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当毕克化学流变助剂拯救水性体系低粘度问题的

发布时间:2021-09-09 11:39:44 阅读: 来源:沟槽管件厂家

毕克化学流变助剂——拯救水性体系低粘度问题的超级英雄

毕克化学流变助剂——拯救水性体系低粘度问题的超级英雄

2018年10月17日

水性涂料、胶黏剂、油墨和染料等水性体系产品,因其卓越的环境友好性越来越受到业界青睐。但水性体系的低粘度也往往带来一系列问题,在产品的储藏过程中水性体系更容易出现沉降,在施工过程中也会产生流挂的困扰。因此,在水性体系中,需要特别的流变助剂来优化调整体系的流变特性中国涂料。另外,流变性的改善还有助于控制效应颜料及消光剂的整齐定向和在油墨中的印刷清晰性。

液体流动可分为假塑性流动和触变性流动两种。假塑性和触变性物质对于防沉降的表现基本类似,但防流挂的效果,假塑性流体则更胜一筹。然后,在涂料应用中,假塑性流体在低剪切力下的高粘度,会对涂料湿膜流平和脱泡造成不利影响。触变性材料虽然防流挂性一般,但由于其粘度恢复的过程相对较慢,却更有利于脱泡和流平。

用于触变性流动效果的液体流变助剂

专为水性体系应用而开发的BYK-420是一种用于触变性流动效果的流变助剂,可以使涂料和印刷油墨产生强烈的触变流动行为。BYK-420是改性脲在N—甲基吡咯烷酮中的溶液(也有类似的,含有N—乙基吡咯烷酮的产品),它的作用方式是基于其有效物质在常用涂料溶剂和/或涂料体系中的不溶解性:当正确加入涂料中时,助剂以可控的形式析出,形成很细的针状微结晶,此结晶形成三维络结构。这种三维络结构在刚开始形成时最长可能需要花几个小时的时间。在涂料施工时,很低的剪切力就足以破坏此络结构使涂料具有所需的低施工粘度。施工后该结构很快恢复,使涂料湿膜的粘度上升。

用量取决于体系,因为助剂的效果取决于每种情况下基料/溶剂混合物的极性。如果用于改善抗沉降性能,助剂用量可较低。大部分情况下,添加量在0.1%~0.3%就可获得理想效果。为了提高立面上的抗流挂效果,添加量必须提高。在这种情况下,一般用量是0.5%~1.0%,最高可用到3.0%。

BYK-420推荐用于全水体系颜料浆或填料浆配方中防止沉降。也可用于含基料体系,但是,取决于基料树脂的化学特性,流变效果可能因而减弱。因此外,使用BYK-420前应首先测试基料与体系的相容性。少量有机助溶剂的存在可以使添加更容易并改善基料相容性。

用于假塑性流动效果的液体流变助剂BYK-425流变助剂可以赋予体系更多的假塑性流动特性,而同时不产生或仅有很低的触变性。当需要厚膜施工斜面或立面时,是防流挂的最佳选择,同时也能提供贮存期间的防沉降性。

BYK-425将疏水改性的聚氨酯增稠剂技术与BYK-420中的脲结构相结合,从而使BYK-425在大部分水性基料体系中兼具出色的防沉降和抗流挂性能。

BYK-425的流变效果由两个机理共同实现:多个助剂分子的疏水部分之间缔合作用(形成胶束)或与基料的缔合作用,以及助剂中脲基团间形成氢键

BYK-425是典型的低剪切增稠剂,只在中低剪切力范围内起作用。为了优化并尽可能达到溶剂型醇酸涂料的的施工性能(减少溅滴,改善刷涂和辊涂施工性能),水性体系需要增加在高剪切区域的粘度。

与BYK-420一样,BYK-425设计用于水性涂料。不过他们的区别不仅仅在于能产生不同类型的流动特性。BYK-420可以在全水体系中发挥作用,BYK-425却不能,后者只能用于含树脂体系。BYK-420和BYK-425都能在丙烯酸乳液中发挥作用。不过BYK-420的效果更加具有触变性流动特性,而BYK-425则更多地表现出具有假塑性流动特性。

用于控制流变性能的蜡助剂蜡也可用来控制流变,它们在含有效应颜料(铝粉和珠光颜料)或者消光剂的配方中使用。使用蜡助剂可改进这些固体颗粒的定向;而更规则的定向会增进颜料效能和哑光的效果,还可以防止这些固体在存贮过程中的沉降,从而降低了沉底趋势。

对于水性特殊效果涂料,可以使用毕克化学蜡类流变助剂AQUACER 526和AQUATIX 8421。AQUACER 526推荐用于工业涂料底漆及单层面漆(例如和其它消费电子产品),可以使底涂中特殊效果颜料的定向得到改善(横截图)。

AQUATIX 8421是为了满足汽车工业的高要求而设计的产品,同时也可以用于工业及家具涂料。众所周知,水性涂料体系中特殊效果颜料的定向比在溶剂型涂料中更加难控制。一个足够高的最低粘度和假塑性流动特性是必须的。但是仅仅这两点并不足够,粘弹性特性是更加决定性的因素:在施工后弹性部分必须高于粘性部分,这样才能将效应颜料固定在弱的胶状结构中。AQUATIX 8421是第一个能够产生上述流动效果,同时又不会对涂料的其它性能产生不利影响的水性体系用流变助剂。借助该助剂,颜料的定向,流平和光学特性都达到最优。并且由于助剂为液体,非常便于使用和添加。

OPTIGEL水性体系专用流变助剂OPTIGEL是基于蒙脱石类的流变助剂,是一种矿物经筛选后的膨润土,包含已预活化的膨润土和改性膨润土,专为应用于水性系统而开发。

蒙脱石的纳米级片状结构在水性体系中会形成卡屋结构,从而促进凝胶的形成;当外力作用于凝胶时,蒙脱石板片之间的结合力被破坏,凝胶便变回流体状态。这样,体系的屈服值就形成了。

此外,该凝胶还显示出触变行存在两种立体异构体:左旋LA(L–LA)和右旋LA(D–LA)为。对凝胶施加更大的搅拌力,体系内卡屋的结构就会更完全地崩溃,即搅拌后液体的就会越稀薄。搅拌停止后,卡屋的内部结构将在一个很短的时间内恢复,粘度将返回到它的原有水平。

屈服值的形成减少了流挂。这使得涂料能一次厚涂施工而没有负面副作用如串珠,滴漆或流挂。

屈服值显著改善贮存稳定性,它使颜料和填料悬浮在溶液中,并防止较重颜料沉淀和浮色。单独的触变性不会有防止沉降这种效果,它只可能会减慢沉降过程但不能阻止。OPTIGEL的特殊结构则恰恰赋予了水性系统完美结合的触变性和屈服值。

LAPONITE水性体系专用流变助剂LAPONITE是一种人工合成的纳米打印键是增大数值级片状硅酸盐,可以添加到涂料、家用清洁和个人护理品等水性配方中改善其流变性能。它提供的触变性,具有粘度剪切敏感、改善储存性和防分水性。

具体而言,LAPONITE的流变性能主要包括:

低剪切时的高粘度,具有非常好的防沉性

高剪切时的低粘度

快速的剪切变稀

剪切后快速且可控的触变性结构恢复

与OPTIGEL类似,屈服值的形成减少了流挂

此外,LAPONITE产品经常与聚合物增稠剂配合使用,用以改善“难增稠”配方的流变性能。

LAPONITE可以形成非常强的凝胶结构,同时具有无以伦比的剪切变稀性能。当它与聚合物增稠剂拼用时,带电荷的LAPONITE颗粒会与聚合物增稠剂分子中带相反电荷的片段吸引。这种额外的颗粒与聚合物相互作用结合作用,在实际应用中非常有益。

LAPONITE与聚合物增稠剂拼用的优点包括:

在聚合物增稠剂体系加入少量的LAPONITE,会显著提高低剪切粘度;

协同效应使得效率提高,降低配方中总的增稠剂用量及成本;

提高配方在“严苛条件”下的容忍度,如高含量的电解质、表面活性剂、酸、碱;

可以设计出精确的流变曲线;

可以设计出具有稳定悬浮颗粒的流涂配方。

由于LAPONITE由安全成分组成,除了涂料、油墨等一般工业应用外,也可用于家用化学品和个人护理品,以改善其流变性能和使用体验。

OPTIFLO水性配方用水溶性缔合增稠剂OPTIFLO是一种水溶性,缔合型合物增稠剂。OPTIFLO主要包括水溶性的聚乙烯二醇链段,其上有几个非水溶性(疏水性)的分子,通过具有专利技术的氨基脲基团将它们连接。在水溶液中,这些疏水性分子的任一组在一起形成胶束或与其他疏水组分缔合,如胶乳颗粒形成缔合。

OPTIFLO系列增稠剂能在涂料、油墨、密封胶、填缝料、粘合剂配方中广泛使复合材料有稳定的机械性能和高的柔韧性用并缓解许多传统聚氨酯增稠剂遇到的问题。在各种大、小粒径的纯丙烯酸、乙烯丙烯酸、苯乙烯丙烯酸酯乳液、乙烯醋酸乙烯丙烯酸酯乳液中,OPTIFLO产品赋予体系优异的流动和流平、厚涂膜、优异的稳定性、卓越的耐水性、抗飞溅、抗分水。OPTIFLO系列增稠剂能消除或减少纤维素增稠剂的使用,并且与纤维素增稠剂的相容性比起聚氨酯增稠剂更好,后者会导致涂料分水和湿涂膜流挂。

OPTIFLO助剂用于建筑涂料体系时,即使在高剪切条件下,其缔合络连接也是稳定的,由此产生有效的拖曳刷阻力。由于在油漆和漆膜内形成均匀的络结构,在应用施工后它将很快使干涂膜具有防水功能。此外,OPTIFLO在哑光VAE配方中用3%的通用色浆着色剂的表现,对比竞争产品HEUR增稠剂它能消除浮色现象。

涂料体系在添加色浆后容易出现粘度降低的现象,这是因为色浆中往往包含大量的干扰性助剂,例如分散剂和表面活性剂,缔合增稠剂则常常会在这样的条件下变得敏感。这些添加剂减少胶乳颗粒和疏水性增稠剂的缔合方式,从而使体系粘度降低。OPTIFLO-TVS增稠剂(着色粘度稳定剂)是特别设计用来解决这个问题。独一无二的氨基脲结构技术赋予OPTIFLO-TVS异常高的强疏水性的结构模式,使得它对这些干扰物较不敏感。OPTIFLO-TVS特别合适对于调色用的颜料色浆。

有机膨润土增稠剂有机膨润土在涂料配方中被广泛用作增稠剂,以产生或提高假塑性及触变性流动特性,进而防止沉降和抗流挂。这种材料呈粉末状,需要恰当地分散到涂料体系4球磨斑的丈量在4球磨擦磨损实验中中才能够达到希望的效果。预先制备有机膨润土在在溶剂中的浓缩浆作为一个半成品的做法通常对生产非常方便,在需要时很容易添加到不同的涂料体系中。

有机膨润土浆的配方相当简单且大同小异:根据助剂中的不挥发份的不同,以及同时为了优化性能,也可对配方进行细微的调整。有机膨润土浆的制备(生产)过程都相同且很简单:将润湿分散剂混入溶剂中,在搅拌下缓缓加入有机膨润土。这样得到的有机膨润土浆重现性良好,具有长期稳定性。

水性膨润土浆,经常使用未经有机改性的膨润土,配方通常为:90份(重量比)溶剂、5份润湿分散助剂,及5份有机膨润土。同时添加少量合适的防腐剂。有机膨润土浆的制备(生产)过程都相同且很简单:将润湿分散剂混入溶剂中,在搅拌下缓缓加入有机膨润土。这样得到的有机膨润土浆重现性良好,具有长期稳定性且使用方便。有机膨润土浆可以容易地加入涂料配方,并表现出很强的、稳定的(重现性好)的流变效果。

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