涂料助劑及其應用
助劑可按其用途進行分類。
1.在涂料制造時發揮作用的助劑 :潤濕分散劑、消泡劑等。
2.在貯存和運輸時發揮作用的助劑:分散劑、防沉劑 、防結皮劑、防腐劑、防霉劑、消泡劑等。
3.在施工和涂膜干燥時發揮作用的助劑:防流掛劑、流平劑 、浮色發花防止劑等。
4.在涂膜中發揮作用的助劑:紫外線吸收劑、光穩定劑等。
第一節 表面狀態控制劑
為了消除涂膜表面常出現的桔皮,浮色發花,氣泡,縮孔,針眼,流掛等弊病而使用的助劑,包括流平劑,浮色發花防止劑,消泡劑,流掛防止劑等。
一、流平劑
涂膜流平所需的時間正比于粘度、刷痕波長,反比于表面張力、膜層厚度。
常用的流平劑有:
1、溶劑型流平劑
這類流平劑是由多種溶劑混配而成的。常用的有-----高沸點芳烴,酮,酯,醇等溶劑進行混配,其作用在于降低涂料的粘度,改善涂膜的流平性。與此同時,流動性也隨之增大,容易產生流掛,因此,在使用過程中應注意調節流平與流掛的關系,尋找一個最佳的范圍。
目前國際廠商有德國BYK公司、迪高、美國道康寧、荷蘭EFKA、臺灣德謙化學等
國內廠家有包爾得有機硅公司生產的BD-3033系列聚醚硅油、聚酯硅油、多元改性硅油、氟硅油等,可以作為流平劑、手感劑、潤濕分散劑、消泡劑使用,產品性能可以替代BYK、迪高Tego、道康寧等國際廠商商品。
2、丙烯酸類流平劑
這類流平劑多為丙烯酸酯共聚物,它們與環氧樹脂、聚酯樹脂和部分聚氨酯樹脂的相容性較差,因此,在與這些樹脂配伍時用量都不宜過大。在環氧樹脂中為樹脂質量的0.5—1.0%;聚酯樹脂中為1.0%左右;聚氨酯樹脂中為1.0—1.5%。
常用的有Henkel公司的 Perenol F40,可用在醇酸、環氧、氨基/丙烯酸烘漆,丙烯酸涂料,聚氧乙烯共聚物涂料,雙組分聚氨酯涂料,氯化橡膠涂料,硝基漆中,也可用在粉末涂料中,用量為0.2—1.0%。它可以改善流平性、防止氣泡、縮孔、魚眼和桔皮現象,降低界面張力,提高涂料對底材的潤濕性。
另外 ,BYK公司的 BYK—VP—354、3609,Tego Chemie Service GmbH 公司的Tego Flow 300等,使用效果較好。推薦在聚氨酯涂料、雙組分環氧樹脂涂料、醇 酸/氨基涂料、丙烯酸/氨基涂料中使用。
3.有機硅類
這類流平劑主要有硅油和有機硅改性樹脂兩大類。
通常使用的硅油有聚甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷。
通常使用的有機硅改性樹脂有聚酯和聚醚改性的在機硅樹脂。在高溫和有水存在的條件下推薦使用聚酯改性的硅油。
目前市場上使用比較多的產品有:BYK公司的BYK-333、306\307(聚醚型)、310(聚酯型);Tego公司的Tego Glide410、450(聚醚改性)、臺灣得謙公司的435(聚醚改性);包爾得有機硅公司的BD-3033、3307、3450(聚醚改性)、BD-3310(聚酯改性)、BD-252(芳烷基改性)。
以上幾大類流平劑 歸納起來有以下幾方面的作用:
第一,降低涂料與基材間的界面張力,提高對基材的濕潤作用,減少因底材的原因 而引起的縮孔、附著力不良等現象。
第二,調整涂料中溶劑的揮發速度、降低粘度,改善涂料的流動性,提高涂膜的平整度。
第三,具有遷移到涂膜表面的特性,可在涂膜表面形成單分子層,降低表面張力,使表面張力趨于平衡,減少因表面張力梯度差而引起的各種表面狀態的弊病。
二、防流掛和防沉劑
涂料的粘度低,涂膜薄有助于防止流掛,但不易流平,可見流平與流掛恰好是矛盾的。而防流掛劑具有緩和這對矛盾的功能。防流掛劑能夠通過次價鍵形成網狀結構體,使涂料獲得結構粘性、變成觸變流體,從而使涂料達到既能流平而又不流掛的目的。防流掛和防沉劑基本上是通用的,都有增稠觸變作用,在涂料中能形成網狀結構,防止流掛和沉降。
常用的這類助劑有:
1.蓖麻油衍生物
Henkel 公司的Rilanit Special Micro Rilanit HT Exrta; NL公司(美國)的 Thixcin R. ThixatroiST ; ICI公司的Thixomen .
2.有機改性膨潤土
產品有:天津有機陶土廠生產的4604。4605和浙江臨安助劑廠的S01;進口產品有NL公司的BENTONE27、34 、38等。
3.金屬皂 辛酸鋁,硬脂酸鈣、鋅、鋁和稀土皂等。
4.聚乙烯蠟
是乙烯和其他單體在高壓下經自由基聚合反應制得,主要產品有:臺灣德謙公司的201 防沉劑,NL公司的M—P—A系列產品。
5.超細二氧化硅
這是一種經過表面處理的氣相二氧化硅,以便于在涂料中分散,常用產品有Dcgassa公司的Aerosil R972、Cok84、300、380等等。
6.經處理的微細碳酸鈣
粒徑為25---60微米的碳酸鈣經脂肪酸或樹脂處理,用于長油度醇酸涂料,乙烯類涂料。
7.控制顏料絮凝防沉劑
能收附在顏料和填料表面,使分散后的顏料產生微弱的絮凝結構和相應的粘度。從而使涂料具有防沉,防浮色發花的作用。
三、消泡劑
涂料中泡沫的產生有三種原因:
1、表面活性劑的存在
2、化學反應產生的氣泡如聚氨酯涂料中混有微量的水。
消泡劑:分為消泡劑 抑泡劑兩種。
3、在攪拌過程中出現了大量的泡沫。
消泡機理為,當消泡劑進入泡沫表面時,使泡沫表面張力急劇變化,泡沫壁迅速變薄,最后導致破滅,消泡劑一般在涂料中是不溶的。
常用的產品有:
德謙公司的5500,6500在聚氨酯涂料中使用效果較好。
Tego公司 Airet 930、 Tego Flow 300
BYK公司的產品有BYK065、066N等。
包爾得有機硅公司的BD-FT50(100%含量,使用時稀釋到1%銷售使用)、BD-303、BD-3037等
四.浮色發花防止劑
浮色即顏料的漂浮,發花是指涂料涂裝后,漆膜中存在多種顏料不均勻的分布,通常呈條狀和蜂窩狀、絲紋狀。產生浮色和發花的原因很復雜,主要影響因素有以下幾方面。
1.顏料的沉降和絮凝,造成顏料分散體系的分離。
2.表面張力梯度差會形成一種稱之為貝納德的渦流而引起發花。
3.溶劑未充分將樹脂溶解或溶劑的揮發速度過快也會造成浮色發花現象的產生。
浮色發花防止劑實際上是多種助劑的一個集合名稱,很多流平劑,潤濕分散劑,增稠劑,觸變劑同時也有防止浮色和發花的作用。