低voc的需求增加或零voc水性涂料系统,有呼吁一个新的类增稠剂——被称为现代流变添加剂。这些添加剂允许特定修改的涂料体系的粘度在不同剪切率。2 - 5结果,等关键涂层特性垂直流,平整,光泽,膜厚,遮盖力,飞溅趋势,刷子和滚动阻力,和色素稳定沉降趋势明显受到影响。在大多数情况下,只有少量的4%和0.1之间,计算公式,足以获得理想流属性为特定的应用程序。此外,这种添加剂也会影响涂层的属性后应用程序,例如在粘附和弹性和耐腐蚀,耐磨,水,腐蚀。

因此,正确的选择流变添加剂为一个特定的任务正变得越来越重要,3、6 - 7尤其是最佳流属性发挥重要作用在水性涂料系统的成功。大量的不同,商用产品不会让这个选择很容易。本文的目的是首先简要介绍不同的流变添加剂市场上,然后对提出建议的选择合适的系统的帮助下几个选定的例子。

粗分类流变添加剂

流变添加剂大致可以根据其化学性质分为无机和有机增稠剂,与随后的区别被solventborne系统增稠剂和增稠剂对水性系统(见图1)。

一个更有用的分类,特别是各种类型适用于水系统,这将是更详细地处理后,可以使其流变剖面的基础上,例如,粘度的函数所使用的剪切速率。8与牛顿液体,粘度不依赖于剪切速率,表面涂层是复杂的多组分的系统通常具有假塑性性质。这意味着他们的粘度迅速下降就显著的剪切力作用于系统。

如果我们把这个特点为基础,增稠剂可以大致划分为两个不同的groups.9

一组是由高分子量的non-associative纤维素醚和聚丙烯酸酯等增稠剂。补充这些关联等增稠剂HEUR聚氨酯增稠剂(终改性环氧乙烷聚氨酯流变学修饰符),哈泽(终修改Alkali-Swellable乳剂)和HMHEC(终改性羟基乙基纤维素)(见图2)。

解散,non-associative流变添加剂发挥增厚效应,形成一个三维结构与水相交互。与其他组件的交互涂层系统的可以忽略。他们是非常有效的尤其是在低切变率(从约。0.001 - 1 sec-1)和介质剪切率(从约。1到1000 sec-1),但是没有esentially效应在高剪切率。重要的优点和缺点两个最常见的non-associative增稠剂是如图3所示。

与前面提到的集团联合增稠剂只有弱水相交互。他们有一个ambiphilic从亲水性基础聚合物结构,这是与大量的疏水段定义。例如,在聚氨酯增稠剂的情况下,这些都是通过二异氰酸酯与聚醚多元醇反应长链醇。产生的其他关联增稠剂,通过不同的合成路径,有类似的结构。增稠效果是由于这一事实有关亲水段反应弱水相,而疏水侧链形成相对稳定的伙伴与疏水涂层的成分。这样,原材料成为三维的,可逆和物理交联,所188金宝搏bet官网以相应的配方几乎保持恒定粘度即使在中、特别是在高剪切率约。10000 sec-1。图4显示了他们的主要的优点和缺点。

因为不同的增稠效果,很难比较联合增稠剂的流变资料与non-associative类型。粗略的比较在图5中展示了各种增稠剂类型的长处和弱点。

给定剪切范围的不同表面涂层的重要性。而在较低的剪切范围属性,如色素稳定,脱水收缩作用,防沉倾向和水准是负面影响,介质剪切等属性的范围是重要的涂层一致性、溶混性和可泵性。粘度高,即使在高剪切,负责电影集结,遮盖力,飞溅趋势,刷拖滚动resistance.1

重要的因素选择合适的流变添加剂

当选择一个或多个合适的流变添加剂配方,必须考虑各种因素。首先,这种涂层系统和方法的应用,发挥最重要的作用。门和窗框和乳液涂料装饰漆刷或滚对涂料的流变特性提出不同的要求比工业涂料应用喷涂系统,辊式涂布、窗帘涂布或浸渍。自流变添加剂也会影响电影属性如光泽,耐水,天气稳定,耐洗、耐腐蚀性能,目标应用程序的规范,因此表面涂层——是特别重要的,当选择一个流变添加剂。

类型的涂层系统

流变添加剂是适合一个给定的系统依赖于涂料配方,特别是,正在使用的粘结剂类型。最广泛的选择与配方基于聚合物分散体可以结合很好non-associative和关联(除了少数例外)增稠剂。天性,配方与粘结剂含量高的反应远不如联合增稠剂的配方与粘结剂含量低(见图6)。微小的也是如此,这反应更强烈关联比粗乳液增稠剂的使用。

然而,如果需要增稠剂乳剂(如环氧树脂、醇酸树脂乳液),选择更有限。这里,联想添加剂通常排除仅仅因为他们变浓乳液通过内在关联,这不是特别有效。在这种情况下,选择将高分子添加剂如纤维素醚和丙烯酸酯增稠剂。

应用程序

预期的使用方法是另一个因素影响的选择一个合适的流变添加剂。如果油漆喷涂,良好的水准(结果良好光泽和遮盖力)和低下垂趋势(防止油漆运行垂直的表面,也称为垂落)是必要的。理想情况下,增稠剂的使用将明显假塑性性质。高剪切力,介绍了涂层通过喷嘴,降低粘度,足以确保良好的喷雾液滴的水准。随后,初始粘度越高回报,避免和下垂。假塑性增稠剂的高水平的效率在低剪切力可以在合适的配方,也防止填料和颜料的沉降。

油漆的性质不能直接有关其流变剖面,但流变的直接比较概要文件允许的预测油漆的行为如图7所示。这里,water-reducible两包聚氨酯表面涂层配方(白色)基于Bayhydrol VP LS 2235/1结合Bayhydur VP LS 2319年修改各种联想增稠剂喷雾应用程序生成一个优化的流变学。没有任何流变学修饰符(图a)涂层显示不足流和下垂。的选择更少的假塑性增稠剂(图c),结果在一个更糟糕的是油漆流动不受不同增稠剂浓度的影响。最后,使用正确的PU-thickener(图b)结果在油漆,说服由于其优良的流和减少下垂。

对于倾斜的应用程序,一个更极端的假塑性概要文件是必需的。一方面,增稠剂必须防止颜料和填料在低剪切范围,而另一方面,粘度较低剪切力(如生成在浸渍衬底)必须减少到了这样一种程度,底物完全润湿的涂层。退出了浸浴,涂层必须再次增加的粘度大大防止下垂。

涂层窗帘,窗帘的结果是依赖于稳定涂层膜。电影的任何撕裂导致涂层缺陷。在这种情况下,牛顿(高剪切)增稠剂被证明特别有用,因为他们保持涂料的粘度几乎不变,即使在不同的剪切区。

涂料,包括乳液涂料,刷或滚对流变概要提出类似要求,甚至需要一个高效的增稠剂在高剪切率。1良好的涂层效果只能通过刷或滚如果相关涂料的粘度仍然很高甚至在高剪切速率下(刷拖)。如果刷拖是不够的,相当大比例的涂层应用于表面被推在前面没有坚持衬底刷涂或辊涂。这导致可怜的覆盖率,凹凸不平的应用和可怜的水平(见图8)。

此外,相对较高的粘度在高剪切也可以防止涂层被冲走了离心力太容易刷涂或辊涂。通过这种方式,一个合适的高剪切增稠剂可以显著影响油漆的飞溅的趋势(见图9)。

使用涂层系统

除了这种流变剖面由流变添加剂,还有其他属性,扮演一个关键的角色在某些添加剂是否适合特定的应用程序。例如,纤维素醚具有属性,有时使他们不可替代,尤其是对乳胶涂料。通过强化用水协会,他们推迟乳胶漆的干燥(水肿),防止水从“消失”高度吸收剂基质(参见图10)。因此他们甚至帮助创建一个统一的涂层表面具有不同的吸收。较高的纤维素醚(通常大约的数量。0.5%)配方,效果就越好。

配方的价格是主导因素通常包含一个相对少量的高分子量纤维素醚——足以允许达到所需的低剪切粘度容易和便宜。贫穷水肿通常是容忍。然而,如果配方还必须满足的要求专业画家,正常使用的组合低分子量纤维素醚和更高分子量的成绩。这样,大量的纤维素醚可以合并没有提高低剪切粘度到了这样一种程度,涂层变得“pudding-like。”

对于极其廉价的乳胶涂料,纤维素醚还可以换成一个丙烯酸酯增稠剂。然而,10,它必须被考虑,在此基础上制定涂料对pH值波动比较敏感,水肿也有一定的不足耐水赤字,这意味着他们只能在室内使用。

此外,如果刷拖anti-spattering油漆要优化的趋势,这是合适的高剪切增稠剂的帮助下完成的。新的聚氨酯增稠剂如Borchi凝胶VP 0013和几乎两倍有效Borchi凝胶VP 0024开发专为这个目的(见图11)。

虽然良好的保水性乳胶漆的纤维素醚可能是重要的,这个属性也限制了其应用。大量的纤维素醚有负面影响表面涂层的耐水性。当开发制定,妥协,因此经常发现水潴留,可接受的低剪切粘度,良好的清洗和耐磨性。外观油漆的户外应用程序,例如,使用纤维素醚由于这些原因通常是有限的。

在油漆接触到天气,因此只使用聚氨酯增稠剂更为普遍。虽然他们通常不那么有效丙烯酸酯增稠剂或纤维素醚在低剪切范围内,他们有很好的天气稳定性和耐水性。由于各种商用产品优化不同剪切范围,可以创建几乎任何想要的流变概要文件(参见图12)。

优化涂层与联想增稠剂时,但是必须记住各自产品的有效性影响非常明显的其他原材料涂料配方。188金宝搏bet官网特别是,粘结剂的种类、数量及其细度扮演了重要的角色(见图13)。

例如,聚醋酸乙烯酯乳液很难变厚,而连续苯乙烯丙烯酸酯和丙烯酸酯通常加厚相对容易。不同极性或丙烯酸酯分散的形态也产生相当大的影响一个关联增稠剂的有效性,比较各种商用显示的丙烯酸酯分散体(参见图13)。

然而,涂层中的其他组件,如溶剂和乳化剂流变学上也有相当大的影响力。非极性溶剂,例如,加强联合增稠剂的增稠效果,而极性溶剂(如乙二醇醚)明显减少尤其是低剪切thickening.3 11

结论

在这样的一篇文章,它只可能给各种各样的决策标准的概貌支持或反对一种特殊的流变添加剂。真正的流变特性的优化涂层系统的需求只能通过与相关系统的实际工作。然而,请记住,专家建议可以节省很多的时间和金钱。

本文最初发表于6 N ?rnberg国会,2001年4月,在N ?rnberg,德国。

在流变添加剂的更多信息,联系彼得•Manshausen Borchers GmbH, Alfred-Nobel-Stra吗?6610年50 e,建筑业,d - 40765 Monheim,德国;电话+ 49 (0)2173 38 2678;传真+ 49 (0)2173 38 2696;电子邮件peter.manshausen。pm@borchers.de;或圈数139。

引用

1米?噢,j .;蒂斯,(Monheim Borchers GmbH);科比,h;马扎内克。(拜耳公司,勒沃库森)。“Verbesserung der anwendungstechnischen Eigenschaften冯Dispersionsfarben军队Kombinationen来自Polyurethan-Verdickungsmitteln和Celluloseethern,”1997年。
2 j·普利多,冲浪。外套。Int。76, (1993) (4), 180 - 183。
3夏勒E.J.;斯佩里,公关手册涂料添加剂,马塞尔·德克尔公司,纽约,香港,巴塞尔2卷(1992年),Kap。4, 105 - 163。
4 Kaczmarski, j博士;费尔南多,相对湿度;玻璃、J.E. j .外套。抛光工艺。65(1993)818年,39-46。
5 Mavex T.L. j .外套。抛光工艺。64(1992)812年,45-58。
6 Bielemann J.H.;Riesthuis F.J.J.;van der Velden点变异较大。油漆上校j ., 176年6月11日(1986)4169号。
7 Na ? H.N.;银行,相对湿度91年流变学,1991年10月,170 - 178。
8 Einf ?在死Rheologie和Rheometrie hrung,吉哈德施拉姆,制粒?der Haake GmbH,卡尔斯鲁厄(1995)。
9谢,国民生产总值“Alkali-Swellable关联的一个新类增稠剂,表面涂料国际JOCCA,卷76,11号446 - 453。
10 Susterac, X。“Acrysol Verdicker博士”,Schriftenreihe VILF-Vortr吗?带2,2000年,99 - 114。
11 Thibeault J.C.;斯佩里,公关;夏勒,E.J.放置化学。Ser。213(水溶性体系),375 - 389。