水性涂料的添加剂之防沉剂.doc

水性涂料的添加剂之防沉剂摘要：介绍了常用防沉剂的特性及其对涂料性能的影响；讨论了新型防沉剂 及其发展趋势关键词：防沉剂；有机膨润土；蓖麻油衍生物；气相二氧化硅；聚烯烃微粒1引言沉降现象是涂料生产和使用过程中常常碰到的重要问题 在涂料生产和使用的各个阶段，涂料的流变性能亦是一个必须考虑的重要因素随着特种功能涂料 的研究与发展，对涂料性能的要求越来越高导电功能涂料中金属粉的加人使涂 料的沉降问题成为研究人员关注的主要问题 在涂料中加人防沉剂，即在涂料中 引入了疏松网络触变性结构，能使颜填料颗粒悬浮而不结块，防止颜料沉降，改 善涂料性能，保持优良的流平性等本文介绍了几种常用防沉剂的特性、 应用及 发展动态2常用防沉剂的特性及应用2 . 1有机改性膨润土有机改性膨润土是以天然蒙脱石（主要是水辉石和膨润土）为原料，与销盐 （如季铵盐）反应而成在涂料方面，有机膨润土一般作为防沉剂、增稠剂用，其 防止沉淀的机理是改变体系的流变性能，使其具有触变性，从而防止颜填料沉降 有机改性膨润土的加人方法可视情况采用预凝胶加人和粉体直接加人两种方式 不管使用哪种方法加人，要充分发挥有机黏土的增稠效果， 必须充分活化，即加 人极性添加剂，如5 %含水的甲醇或乙醇。

这种极性添加剂可在未被取代的有机 阳离子所覆盖的薄片表面进行溶剂化， 从而降低薄片间的吸引力，并通过研磨促 使极性添加剂渗进薄片间，降低薄片间的吸引力目前有机膨润土的应用非常广泛李红梅等人将天津有机陶土厂生产的I型 有机膨润土加人到氯磺乙烯防腐涂料、氯化橡胶防腐涂料中结果表明，涂层流 平性好，无流挂现象，并延长了颜料的沉降时间李正莉等人将有机膨润土加人到铜-环氧导电涂料中，发现有机膨润土能很好地解决铜系导电涂料中铜粉的沉 降问题，极大地提高了涂层表面的导电性，涂层表面电阻率最小可达 6.0 x 10Q/cm3有机膨润土作为触变剂可显著改善铜系导电涂料的触变性有机改性 膨润土作为防沉剂应用到涂料中能显著改善涂料的性能， 但由于色泽深，透明度差，易产生刷痕，增加溶剂用量，漆液固体含量难保证，因此应用时还有一定的 局限性2 . 2蓖麻油衍生物蓖麻油衍生物是在非极性溶剂中通过分散、活化而被溶胀的长链，相互缠绕 形成触变结构而起增稠作用当受到剪切力时，缠绕被拉开，结构破坏，黏度会 下降；当剪切力消失，叉重新缠绕这种重新缠绕的过程较缓，所以黏度恢复较 慢，允许有较长的流动时间流平，适当地调节可使涂料在较大的流挂极限厚度时 仍有一定程度的流平。

所以蓖麻油衍生物是制造厚涂型涂料很有价值的流变助 剂主要产品有英国ICI公司的Thixomen，比利时RHEOX公司的Thxicin 系列产品，广泛应用于各种涂料中赋予其触变结构， 改善颜料的悬浮性，控制流挂而不牺牲流动和流平性，控制对多孔物体的渗透性，通常不与涂料中其他组成 起反应，在有机体系中不影响其抗水性， 对涂料耐久性无不良影响，在涂膜中不 泛黄，并赋予贮存稳定性蓖麻油衍生物采用制成预凝胶加入到成品漆中的方法，但为了充分发挥其效 果，要正确分散和活化氢化蓖麻油可以很好地用于脂肪族碳氢弱溶剂类涂料中， 但在诸如二甲苯之类的溶剂中使用时对温度很敏感，若温度超过 35 C,可能会溶解，冷却后出现沉淀而使涂膜 起粒”因而这类流变剂不适用于强溶剂系统， 所以在制造、贮存、运输和涂装中要十分注意2 . 3气相二氧化硅气相二氧化硅是四氯化硅在氢氧焰中水解制得的它粒度小，比表面积大， 表面上带有硅烷醇基团这些硅烷醇基可与邻近的气相二氧化硅颗粒间相互作用 而形成氢键，见图1图1气相二氧化硅颗粒相互作用示意氢键作用使其形成触变形结构气相二氧化硅是一种理想的防沉剂，对于防 止涂料体系中颜料的沉淀非常有效。

特别是对于色浆体系，适量地添加将大大提 高色浆的稳定性，而且能够减少润湿分散剂的量，以提高色浆的适用性并减少色 浆对涂料体系沉淀的影响气相二氧化硅的沉淀作用对涂料存放非常有利，特别 是某些颜料如金属粉和薄片，都极易沉淀且不能完全悬浮，使用气相二氧化硅可 保证其分散不沉淀在完全非极性液体中，如无氢键键合能力的烃类、卤代烃溶 剂中，黏度恢复时间只需几分之一秒；在极性液体中，如具有氢键键合倾向的胺 类、醇类、羧酸类、醛类、二醇类中，恢复时间长达数月之久，它取决于气相二 氧化硅的浓度和其分散程度气相二氧化硅预分散后加入到成品漆中，为了提高 其分散质量，通常采用高速分散机或三辊机，若分散不充分，漆膜有颗粒，影响 光泽度已有文献报道将气相二氧化硅作为防沉剂加入到铜一丙烯酸树脂导电涂 料中，经过试验证明：气相二氧化硅能够使热塑性丙烯酸树脂产生触变性， 防止填料粒子的沉降，但添加量过多，涂料成凝胶状态，涂层的导电性降低2 . 4聚烯烃微粒聚烯烃微粒溶胀和分散于非极性溶剂中，制成凝胶体，可作涂料流变助剂用， 有防沉和防流挂的作用特别是防止烘烤流挂，因为它受热熔融，可与成膜树脂 物理地结合而形成一体结构聚烯烃微粒提供优良的颜料悬浮体而不明显增稠。

在稀释到喷涂黏度时使颜料悬浮在体系中， 改善流平性，防止在浸渍槽、喷漆罐 和贮存容器中结块有助于防止喷涂中有时发生的拉丝现象在烘烤中防止流挂， 加强颜料湿润，有助于贮存中保持黏度稳定性，在闪光漆中还可控制金属片良好 定向和提高冲击性能3防沉剂的发展目前现有的溶剂型和无溶剂型涂料用防沉剂， 或多或少存在一些缺点，如添加较难、消光、对温度敏感等，为了改善此类问题和满足在多种体系中添加的要 求，一些具有独特化学结构和作用机理的新型流变助剂应运而生3 . 1改性氢化蓖麻油用酰胺对氢化蓖麻油进行改性，酰胺改性后氢化蓖麻油成功地提高了工业涂 料的抗溶剂等级多年来，这类流变剂已成功地应用于各种工业涂料， 尤其是重防腐涂料和海洋涂料但这类流变剂在使用时仍有假稠等缺点新型的特殊酰胺 改性氢化蓖麻油，例如英国 CrayValley 公司的CrayvallacSuper(CRSuper) 流变剂，具有更优异的性能，使用更方便，能够适应更广泛的溶剂范围，涂料的 贮存稳定性好，有良好的涂装性能和抗流挂能力，长期贮存对涂膜光泽没有明显 的影响等CRSuper的一个良好的应用领域是涂装时很容易流挂的高固体分涂料当然，使用高触变性的有机黏土也能够改善其抗流挂性， 但涂装时黏度太大，流平性变差。

表1比较了 CRSuper和易分散有机黏土的效果这种高固体分涂料的 流变性很难控制，因为相对分子质量低的醇酸(涂料中尚有少量溶剂)在溶剂蒸发 过程中黏度几乎不增大此外，流变剂不能使涂料的黏度增加太大， 因为黏度太 大，涂装困难表ICRSuper和易分散有机黏土的流变性能对比从表1可知，CRSuper在很小的添加量下就能满足这些要求，特别是黏度 不高而义能有效地抗流挂3 . 2改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液（BYK-410）是一种适用于溶剂型和无溶剂 型涂料用流变助剂，这种助剂是通过用溶剂或液体树脂的 稀释”而发挥作用的BYK-410通过与涂料体系有选择地不相容，在合适的搅拌速度下，产生细小、 针状结晶，通过结晶间的键合力，形成三维网状结构，从而为体系提供了较强的 触变性，也就提供了优越的防沉、防流挂性能当涂料贮存时， BYK-410禾U用三维网状结构将各颜料组分托住，有效防止颜、填料的沉降，同时黏度上升而 当施工时，由于给体系一定的剪切力，BYK-410的网状结构被破坏，黏度迅速 下降，达到施工要求当剪切力消失后，这种网状结构在几秒内便可建立，从而 防止了漆膜的流挂。

这种流变助剂无色透明，不会给体系增加颜色，后添加能产生最佳效果，防 流挂性好，用量少防沉剂加入量为 1%〜3%，因是预凝胶，不存在与树脂混 容性问题，但必须要求中等极性介质葛利将 BYK-410加入到PU亚光漆中作 防沉剂起到良好效果贺继东将BYK-410加入到丙烯酸树脂涂料和醇酸面漆中 并同其他防沉剂比较，结果见图1和图2试验证明，BYK-410调漆时后加入 效果最佳，而其他防沉剂须经研磨或活化才能取得全面的流变活性3.3钛酸酯偶联剂钛酸酯偶联剂能在无机填料和有机聚合物之间形成化学键，这种偶联剂的特 点是能在填料表面形成单分子层而不会形成多分子层， 并且由于其本身的化学结构特点，使钛酸酯偶联剂具有表面改性效果钛酸酯的烷氧基与无机颜、填料表 面化学结合，并与有机聚合体交联而增加黏度钛酸酯偶联剂中引入一S03H等基团，增加有机物的触变性，防沉能力提高 有人将钛酸酯偶联剂加入到易沉淀的钼铬红颜料中制漆进行试验， 比较了传统防 沉剂与钛酸酯偶联剂的防沉效果， 结果表明：钛酸酯偶联剂在研磨前加入，较前 面的流变助剂优越的是这种助剂无需预分散， 加入没有限制，也没有前面所述流 变助剂中提及的难添加、对温度敏感、消光的问题，相反钛酸酯偶联剂的少量加 入会增加光泽。

4结语防沉剂在现代涂料中起着重要作用，对涂料的生产、贮存、涂装和涂膜性能 产生重要影响，因而其使用日益受到重视，并不断发展出具有更好性能的新型品 种目前，防沉剂的品种已比较齐全，基本上能够满足现代涂料的要求防沉剂 的发展技术有两个方向：一是提高原有产品的性能，增强其在涂料中的使用效果， 保证使用安全性，方便使用；二是开发新型品种，继续满足现代高性能涂料不断 出现的新要求。