关于水性涂料中和剂的应用研究分析

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关于水性涂料中和剂的应用研究分析
作者：张宇君.字军
    随着我国经济工业发展，国家大力支持工业绿色、创新、健康、发展的新思路。我国水性涂料将在十三五期间，是一个绿色创新跨越式大发展。我国政务将“十三五”计划实行，国家在以“新常态‘新城镇、新模式”的消费驱动作为带动龙头，重点发展以服务业为中心的第三产业，以及“一带一路”的新战略，将会催生新的经济发展机遇，同时，涂料市场也会迎来新的发展契机。国内涂料行业正积极进行结构调整、技术创新、产业升级、品牌重塑。
     而水性涂料在中国，已经有十多年的历史了，为什么水性涂料的发展一直是不痛不痒呢？而水性涂料发展和销量一直没有起色，技术也没啥突破，从事这个行业的人员也会发现工作不好找，发展没前途。空有两条腿找不着路；睁着两只眼睛看不到光明。还是那句老话：“前途是光明的，道路是曲折的”。 
     在自己的健康、自己保护。以往，中国人多，经济落后贫困直接导致大家不重视健康，等到所有人都真正上心的时候，那么水性涂料就自然而然的称为真正的主流了。随着国民生活环境要求越来越高，不但表现在薪水方面，更是表现在工作环境方面，等，更多国民开始重视自己的健康时，环保意识也会提高，大家都期望我国水性涂料发展及技术创新，为我们生活环境提供更好的环境友好型产品。而水性涂料主要是由，水性成膜共聚物+颜填料+助剂+水等四个成分组成。助剂是水性涂料必不可少的工业味精，直接影响到水性涂料的性能，而水性助剂往往是影响到水性涂料环保性。随着对水性涂料发展及环保要求。而中和剂是调节水性产品储存稳定性及产品配方中酸碱中和平衡值来提高产品的性能。而目前水性涂料中水性中和剂大多用：氨水（味道、低毒）、二（三）乙胺（中和值不稳定、有胺味、高毒）、二甲基乙醇胺（DMEA,胺味重对共聚物活性比较强，对产品储存稳定不好、毒性大），AMP-95水性多功能助剂（俗称水性涂料万金油。有味胺，价格贵，具有特殊中和稳定效果）。
下面我对我公司研究新型水性多功能助剂（双氨二甲基一醇）DN-AOL-106与(DOW)AMP-195水性多功能助剂及DMEA做一个简单应用试验对比分析。

     首先我介绍一下我们的产品名称：双氨二甲基一醇（DN-A0L-106）多功能助剂可以广泛的应用在水性油墨、涂料、胶黏剂、无机纳米材料中作为超分散剂、中和剂、表面张力改性剂等，改善产品功能性。提高产品的储存稳定性、是目前少数具有低分子量和高碱性的工业碳基伯胺之一（类似AMP-95)。DN-A0L-106水性多功能助剂可以作为各种类型乳胶漆的多功能助剂，在配方中用DN-A0L-106水性多功能助剂作为强力超分散及防止颜料再凝聚。同时，多功能助剂DN-A0L-106水性多功能助剂对漆层的所有性能贡献出显著的优越性。 
    使用DN-A0L-106水性多功能助剂作为水性聚合物的多功能助剂,除了可以改善涂料性能之外,还可大大降低成本,因为DN-A0L-106水性多功能助剂的所需用量比其它胺类低得多。不仅拥有分散、增稠、调节pH值、不变色等优异功能，而且还具备抗微生物（杀菌）特性，同时也能减少VOC（挥发性有机化合物）总量，有助于提升环保性能。
水性涂料中和剂DN-A0L-106和二甲基乙醇胺 DMEA 的区别及DN-A0L-106产品的技术问答


基础问题
1、106作为一种共分散剂是如何起作用的？
答：106是一种碳基伯胺，作为分散剂主要起下列作用：
静电斥力，当106分子中的亲水OH基团吸附在颜料表面（主要是无机颜料）时，在颜料表面形成NH3+电荷。这种颜料的表面电荷，使颜料具有静电稳定作用。
每一种颜料都有一个等电点，也称为（Zeta）电位。在某一PH值时，电荷为0或中性。提高PH值，即可偏离这等电点。106能提高等电位，使颜料颗粒解絮凝。氨水尽管也能起相同的作用,但是不稳定，主要原因是氨水十分易挥发。时间越长，甚至引起颜料再次絮凝，使涂料质量下降。
空间位阻稳定一106的分子量较低，空间位阻作用不十分显著。但当和高分子量的表面活性剂拼用时，二者起到互补作用。甚至在乳胶漆中的水挥发时，它还能有助于颜料的分散。

2、为什么采用106后能降低成本？
答：一般而言，除了分散剂和表面活性剂外，106能使成膜助剂消泡剂和增稠剂等的使用最优化。最主要的是可降低分散剂的用量，而仍能提高涂料的耐擦洗性。一般助剂的使用量降低可使成本下降0-1%。
另一方面，由于106的优良性能，也可使高成本涂料的价格降低。例如，可降低Tio2和基料的用量，仍获得较好的耐擦洗性和遮盖力，也并不牺牲客户所要求的性能要求。这种原因可能使成本下降高达5%或更多，在低档漆中也一样。

3、106与DMEA相比有何优点？
答：二者相比较，106有其独特的分子结构，能更好地使颜料分散。一般认为，DMEA（二甲基乙醇胺）使颜料带电荷不平衡，可能还提供一些空间位阻作用。而106可使颜料表面吸附上能产生电斥力的极性点，另一个问题是DMEA的泛黄性以及它的气味很难闻。

4、为什么称106是一种多功能的助剂？
答：106本身并不具有很多功能，但是它能提高和强化许多涂料组份，特别是各种助剂的作用及性能。即它能间接提高许多涂料的性能。例如，106能改善涂料的耐擦洗性、遮盖力、粘度稳定性以及展色性等等。
 
在配方中如何使用DN-AOL-106(双氨二甲基一醇）

5、配方中106的用量应为多少？
答：在纯丙或苯丙乳胶漆中，一般用量为0.15-0.2%。在酸性更强一些的体系中，如聚醋酸乙烯或类似的基料中，用量应稍高一些，一般在0.2-0.3%。其目的是使PH值尽可能高，以适应高ζ（Zeta）电位而不影响其它组分的性能，如基料或防霉剂等。在确定106用量时，还应考虑下面一些因素：
一、颜料的类型和用量棗颜料的PH值和对分散剂的吸附性。
二、增稠剂棗碱溶涨增稠剂有可能随时间延长会降低PH值，因为其酸基团会慢慢和胺反应。

基料的用量

6、在使用106时，如何调整下列助剂的用量？
答：调整各种助剂的用量是十分精细的配方技术，下面给出一个参考范围：
分散剂：5-30%（按活性组份计）
消泡剂：0.3-0.5%
润湿剂：1-2%
增稠剂（羟乙基纤维素）：%或低于5%
增稠剂（聚氨酯型，阴离子型）-≤5%
增稠剂(聚氨酯型,非离子型)：0
碱溶涨增稠剂：10~20%
乙二醇：5%
成膜助剂：0或≤5%

7、106应在涂料生产的哪一阶段加入？
答：因为106是一种助分散剂，所以应该先加入，然后加颜料。例如：水性乳胶漆情况下，可在加入HEC（羟乙基纤维素）以前加入，可加快增稠效果。但是，例如：水性工业涂料情况下，106应分两次或更多次加入—— 一份在颜料研磨时加入，另一份在兑稀时加入。在颜料研磨时将大部分106加入：
一、在使用碱溶涨增稠剂时。
二、工艺要求把原材料分两份或更多份进行预分散，每一份都和碱有关系。

8、如何用106来提高涂料的早期耐水性？
答：一般来讲，106对涂料的早期耐水性不会有什么影响，因为正常的干燥时间足以使其挥发。但在某些情况下，可以用下列方法来改善早期耐水性：
调整106的用量。106用量取决于颜料的用量和体系的PH值，不要将106的用量过量。
稍提高体系的PVC（颜料体积浓度），使其能从涂膜中挥发出。
降低乙二醇的用量。
减少磷酸盐分散剂的用量。

应用施工
9、106能否有助于解决一些组分的匹配问题？
答：106能有助于解决组分的匹配问题。加入106后，对大多数体系的匹配问题都会有所改善，当然不是完全解决问题。要完全解决匹配问题是十分复杂的，使用106后，能提高其它组分之间的相容性及稳定性，使用106是减少匹配问题的一种方法。
10、106是否有助于稳定含有ZnO（氧化锌）的涂料？
答：能够。106能使PH值提高到9，甚至更高，使体系更为稳定。这样高的PH值已高于氧化锌的等电点，能使体系中的其它组分，如基料、表面活性剂和颜料更为稳定。
11、106是否有助于提高罐内防腐性？
答：能够。在有些市场中1-1.2%就有很明显防腐防锈功能，在罐听内壁是不涂涂料或无内衬的，106能通过钝化作用防止罐听的腐蚀。
12、106能否提高涂料在自然条件下的长期贮存稳定性？
答：能够。加入106后，稳定性提高了，从而可表现在下面一些性质的提高：
颜色稳定—着色力和展色性改善。
粘度稳定—长效粘度稳定，即使一些配方不合理的涂料，粘度上升也很小。
相分离少或没有—匹配性良好，颜料稳定性和相容性改了。这在第10个问题中已解答了。
遮盖力稳定—颜料始终处在分散良好的状态。无论在湿态或干态，遮盖力都十分稳定。
中和剂对树脂水溶性和干燥性的影响???????????
图一
中和剂        效果：水性（丙烯酸、醇酸、环氧、环氧酯、聚氨酯、橡胶）
氨水        水溶性好、涂膜泛黄、干燥较快、味道大、中和值不稳定、量大
二甲基乙醇胺        水溶性好、涂膜不泛黄、干燥较快、有胺味、酸碱中和值不稳定
氨水+DMEA        水溶性好   涂膜泛黄  干燥较快、胺味重、酸碱中和值不稳定
二（三）乙胺        水溶性好、涂膜泛黄、干燥稍慢、中和值稳定、对无机粉体不易分散
AMP-95        水溶性好、涂膜不泛黄、干燥稍慢、中和值稳定、价格贵
DN-AOL-106        水溶性好、涂膜不泛黄、干燥较快、中和值稳定对无机粉体超分散
图二
中和剂        锐钛        金刚钛        细云母        碳酸钙        方解石        滑石粉        硫酸钡        氧化锌
氨水          YFS        YFS                BYFS         YFS            YFS                 YFS                 BYFS        YFS
DMEA        YFS        YFS                YFS                 YFS                BYFS                 YFS                 YFS                YFS
氨水+DMEA        YFS        YFS        BYFS                YFS                YFS                 BYFS        YFS                YFS
二（三）乙胺        YFS        BYFS YFS           YFS          YFS                 YFS                 BYFS        YFS
AMP-95        YFS        YFS                YFS                YFS                YFS                YFS                 YFS                 YFS
DN-AOL-106 YFS  YFS        YFS                YFS                YFS                YFS                 YFS                 YFS
备注：易分散（YFS），不易分散（BYFS)
根据表中效果可以看出,二甲基乙醇胺是较适宜的中和剂.
氨水虽然蒸发速度快,漆膜干燥性能较好,但它易与催干剂生成黄色的络合物，使涂膜膜泛黄.而二甲基乙醇胺的常温挥发速度合适,不像氨水常因挥发太快使得涂料涂刷性差和涂膜产生针孔,也不像三乙胺因挥发较慢影响涂膜干燥性能,且本身毒性较大,而且二甲基乙醇胺的助溶效果比氨水好,又不会使聚酯产生胺解反应,提高了树脂的稳定性.
 中和剂的用量通常由PH值确定，一般控制在8-8.5左右以保持树脂的水溶性和稳定性.但中和剂的用量若过多会加剧树脂水解。因此在中和时PH值的范围应严格加以控制
经过应用实验分析我公司自主研发的双氨二甲基一醇（DN-AOL-106)水性多功能助剂是可以替代市场上的DMEA，二甲基乙醇胺，AMP-95及(国产AMP-95),二（三）乙胺等中和剂在水性涂料、油墨、胶黏剂中的应用。DN-AOL-106可广泛应用在水性油墨、涂料、胶黏剂、无机纳米材料中作为超分散剂、中和剂、表面张力改性剂等，改善产品功能性。产品气味非常低，基本无味，且价格40元/KG


                                               未完待续












                                           以上资料为DN-AOL-106应用实验室数据
                                              最终解释权归应用研究实验工作者
                                                      2016-01-20
                                              技术研究员：张宇君：18655159032

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zhzg 发表于 2016-4-8 13:22
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