矿物油漆的固有碱度（11.0 - 11.4之间的pH值）抑制了微生物的生长，因此在涂在底物上后，可以保护油漆免受罐中的细菌和霉菌和藻类的侵害。由于杀菌剂可能引起过敏反应，因此矿物油漆（无生物剂系统）具有很大的潜力来满足消费者的需求，而消费者的需求越来越关注日常生活中的商品和材料的使用，这可能会对可能产生负面影响188金宝搏bet官网他们的健康。
水溶液配方中的关键成分以实现无杀害剂的保护，是水溶性硅酸钾，也称为钾水玻璃。能够化学与矿物底物粘合的水玻璃的特性很好地描述了硅酸盐，硅酸钾广泛用于根据DIN 18363的配方硅酸盐涂料的配方（最大浓度为5 wt。％的有机成分的最大浓度为5 wt。例如聚合物粘合剂）和有机硅酸盐油漆（可能包含更高浓度的有机负荷）。但是，关于使用水玻璃使用的主要缺点之一是，在存储期间，油漆的质地发生了巨大变化，从低粘度分散剂变成了高粘性的糊状，从而导致了处理和应用的困难。
通常使用称为稳定剂的特殊添加剂，以缓解油漆的粘度和质地的变化。令人惊讶的是，关于硅酸盐涂料的流变学，尤其是关于其在储存过程中其流变特性的演变以及稳定器对该进化的影响的报道很少。
这项工作的目的是洞悉硅酸盐涂料的流变特性，这些特性与其微观结构特征直接相关，因此将有助于更好地理解油漆中胶体组装的性质。
对于此范围，首先，德国DIY商店可用的几种油漆是彻底的特征和典型图案（流变指纹）。
在第二步中，在存储期间评估了几个实验室样品的流变特性，这些实验室样品在所使用的稳定剂类别中有所不同。
遵循这种方法，确定了改善硅酸盐油漆稳定的新解决方案。
方法
油漆样品在Haake Mars III休闲仪中进行了表征。根据测试要求，使用了60毫米锥和板的圆锥角度为1°或35 mm平行板。由于样品历史记录可能会显着影响测量结果，因此遵循了一种准确的协议，用于采样，加载和预皮，以确保所有样品在测量开始之前都经历了类似的过程。在表1中，列出了本研究中完成的所有测量类型，以及用于描述样品的流变行为的参数及其与油漆性能性能的联系。
使用以1.592 Hz的恒定频率应用应变坡道进行的动态振荡测量被选为油漆的粘弹性特性，并选择了弹性模量G的平台值作为油漆的一个关键描述。
屈服应力τo定义为样品开始流动的应力，是通过测量应力坡道并以双对数尺度绘制来确定的，这是由于增加所施加的剪切应力而引起的变形变化。弹性模块和屈服应力都表明了油漆中胶体组件的强度。由于两个属性都描述了在低应力条件下的材料特性，因此它们可以与油漆的水平和下垂行为相关联，因此可以与最终膜的质量相关联。
另外，通过使用剪切坡道上下评估了剪切样品的粘度的变化。不同的剪切速率的粘度可能有助于理解高剪切过程（例如滚动或刷牙）或中等剪切步骤（如搅拌和刷子）中的涂料行为。此外，向上和向下曲线之间的区域是油漆的触变拷贝的指示，它是指随时间推移涂抹胶体组件的重组，当时施加了恒定的剪切，并以较低的粘度值的形式显示向下而不是向上剪切坡道。触变镜可以看作是实现胶体组件重组所需的能量。
还研究了高剪切过程后粘度恢复的动力学，因为这是评估油漆性能的另一个重要参数。为此，将油漆样品以低速率剪切，然后是恒定高剪切的周期，然后立即将剪切速率降低至初始低值。从高剪切到低剪切曲线跳到低剪切后的粘度与时间的初始斜率被选为关键描述符，以评估样品的响应。
商业硅酸盐油漆的流变特征
表征了来自DIY商店的三种硅酸盐涂料，具有类似的成分（钾水玻璃，聚合物分散剂，二氧化钛，碳酸钙，碳酸钙，硅酸盐，水和添加剂）。
打开罐子时，这三种油漆的外观都相似，表现出强烈的融合和高度浓密，糊状的外观。值得注意的是，所有样品的流变特性都非常相似，可以轻松地为这种类型的油漆定义“流变指纹”，该油漆在表2中列出。
有趣的是，发现在用于确定屈服应力的实验条件下，样品显示出系统性的壁滑效应，这是由于变形与剪切应力的双对数图中存在两个反射点的情况下注意到（图1）。已经报道了胶体悬浮液的壁滑现象，并根据测试几何形状旁边存在的一层薄层流体的形成来解释，该几何形状在某些低剪切应力范围内比散装样品低。因此，检测到明显的屈服应力，该应力低于整体的实际屈服应力。原则上，可以将墙壁滑动的清晰检测视为硅酸盐涂料的特征，这些硅酸盐由水枪引起的特定胶体相互作用引起。
为了进行比较，在相同条件下还表征了商业色散油漆，无法检测到壁滑漆。通常，发现硅酸盐油漆中的屈服应力比典型的分散涂料高一个数量级（图2）。
在剪切恢复测量过程中还确定了特征响应模式（图3）。除了恢复的非常快的动力学外，发现从高（60 s-1）到低剪切（0.1 s-1）过渡后立即测量的粘度高于第一个低剪切步骤中的粘度，并且降低了30 - 60秒后达到平稳值。这种行为表明，由于快速恢复，该系统被置于高粘度的微观结构中，在更有利的胶体排列中，在低剪切下放松。相比之下，典型的分散涂料显示出较慢的恢复，并且粘度逐渐增加，直到达到高原值。
如硅酸盐涂料的糊状外观所预期的那样，测量了高弹性模量，指向强胶体网络（图4）。从剪切速率坡道测量值中检测到强烈的剪切稀薄行为（图5）。样品在低剪切速率下显示出较高的粘度，如强弹性网络所预期的那样，由于明显的触变拷贝，需要高度的努力来搅拌和均匀化油漆。但是，在申请过程中占主导地位的高剪切速率下，粘度变得相当低，油漆变得流体。
总而言之，分散硅酸盐涂料显示出很强的剪切速率和时间依赖的流动行为，并具有非常快速的恢复动力学。
新颖的稳定器
提出了两种更好稳定硅酸盐油漆的新替代方法：
基于Diquat技术的独立稳定器
稳定器组合
具有> 75％可再生内容的无VOC和无SVOC胺衍生物
Diquat技术
如表3所示，以总稳定剂为0.37％的硅酸盐油漆指南制剂进行了性能测试。作为基准，使用基于胺衍生物和其他活性药物组合的当前稳定技术。为了显示稳定剂的效果，在样品制备和在室温下和50°C下储存28天后，测量了油漆的关键流变属性。图6至9中提供了触变性，粘度，弹性模量和粘度恢复速度的定量比较。
通常，与基准相比，新的稳定剂样品制备后发现了所有研究的较低值。有趣的是，在室温下存储四个星期后，仅发生一些略有变化，这表明新稳定剂具有明显的能力，可以减慢油漆的流变特性的变化。由于强壁滑动效应，仅对屈服应力进行了定性评估，但是与新稳定剂的样品相比，基准样品在存储过程中的剪切坡道曲线的变化更为戏剧性（图）10）。此外，新的稳定器使油漆具有更具塑料的一致性，即使经过四个星期的温暖存储，弹性模块的高原值也明显降低。
概括
已经研究了商业分散硅涂料的流变特性。高弹性模量和屈服应力揭示了强胶体网络的存在。该网络对剪切速率的变化敏感，如坡道测量过程中观察到的强剪切行为所表明的那样。网络的时间依赖性重新组装发生在恒定剪切下，这是由油漆的触变行为证明的。此外，粘度恢复实验表明，一旦剪切停止，胶体网络的再生非常快。
与当前的稳定器技术相比，用于评估新稳定剂在指南涂料配方中使用的特征性涂料的方法用于评估新稳定剂的性能。已经确定了稳定分散硅酸盐油漆的两种新选择：
基于Diquat技术的独立稳定器
稳定器组合
具有> 75％可再生内容的无VOC和无SVOC胺衍生物
Diquat技术
与基准相比，新的稳定器在存储过程中降低了油漆的流变特性的变化。他们轻松处理和应用油漆，此外，还使油漆具有更塑性的稠度。
本文最初发表在2019年5月的《欧洲涂料杂志》上。
