水性涂料的分层沉降问题

水性涂料是包括成膜物、颜料、助剂等多种组分组成的多相分散体系。相对于溶剂型涂料而言,分散形式较为复杂,各种组分之间也会存在相互作用,分层沉降问题时有发生。

配方及选用助剂在该问题上影响很大,现就几个较为重点的影响因素谈一谈。

一、配方的颜填料选用及设计粘度

不同的颜料之间性质存在巨大的差异,与体系的亲和性、比重等都会很大程度影响颜料能否在体系中的稳定。基于现实考虑,由于颜色、成本等方面的考量,颜料的选择性不大,故而可调节性也不大。但是我们应该充分认识到不同颜填料的特点,以便于在设计配方时能够根据情况予以关照。

粘度对储存稳定性的影响无需多言,高粘度能够有效的降低漆液内部流动,降低分层及沉降的风险。但过高的粘度必然导致施工时过度稀释,使产品性能大打折扣,可见也非上策。

二、分散剂的选用

分散剂的种类很多,不同的分散剂针对不同的颜填料效果也有很大差距,对分散剂的分散稳定性、不同添加量都要有细致的对比实验才能给予配方最好的应用建议。

分散剂分散稳定性不好时,颜料更易从研磨好的初级粒子附聚为较大的颗粒,从而加快沉降。选用高分子多支链的分散剂在这一方面会有比较好的效果。如SV-水性超分散剂。

三、增稠体系的选择

不同的增稠体系在水性体系中也会有较大的影响。

常用的增稠剂有无机类、纤维素类、丙烯酸类、聚氨酯缔合等。每种类型增稠剂都有不同的特点:

无机类、纤维素类、丙烯酸类主要是对水相增稠,提升粘度的同时降低涂料的流平性,对涂料的流动流平性能有较大影响。增稠后的涂料有较强的假塑性,对涂料的防沉有一定的帮助。

聚氨酯类型增稠剂通过疏水基在水中扩展,与乳胶粒子、表面活性剂、颜料等结构缔合,形成立体网状结构,从而达到增稠的目的。增稠后的涂料可获得优异的流动流平性能、良好储存稳定性,且在耐水性、光泽、透明度等方面均有较为明显的优势。聚氨酯增稠剂的种类较多,假塑性的低剪切增稠剂到牛顿型的高剪切增稠剂都有,当需要改善分层沉降问题时,低剪切增稠剂则有更好的效果。

四、防沉剂的应用

针对分层及沉降问题,一般还会考虑添加防沉剂。通过防沉剂的添加调节涂料的流变状态,改善其对颜填料的悬浮性。但不同的防沉剂也因其不同的性质对体系产生不同的影响,下面简要概括一下不同防沉剂的优劣:

有机膨润土:膨润土作为涂料中常用的增稠/防沉剂,拥有添加量少、触变性能强、加工性能稳定、价格便宜等优点;缺点是难分散(一般用于研磨阶段,后添加较困难)、流动流平性能差、影响漆膜光泽等。

气象二氧化硅:作为常用的防沉剂,气象二氧化硅较易分散,制漆触变性能好;但同样不利于涂料的流动流平,且会影响漆膜的光泽。

聚酰胺蜡:聚酰胺蜡通过大分子链的缠绕形成网状结构从而使体系具有触变性,其触变性能较好,且对流平及光泽影响较小,触变性对温度的敏感度不大。缺点是使用时需要预先活化,且价格较高。

其他类型:大多能够使体系产生假塑性增稠或提升触变性的物质都有一定的防沉效果。但也有不同类型的产品能够帮助体系防沉,例如缔合、卡屋、氢键、偶连等。SV-99防沉剂可以在不明显增加涂料粘度的情况下,改善涂料的防沉性,既可以在研磨阶段添加增加色浆的储存性,也能制漆阶段添加改善涂料的分层、沉降问题。

结语

除了上面提到的几个大的方向之外,还有很多因素会对涂料的分层沉降造成影响。例如溶剂、表面活性剂的种类及用量,助剂的配伍性(是产生竞争吸附还是协同作用?)等都会产生很大影响。在配方设计时应坚持以理论指导+实验验证的方式进行改进和完善。




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