潤(rùn)濕分散劑:顏料的研磨與分散過(guò)程是制造涂料的主要工序,大約80%的電能和工時(shí)消耗在該工序上。選擇合適的顏料潤(rùn)濕分散劑,可以縮短工時(shí),得到顏料分散程度均勻一致的色漿,提高涂料的貯存穩(wěn)定性,改善涂膜狀態(tài),提高紫外線的吸收和反射能力,增加顏料的耐候性和耐化學(xué)藥品性。
1為了獲得良好的涂料分散體系,可以使用某些表面活性劑來(lái)增強(qiáng)顏料的潤(rùn)濕和穩(wěn)定作用。表面活性劑能吸附在顏料表面,從而改變顏料的表面性能,使顏料的潤(rùn)濕和分散過(guò)程容易進(jìn)行。潤(rùn)濕是改變顏料表面性能的過(guò)程,除掉表面吸附的水和空氣,改變其極性,降低液-固之間界面張力和接觸角,增加顏料和漆料的親合力,縮短顏料在漆料中的研磨分散時(shí)間,通過(guò)粉碎形成顏料細(xì)小顆粒的懸浮體。在無(wú)外力作用下,要保持顆粒穩(wěn)定的分散狀態(tài),就必須加入一定量的分散劑,分散劑吸附在顏料微粒的表面,通過(guò)形成雙電層、物理屏蔽作用、氫鍵作用、偶極作用,防止分散了的顏料粒子再度聚集,使其在分散體系中處于穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。潤(rùn)濕劑和分散劑的作用有時(shí)很難區(qū)分,同一種產(chǎn)品常兼具潤(rùn)濕和分散雙重作用。
2潤(rùn)濕分散劑的種類:不同類型的涂料,所用的潤(rùn)濕分散劑分子結(jié)構(gòu)也不相同,其中水性涂料和溶劑型涂料所用潤(rùn)濕分散劑最具代表性。
(1)水性涂料用潤(rùn)濕分散劑 水性涂料是以水為溶劑或分散介質(zhì)的涂料。在制備這類涂料的過(guò)程中,若采用多種顏料,常因其物理性質(zhì)差別較大,制得的漿料靠強(qiáng)烈攪拌也只能暫時(shí)分散均勻,在貯存和使用過(guò)程中常發(fā)生顏料沉淀和浮色等現(xiàn)象,為解決這些問(wèn)題,就需要在涂料制備過(guò)程中加入表面活性劑,以提高體系分散穩(wěn)定性。在水性涂料中使用的潤(rùn)濕劑包括陰離子型、陽(yáng)離子型、非離子型表面活性劑。陰離子型表面活性劑有:二烷基(辛基、丁基、己基)磺基琥珀酸鹽、蓖麻油硫酸化合物、十二烷基磺酸鈉、烷基萘磺酸鈉、硫酸月桂脂、油酸丁基酯硫酸化合物等;陽(yáng)離子型表面活性劑有:烷基吡啶鹽氯化物等;非離子型表面活性劑有:烷基苯酚聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚、聚氧乙烯乙二醇烷基醚、聚氧乙烯乙二醇烷基芳基醚等。分散劑包括陰離子型、陽(yáng)離子型、非離子型表面活性劑。陰離子型表面活性劑有:烷基磺基琥珀酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、脂肪酸胺衍生物硫酸酯、蓖麻油硫酸化合物等;陽(yáng)離子表面活性劑有:烷基吡啶鎓氯化物、三甲基硬脂酸酰胺氯化物等;非離子表面活性劑有:烷基酚聚氧乙烯醚、山梨糖醇烷基化合物等。另外,還有聚羧酸鹽、聚丙烯酸衍生物、聚甲基丙烯酸衍生物等高分子表面活性劑。
(2)溶劑型涂料用潤(rùn)濕分散劑 溶劑型涂料使用的潤(rùn)濕分散劑大部分屬于高分子聚合物類表面活性劑。包括天然高分子類(如卵磷脂)、合成高分子類(如長(zhǎng)鏈聚酯的酸和多氨基鹽、聚丙烯酸衍生物、聚醚衍生物等)。
2.1.2.2消泡劑
1.泡沫產(chǎn)生的原因
(1)表面活性劑的使用。在涂料制造中,需加入各種助劑,其中潤(rùn)濕劑、分散劑、流平劑、乳化劑、防沉淀劑等,都是表面活性劑,這些物質(zhì)本身能產(chǎn)生穩(wěn)定的泡沫,就使得泡沫的產(chǎn)生具備了客觀條件。
(2)在涂料制造過(guò)程和涂裝過(guò)程中,大量采用高速、省力、自動(dòng)化程度高的設(shè)備和施工技術(shù),使涂料體系內(nèi)部發(fā)生紊流、飛濺、沖擊、氣窩的概率增大,有助于泡沫的產(chǎn)生。
(3)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣泡,如聚氨脂涂料中若混入微量水,水與異菁酸酯發(fā)生反應(yīng)會(huì)生成二氧化碳?xì)怏w,在漆膜中出現(xiàn)小泡和針孔。
(4)在有孔隙的底材上涂裝,孔隙內(nèi)的空氣自涂膜內(nèi)部上溢,若氣泡上升不到表面,就會(huì)留在涂膜中形成魚眼,若上升到表面,就會(huì)形成縮孔和針眼。
2.消泡劑的種類
消泡劑既有抑制泡沫產(chǎn)生的作用,又有消除泡沫的作用。一種合格的消泡劑本身具有較低的表面張力,而且表面張力越小,消泡效果越好;同時(shí)消泡劑還應(yīng)具有一定的親水性,使其不溶于發(fā)泡介質(zhì)之中,又能很好地進(jìn)行分散;此外,消泡劑不能影響乳液的穩(wěn)定性。因此,大部分消泡劑是表面活性低,HLB值低,不溶于發(fā)泡介質(zhì)的表面活性劑。
在涂料工業(yè)中,消泡劑的用量不大,但專用性很強(qiáng)。水性涂料中用的消泡劑有:礦物油、脂肪酸低級(jí)醇酯、高級(jí)醇、高級(jí)脂肪酸、高級(jí)脂肪酸金屬皂、高級(jí)脂肪酸甘油脂、高級(jí)脂肪酸酰胺、高級(jí)脂肪酸和多乙烯多胺的衍生物、丙二醇與環(huán)氧乙烷的加聚物、有機(jī)磷酸酯、有機(jī)硅樹(shù)脂等。
溶劑型涂料用的消泡劑有:低級(jí)醇、高級(jí)脂肪金屬皂、低級(jí)烷基磷酸酯、有機(jī)硅樹(shù)脂、改性有機(jī)硅樹(shù)脂等。
2.1.2.3流平劑
1.條痕效應(yīng)和流平性
涂料施工后,都有一個(gè)流動(dòng)及干燥成膜的過(guò)程,這一過(guò)程也叫流平過(guò)程。用刷涂、刮涂、滾涂等方法施工的時(shí)候,涂料被迫在底材和朝后傾斜的涂布器表面間展開(kāi),產(chǎn)生不穩(wěn)定的流動(dòng),因此都會(huì)留下明顯的條痕。一般涂層越厚,條痕越寬,涂布器向后傾斜外伸程度越大,條痕越明顯,這種現(xiàn)象稱為條痕效應(yīng)。流平性較好的涂料,施工后很快流平,形成光滑平整的涂層。而流平性不好的涂料,成膜后會(huì)留下明顯的刷痕、橘皮等缺陷,影響外觀。
要使用流平劑改善涂料的流平性,可以考慮兩個(gè)方面的因素:①選用可以降低涂料表面張力的活性劑,以提高涂料的流平性;②選用揮發(fā)速度慢又能降低涂料施工黏度的溶劑,改善涂料流動(dòng)性,延長(zhǎng)流平時(shí)間,達(dá)到最終流平。
2.流平劑的種類
根據(jù)流平劑的作用方式及化學(xué)結(jié)構(gòu),將流平劑分為以下四類:
(1)高沸點(diǎn)溶劑類 選擇沸點(diǎn)在160℃以上的溶劑,用以調(diào)整涂料的溶劑組成,使涂料在干燥過(guò)程中具有梯度的揮發(fā)速度及溶解力,達(dá)到干燥與流平的統(tǒng)一。
(2)有機(jī)硅類 聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、聚甲基硅氧烷-聚醚嵌段共聚物、聚二甲基硅氧烷-聚酯嵌段共聚物等,在流平劑中用量很大。
(3)聚丙烯酸酯類 這是一類用特殊方法合成的丙烯酸酯共聚物,具有比樹(shù)脂、漆料低得多的表面張力,能夠改善涂料的流平性。
(4)醋丁纖維素類(CAB) CAB與多種樹(shù)脂、溶劑的混溶性較好。作為流平劑,可降低涂料的表面張力。施工后,由于溶劑釋放性好,能大大縮短涂料的表干時(shí)間,并迅速遷移到涂料表面,形成單分子膜,從而得到光滑的涂膜。一般CAB丁酰基含量越高,流平性越好。
2.1.2.4乳化劑:以水為分散介質(zhì)的乳液涂料(又稱乳膠漆),是以聚合乳液為基礎(chǔ),顏料、填料、助劑分散其中而組成的水性分散體系。由于乳液涂料具有可用水稀釋、施工方便、快干、不燃、低毒、節(jié)能、涂膜性能優(yōu)異等特點(diǎn),被廣泛用于建筑內(nèi)外涂料、工業(yè)用漆、纖維處理、造紙等多種應(yīng)用領(lǐng)域,是當(dāng)前涂料工業(yè)發(fā)展的重要方向之一。
聚合物乳液是乳液涂料的重要成分,它在很大程度上決定著漆膜的物理、化學(xué)及機(jī)械性質(zhì)。乳液聚合過(guò)程一般需要單體、水、引發(fā)劑、乳化劑四種主要物質(zhì)。乳化劑在乳液聚合的整個(gè)過(guò)程中,從膠團(tuán)形成,自由基引發(fā)反應(yīng)開(kāi)始,直到分散穩(wěn)定的聚合物乳液形成為止,都起著不可替代的作用。
1.乳化劑的種類
乳化劑是典型的表面活性劑,陰離子型、陽(yáng)離子型、兩性、非離子型表面活性劑都可用作乳化劑。
用作乳化劑的陰離子表面活性劑有:烷基醚硫酸鹽、脂肪酸硫酸鹽、烷基磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、烷基胺磺酸鹽、烷基硫酸鹽等;陽(yáng)離子表面活性劑有:烷基胺鹽、烷基季銨鹽、烷基吡啶鹽等;兩性表面活性劑有:磺酸酯、硫酸酯、磷酸酯;非離子表面活性劑有:聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯芳基醚、山梨糖醇、山梨糖醇酐及其脂肪酸酯、甘露醇和脫水甘露醇及其脂肪酸酯等。
2.1.2.5抗靜電劑
抗靜電涂料是具有排除積累靜電荷能力的涂料。它的主要作用是:保證裝飾涂層不吸灰塵、耐污染;保證儀器、儀表不受靜電干擾,確保其精確度和靈敏度;消除高空設(shè)施上的靜電,防止雷電的損害;有利于靜電的泄漏,防止火災(zāi)發(fā)生。
涂料中加入抗靜電劑,可制備抗靜電涂料。抗靜電劑是表面活性劑,可通過(guò)不同的渠道泄漏靜電荷或降低摩擦因數(shù),以抑制靜電荷的產(chǎn)生。一般要求其具有以下特點(diǎn):防止靜電效果好;防止靜電效果持久;與成膜物質(zhì)有良好的混溶性;不影響涂料的其他性能。
可以作為抗靜電劑的表面活性劑有:季銨鹽類陽(yáng)離子表面活性劑,磷酸酯類陰離子表面活性劑,聚氧乙烯非離子表面活性劑。


