一个最佳的流变包装应该提供必要的静止粘度,以防止颜料沉淀,从而产生更均匀的涂层,具有良好的外观。在使用刷涂、浸涂罐、喷雾或窗帘涂层时,粘度需要在适当的水平,以提供适当的薄膜沉积、雾化和窗帘涂层的完整性。一旦涂上,涂层需要流动和水平,提供光滑无缺陷的薄膜。

基于WR醇酸、丙烯酸酯和聚酯的工业减水性(WR)涂料通常以25-35%的固体体积供应。因此,它们通常应用于高湿膜厚度。这些体系的流变性(粘度作为剪切作用的函数)决定了涂料的许多性能。这些特性包括颜料的抗沉降、颜色稳定性、应用性能(包括凹陷)以及流动和流平。与水性乳胶体系不同,WR涂料是树脂和流变改性剂的真正溶液,更像溶剂型体系中使用的涂料。

重要的是要注意用于描述树脂在溶液中的流变行为的三个主要粘度曲线:伪塑性(剪切变薄)、膨胀性(剪切增厚)和牛顿性(剪切对粘度没有影响)。伪塑性常被称为触变性。然而,当两个体系经历剪切变薄时,伪塑性体系在剪切消失后很快恢复,而触变体系需要更长的时间才能恢复粘度,并且不能恢复到相同的粘度水平。由于每种涂料都有其自身的优点和缺点,因此使用流变添加剂的组合来优化最终涂料的性能。

WR系统中常见的流变添加剂包括有机粘土、蓖麻油衍生物、烟熏二氧化硅和WR纤维素酯。下面是每种修饰符的一些独特属性和好处。

Organoclays

这些高增稠,触变改性剂提供良好的凹陷控制和抗沉降性能。它们需要在水中剪切才能激活。有机粘土的增稠性是基于极性羟基的氢键。有机粘土会降低光泽度,通常不用于透明涂层。

蓖麻油衍生物

蓖麻油衍生物通常与有机粘土一起使用,以防止色素沉淀,也需要剪切来激活。它们不像有机粘土那样增厚,并且表现出较差的凹陷控制、流动和平整。

熏二氧化硅

气相二氧化硅比前两种流变添加剂更具假塑性,由于二氧化硅之间的氢键作用(比有机粘土多),也提供了高增稠性能,并且对光泽度的影响最小。像有机粘土一样,气相硅石需要剪切来合并。然而,它们也比有机粘土更贵。

可水还原纤维素酯

羧甲基纤维素醋酸丁酸酯,或CMCAB纤维素酯,是牛顿性质的。作为白色粉末供应,它需要溶解在水和乙二醇单丁醚(其他溶剂也可以使用)的混合物中,并与胺中和。CMCAB可以后添加以提供所需的粘度,并与其他改性剂组合使用以获得最佳的涂料性能。这些酯具有良好的流动性和流平性。此外,随着水的蒸发,它们的粘度呈指数增长(图1)。它们的高Tg(135ºC)缩短了干燥接触时间。

流变改性剂的选择对涂层的性能至关重要。WR涂料适用于许多OEM应用,如农具、引擎盖下的汽车零件和金属架子,应用于各种各样的方式。它们通常应用于高湿膜厚度,每种应用方法都需要独特的流变行为。使用伪塑性和牛顿修饰符的组合可以提供伪塑性修饰符单独不能达到的特性。c

Jos De Wit在伊士曼化学公司工作超过15年,从事化学品、纤维和塑料的制造和研发工作。他目前是涂料研究助理,重点研究纤维素酯类。

参考文献

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