往是更强的凝胶涂层系统固体含量较高,但仍必须允许机械分散溶剂。在这些情况下,防沉能力将最大。建议在无溶剂涂料系统中,凹凸棒石,因为它的粒子尺寸小。更多high-swelling蒙脱石也推荐。这两个选项用于无溶剂系统将提供一个容易分散,形成凝胶结构更好。

与此同时,在水的存在,蒙脱石的溶解过程导致更高的保水性,与海泡石、凹凸棒石演示加快水的蒸发。

特殊的粘土涂料中找到成功

特殊黏土发现有效使用水性和有机涂层系统。今天,水性涂料使用有机增稠剂来控制油漆的一致性与高度的有效性和性能。然而,产品根据蒙脱石、凹凸棒石、海泡石用于提高油漆的特定属性与其他有机添加剂相结合。最常见的组合与纤维素醚,主要HEC,还有HEUR流变添加剂。

在这种情况下,一个小剂量的特殊黏土介于0.1 - -0.5%有助于改善涂料的沉降或下垂问题。同样,它们也可以用来控制脱水收缩作用在存储或避免沉积在色浆。

最后,特殊黏土添加剂特别有效改善和易性和适用性的厚和粘性涂料由于剪切稀化行为,在这种类型的系统可以提供。

在solventborne或树脂系统,使用organoclays,尤其是surface-coated锂蒙脱石、蒙脱石、海泡石、更广泛。在水性涂料,特殊黏土如海泡石作为主要的增稠剂,和被认为是一个灵活的和有价值的工具由于广泛提供,可以发现在这个行业。

每个不同的粘土和表面活性剂允许建设的强大和适用的凝胶结构生产各种油漆和涂料系统。使用pregel或直接添加过程,他们允许容易处理的生产。这些类型的添加剂组合能力控制系统粘度而防沉和anti-sagging特点是维护和强化。除了明确的外套,大部分溶剂型系统可以使用特殊黏土控制流变特征。

总结

特殊黏土已经成功地展示了他们作为流变助剂在涂料和涂料系统。海泡石、凹凸棒石和蒙脱石组成一个特定的硅酸盐粘土家族群。所有这些,在适当的工艺条件,生产凝胶结构表现为剪切稀化和触变性流体的能力。这些属性使他们独特的区分他们相比与其他流变添加剂用于油漆。他们也有用在提供良好的防沉和anti-sagging特征在油漆和涂料在水或溶剂系统。

不同形态的蒙脱石,片状和sepiolite-attapulgite,针状,允许配方设计师得到合适的流变学的应用需求。

引用

¹阿尔瓦雷斯,a;Santaren, j .;Esteban-Cubillo, a;Aparicio, p .当前工业应用的坡缕石和海泡石。:E。加兰和。歌手,编辑:粘土科学的发展,3卷,爱思唯尔,阿姆斯特丹,荷兰,281 - 298 (2011)。

²穆雷,得出应用粘土矿物学”粘土科学的发展,卷2,爱思唯尔,阿姆斯特丹,荷兰,p.125。(2007)。

³Mezger, T.G.流变学手册。3日修订。欧洲涂料技术文件。汉诺威,文森特网络,p . 64 (2011)。