乳胶漆的基本概念和成份分散剂和增稠剂课件.ppt

1、乳胶漆的主要组份乳胶漆水聚合物乳液溶剂颜填料助剂助剂成膜助剂防冻剂颜料遮盖聚合物填料分散剂分散剂增稠剂增稠剂润湿剂消泡剂防微生物剂内容p分散剂简介分散的基本概念和分散剂的定义分散剂的分类分散剂的作用机理p增稠剂介绍分类分子结构增稠机理增稠效果性能特点影响因素增稠剂选择p分散剂与增稠剂的配合使用颜料的分散过程颜料的分散包括三个过程：p润湿颗粒表面：气固界面被液固取代的过程。由于水的表面张力较高，一般都需要加入润湿剂。p打破颜料絮凝：颜填料粒子在贮存的过程中，会因为范德华力相互聚集成为聚集体。需要剪切力将这种聚集体分开。p稳定已分散粒子：颜填料分散之后，仍有相互聚集的趋势，及絮凝倾向，因此需要将已

2、分散的粒子稳定起来，也就是保护起来。否则，絮凝会导致遮盖力等性能的下降。分散剂主要起到稳定的作用。什么是分散剂？p分散剂是在颜料的分散过程中帮助润湿，降低浆料粘度使分散容易，并且使分散后的颗粒稳定地悬浮在液体中的助剂。p分散剂发生作用的前提是在颜填料表面的吸附。乳胶漆所用分散剂的分类分散剂小分子高分子胺类磷酸盐羧酸多元酸均聚物多元酸共聚物亲水共聚物疏水共聚物小分子分散剂nAMP(2-氨基-2-甲基-1-丙醇)nDMAE(二甲基-1-氨基-1-乙醇)nKTPP(三聚磷酸钾)nTSPP(三聚磷酸钠)n柠檬酸n成本低 n良好的初始分散效果n长期分散稳定性差高分子分散剂n亲水型n疏水型COOCOOCO

3、ORRRCOOCOOCOOCOOCOOCOO分散剂的作用机理 电荷稳定p分散剂吸附在颜料粒子上使其表面带电，并在粒子周围形成双电层，利用同种电荷的排斥力，使粒子保持稳定。p无机分散剂，如多聚磷酸盐、羟基胺等，可以达到这一目的。但其只有一个吸附点，容易脱附。p高分子分散剂吸附在颜填料表面，也会使表面电荷密度增大，使粒子稳定。静电排斥静电排斥分散剂的作用机理 空间稳定p分散剂吸附在颗粒表面，当吸附层达到一定厚度时（89nm），其排斥力足以保护粒子不致聚集。p高分子分散剂吸附于颜料表面，可以形成厚达50nm的吸附层，而且聚合物有多个吸附点，可以此下彼上，不会脱离颜料，从而可以很好的起保护作用。空间排

4、斥空间排斥如何确定分散剂的用量分散剂用量分散剂用量浆料粘度浆料粘度最佳分散剂用量最佳分散剂用量p一般推荐分散剂用量为最佳用量的1.5到2倍增稠剂的分类增稠剂增稠剂/流变改性剂流变改性剂无机增稠剂无机增稠剂非缔合型非缔合型缔合型缔合型纤维素纤维素醚类醚类碱溶性碱溶性丙烯酸乳液丙烯酸乳液疏水改性疏水改性碱溶性丙烯酸乳液碱溶性丙烯酸乳液非离子型非离子型聚氨酯聚氨酯疏水改性疏水改性纤维素醚类纤维素醚类乳胶漆常用增稠剂的分子结构p纤维素醚类增稠剂 p非离子聚氨酯增稠剂(聚氨酯)(Hydrophobically modified Ethylene oxide URethane)p疏水改性碱溶性乳液(HAS

5、E)(Hydrophobically modified Alkali Soluble Emulsion)纤维素醚类增稠剂OOHOHCH2OHOOOCH2OROHOROOOHOHCH2OHOv增稠水相增稠水相(氢键氢键)v(环状分子环状分子)刚性刚性纤维素衍生物纤维素衍生物,通过取代纤维素主链上的烷基不同得到不同产品通过取代纤维素主链上的烷基不同得到不同产品其中其中R和和R”是：是：a)CH3b)CH2COONac)CH2CH3d)CH2CH2OHe)CH2CH2CH(OH)CH3f)CH2CH(OH)CH3羧甲基纤维素钠（羧甲基纤维素钠（SCMC)SCMC)（b b）羧甲基羧甲基2-2-羧乙基

6、纤维素钠（羧乙基纤维素钠（b+db+d）羟乙基纤维素羟乙基纤维素(HEC)(HEC)（d d）Natrosol 250 Natrosol 250 HBRHBR甲基纤维素（甲基纤维素（MCMC）-(a)-(a)2-2-羟丙基甲基纤维素羟丙基甲基纤维素(HPMC)(HPMC)（a+fa+f）2-2-羟乙基甲基纤维素羟乙基甲基纤维素(HEMC)(a+d)(HEMC)(a+d)2-2-羟丁基甲基纤维素羟丁基甲基纤维素(a+e)(a+e)2-2-羟乙基乙基纤维素羟乙基乙基纤维素(HEMC)(c+d)(HEMC)(c+d)2-2-羟丙基纤维素羟丙基纤维素(HPC)(f)(HPC)(f)非离子型聚氨酯增稠剂

7、(聚氨酯)分子结构(Hydrophobically modified Ethylene oxide URethane)线型类线型类支链类支链类疏水基团疏水基团亲水主链亲水主链聚氨酯链接聚氨酯链接v增稠乳液相增稠乳液相v(分子分子)柔性柔性疏水改性碱溶性乳液(HASE)的分子结构(Hydrophobically modified Alkali Soluble Emulsion)CH2CRCOOHCH2CCOOC2H5HXY(R=CH3 or H)v增稠乳液相及水相增稠乳液相及水相v(分子分子)刚性相对较弱刚性相对较弱COOH羧酸主链羧酸主链EO链段链段疏水基团疏水基团COOH常用增稠剂的增稠机理

8、-羟乙基纤维素HECp巨大的水合体积巨大的水合体积(分子量分子量:10万万 100万万)p粘度取决于分子量和极性基团的水合能力粘度取决于分子量和极性基团的水合能力H HH H O OH HH H O OH HH H O OH HH H O OH HH H O OH HH H O O常用增稠剂的增稠机理-聚氨酯缔合型增稠剂-具有与表面活性剂类似的分子结构非离子表面活性剂非离子表面活性剂(分子量分子量:几百几百 几千几千)疏水基团疏水基团亲水端亲水端 线型类线型类支链类支链类疏水基团疏水基团亲水主链亲水主链聚氨酯链接聚氨酯链接聚氨酯缔合型增稠剂聚氨酯缔合型增稠剂(分子量分子量:5万万 10万万)常

9、用增稠剂的增稠机理-聚氨酯缔合型增稠剂-表面活性剂与乳液的缔合表面活性剂在乳胶颗粒表面的吸附表面活性剂在乳胶颗粒表面的吸附乳胶颗粒乳胶颗粒水溶液中表面活性剂胶束水溶液中表面活性剂胶束疏水基团疏水基团亲水端亲水端常用增稠剂的增稠机理-聚氨酯缔合型增稠剂-增稠剂与乳液粒子的缔合胶束结构胶束结构乳胶颗粒乳胶颗粒常用增稠剂的增稠机理-HASE类缔合型增稠剂碱性环境pH 3-4，乳液形态乳液形态pH 7-10，单分子链状态，单分子链状态COO-COO-粘度上升粘度上升,体系增稠体系增稠COOHCOOHpH粘度粘度6.2-6.57.5常用增稠剂的增稠机理-HASE类缔合型增稠剂-增稠水相及乳液相乳液乳液乳

10、液-常用增稠剂的增稠效果-纤维素醚类增稠剂-易造成体积限制絮凝水水常用增稠剂的增稠效果-纤维素醚类增稠剂-易造成体积限制絮凝增稠前增稠前增稠后增稠后常用增稠剂的增稠效果-缔合型增稠剂-不会造成体积限制絮凝水相中结构水相中结构与乳胶颗粒作用与乳胶颗粒作用胶束结构胶束结构乳胶颗粒乳胶颗粒常用增稠剂的增稠效果-缔合型增稠剂-不会造成体积限制絮凝增稠前增稠前增稠后增稠后常用增稠剂的性能特点-纤维素醚类增稠剂n增稠效率高n配方相对简单n粘度稳定性好,对 pH 及涂料中其它组份敏感性小n易受微生物侵蚀n施工时抗飞溅性差n流平及光泽展现差n生产操作不便(干粉、水溶液、溶液浆）滚涂飞溅示意图纤维素增稠剂纤维素

11、增稠剂HASEHEUR常用增稠剂的性能特点-聚氨酯类缔合型增稠剂n生物稳定性好-抗生物降解n优异的抗飞溅性n近似醇酸漆的流动效果/施工性能n较好的耐水性及涂膜耐久性好n涂膜丰满度高，涂膜均匀，可获得高光n无絮凝 极好光泽展现性能和流平性n易于调控高低剪切速率下的流变性能n增稠效率受乳液、PVC、体积固含量等多种因素的影响n对表面活性剂/醇类溶剂/分散剂等敏感-着色时粘度降低明显常用增稠剂的性能特点-HASE类缔合型增稠剂n生物稳定性好-抗生物降解n优良的抗飞溅性n与纤维素醚类增稠剂及ASE比较，漆膜丰满度和流平性改善n液体形式供货，生产操作简单n低成本n使用时需调节pHn耐水/耐碱性相对较差n

12、与分散剂配合使用不当时可能造成颜料絮凝或光泽下降n增稠效率受乳液、PVC、体积固含量等多种因素的影响n对表面活性剂/醇类溶剂/分散剂等较敏感影响增稠剂增稠效率的因素乳液粒径大小的影响聚氨酯增稠剂浓度聚氨酯增稠剂浓度增稠剂在乳液上的吸附增稠剂在乳液上的吸附聚氨酯聚氨酯50 nm90 nm140 nm340 nm600 nm乳液种类影响-乳液的稳定形式表面活性剂表面活性剂乳胶颗粒乳胶颗粒表面活性剂稳定表面活性剂稳定?亲水聚合物亲水聚合物乳胶颗粒乳胶颗粒胶体稳定胶体稳定与表面活性剂的相互作用表面活性剂表面活性剂与表面活性剂的相互作用0200400600800100012001400160018000

13、0.20.40.60.81表面活性剂用量表面活性剂用量Wt%Brookfield 粘度粘度 cpsTriton X-15(HLB=3.6)Triton N-57Triton X-114(HLB=12.4)Triton GR-7M (Anionic)与有机溶剂(水溶性)的相互作用020040060080010001200140016001800051015202530溶剂用量溶剂用量Wt%Brookfield 粘度粘度 cps异丙醇异丙醇乙二醇乙二醇丙二醇丙二醇甲基卡必醇甲基卡必醇丁基卡必醇丁基卡必醇异丙醇异丙醇增稠剂选择-不同增稠剂性能比较性质性质纤维素纤维素疏水碱溶性疏水碱溶性聚氨酯聚氨酯抗

14、飞溅性抗飞溅性差很好优流平性流平性差尚好-优优漆膜丰满度漆膜丰满度低尚好-优优高光泽潜力高光泽潜力低尚好-优优配方敏感性配方敏感性不敏感中度-敏感敏感pH敏感性敏感性不敏感中度敏感不敏感耐擦洗性耐擦洗性-取决于配方优于纤维素增稠剂耐碱性耐碱性很好不好-好优于纤维素增稠剂抗腐蚀性抗腐蚀性低低很好电解质敏感性电解质敏感性不敏感中度-敏感不敏感生物稳定性生物稳定性差优优增稠剂选择-增稠剂流变性能比较（举例）(相同相同KU粘度条件下粘度条件下)高剪切粘度高剪切粘度DR-73TT-615TT-935RM-2020NPRRM-8WSCT-275ASE-60DR-1RM-7DR-72HMHECHECRM-1

15、2W低低剪剪切切粘粘度度RM-5000聚氨酯聚氨酯 类增稠剂类增稠剂疏水碱溶性疏水碱溶性类增稠剂类增稠剂缔合型增稠剂的应用举例剪切速率剪切速率0.010.0010.010.1110100100010 000粘度粘度0.11101001000滞刷性滞刷性,漆膜丰满度漆膜丰满度蘸漆量蘸漆量搅拌难易搅拌难易流挂流挂,流平流平沉降沉降低剪切粘度增稠剂低剪切粘度增稠剂RM-12W,TT-615,DR-72ASE-60中剪切粘度增稠剂中剪切粘度增稠剂 RM-8W,SCT-275,DR-1,TT-935高剪切粘度增稠剂高剪切粘度增稠剂RM-5000,RM-2020 NPRDR-73KU-斯托默斯托默 ICI

16、 高剪切高剪切/秒秒-1Brookfield分散剂与增稠剂的配合使用n絮凝、返粗,粘度不稳定(上升)n微观分层n流动性变差n遮盖力下降n光泽下降HASE 类增稠剂与分散剂的搭配COOCOOCOOCOOCOOCOOCOOCOOCOOCOOCOORRR疏水改性碱溶性乳液型增稠剂(HASE)的羧酸主链与分散剂竞争颜填料表面的吸附位。如果增稠剂粘附在颜填料上，就会造成桥式絮凝。(分子量分子量:几万几万 几十万几十万)(分子量分子量:几千几千 几万几万)HASE类增稠剂与分散剂的不良配合-乳液乳液-颜料颜料HASEHASE类增稠剂类增稠剂后果后果：粘度不稳定动性差光泽降低聚氨酯 类增稠剂与分散剂的搭配C

17、OOCOOCOORRRCOOCOOCOOCOOCOOCOO聚氨酯增稠剂的聚环氧乙烷骨架具有亲水性，在通常条件下能聚氨酯增稠剂的聚环氧乙烷骨架具有亲水性，在通常条件下能与水形成氢键。但如果暴露在高浓度离子环境中，会导致骨架与水形成氢键。但如果暴露在高浓度离子环境中，会导致骨架脱水，使增稠剂不能溶解。脱水，使增稠剂不能溶解。离子强度高离子强度高离子强度低离子强度低实验结果举例 HEUR HEUR分层分层均相均相分散剂与聚氨酯类增稠剂的不良配合n分水絮凝、流动性变差、光泽降低n改用羧酸共聚物分散剂，其低酸含量可防止不利影响。减少或排除小分子分散剂如三聚磷酸钠或离子型表面活性剂也十分有益。分散剂与增稠剂的配合使用HEC碱溶胀碱溶胀 多元酸均聚物多元酸均聚物分散剂分散剂Orotan1124Orotan731AHASE 类增稠剂类增稠剂聚氨酯聚氨酯类增稠剂类增稠剂内内墙墙外外墙墙 多元酸共聚物多元酸共聚物亲水型分散剂亲水型分散剂 多元酸共聚物多元酸共聚物疏水型分散剂疏水型分散剂