涂料助剂的发展方向——多功能助剂

BMA004

涂料助剂的发展方向——多功能助剂

引言 随着我国涂料工业的发展和涂装技术的进步，涂料助剂的研究、开发与应用日益为人们所重视。尽管它在涂料中的用量不大，却往往对提高和改善涂料和涂膜的性能起到至关重要的作用。涂料助剂的应用和应用水平已成为衡量涂料生产技术水平的标志之一。 我国涂料工业开始较广泛地使用涂料助剂至今已有 20 余年，对涂料助剂的应用已经非常普及。多种类型的高、中、低档助剂也较为齐全，但是国内生产的助剂和国外的相比性能尚有差距。   ?   多功能助剂的开发及应用 由于多功能助剂可以全面提升涂料的整体性能、降低成本，因此多功能助剂将会是助剂的一个发展方向。多功能助剂往往具有两种或多种功能，分别在涂料生产、涂料施工和涂膜应用中发挥作用。 多功能助剂是采用多种优良的新型界面材料，进行复配应用试验，使其达到 1+1 ＞ 2 的功能，各种界面材料具有不同界面功能，具有多个锚定基团，它能使无机填料和有机聚合物之间形成化学桥键，并在填料表面形成单分子层而不会形成多分子层，使助剂具有表面改性效果，和聚合物通过反应基转移反应形成交联，达到改善涂料多种性能的目的。 多功能分散防沉剂具有优良的分散性能。这是由于本品的特殊界面性能，改善了有机物与无机物（颜、填料）的相容性，有利于制备高固体分涂料， 特别是有利于提高炭黑、酞菁系列等易引起触变的颜料的固含量，改善加工工艺；可以分散炭黑、酞菁蓝等难分散的颜料，对珠光颜料、铝粉及各类有机、无机颜、填料都有良好的分散性能。 表 1 多功能助剂分散炭黑效果比较 项目 羧酸盐 分散剂 1 #   磺酸盐 分散剂 2 #   多功能 分散剂 A   多功能 分散剂 B      用量   (g/ 每 100g 炭黑 )   100   30   10   10      研磨时间 / h   1   1   1   1      细度 / μm   25   20   20   15      20 °光泽／％   60   85   90   88      分散剂成本 /   ( 元 /kg)   100   110   60   80      因为本品具有良好的包覆效果，能以化学键和颜、填料结合。没有迁移现象，有效防止了颜、填料的团聚，在砂磨时更能将磨细的颜、填料重新包覆，保持颜、填料的微细颗粒，所以能提高各类颜料的色彩鲜艳度、防止浮色、发花、掉粉现象；具有良好的助磨作用，能缩短研磨道数和研磨时间；能防止返粗 。 由于本品能以化学桥键将颜、填料和有机聚合物结合起来，这样就形成了一种防沉功能，贮存期达数年也只是软结底，稍一搅动就能均匀，下面是采用易沉淀的钼铬红颜料制漆进行实验，比较了传统防沉剂与本品的防沉效果。结果如表 2 所示。 表 2 几种传统防沉剂与多功能助剂的防沉效果比较 比较项目 有机膨润土 氢化蓖麻油 超细二氧化硅 多功能助剂 防沉机理 片状结构，含有氧和羟基，在漆液中产生氢键，形成网状结构 漆液中膨润溶胀后，在粒子间产生氢键，形成网状结构 表面含硅醇基，充分搅拌分散硅醇基间形成氢键，增加体系黏度 具有多种化学键，能与颜、填料表面化学结合，并与有机聚合体交联而增加黏度 加入方式 制成凝胶加到成品漆中 制成凝胶加到成品漆中 分散后再加入成品漆中 在研磨前分散时加入，不需分散 加入量 /g   0.5   0.5   0.5   0.5      结果 凝胶固体分低，增加溶剂用量，液体固体分难保证，贮存不稳定 对温度敏感，贮存温度高时返粗 未充分分散时漆膜有颗粒、失光 无限制，可以增加光泽，贮存稳定 在使用本品时适当增加用量，可以改善底材润湿情况，使涂料完全润湿底材表面，而且本品具有与底材进行键结的活性化学基团，可使涂膜与底材形成良好的键结，增加对底材的附着力。 当涂料中高聚物成膜时，其中颜、填料在高聚物膜中分散存在，并以物理力结合。所以高聚物涂料膜就存在薄弱点，处理不当易形成龟裂、且耐候、耐水性能差。当使用本品后，本品能以化学键将无机颜、填料和有机高聚物链接起来，使漆膜成一整体。能够提高漆膜的耐候性、耐水性及耐黄变性能，提高漆膜的抗冲击强度，增加漆膜的柔软性和改善漆膜的耐摩擦性。 多功能助剂能以化学键和高聚物键合。当高聚物没有合适的键进行键合时，可以进行分子间的缠绕。这种缠绕比物理力强。所以本品可以适用于各类油漆树脂，如醇酸树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、氟碳树脂以及橡胶树脂，也可用于面漆以及各类底漆及防腐漆。 多功能助剂还具有其它几种类型： （ 1 ）水性多功能助剂 随着水性涂料的发展，作为主要助剂的湿润分散剂也得到了很大的发展。多功能水性助剂，主要是用于各类水性涂料。它具有油性多功能助剂的各项功能，在水中能很好地分散炭黑、酞菁系列难分散的颜、填料，并在水中与颜料表面化学键结，并与漆基亲和键结，使水性涂料克服光泽低的固有缺陷，并具有溶剂型涂料所有的各种优异性能，尤其是用在水性防腐涂料中，性能尤为优异。它不仅可以提高颜料的分散效率、提高光泽度，而且具有一定的触变性能，可以提高增稠性能、减少锈蚀、降低成本。 （ 2 ）油墨多功能助剂 我们在油墨助剂中开发了一种特殊多功能助剂。该助剂既能在溶剂型油墨中使用，又能很好溶解于去离子水，所以也能很好地适用于各类水性油墨及水性涂料。由于具有多结构型态的特殊结构，所以能显示出一系列优异功能如分散、防沉、提高鲜艳度、增加附着力等。 （ 3 ）用于颜、填料的多功能改性包覆剂 颜料是涂料的主要成分之一。颜料只有在充分分散的前提下才能和基料很好地混溶，才能防止浮色、发花，发挥出其最佳的着色力、遮盖力等性能。要使颜料具有各项满意的性能，除改进颜料和生产工艺外，还必须在生产过程的后期进行表面处理。 在这个领域我们作了大量研究，推出多个品种的超分散包覆剂，可以分别适用于不同颜、填料包覆处理，譬如如今比较流行的防锈材料铁钛粉，就是我们和其他单位协作的成果。它成功地将纳米材料分散于包覆好的基料中，以达到纳米的效果，极大地提高了防锈性能。另外在酞菁系列颜料及中铬黄等的包覆处理中，也取得了较满意的效果。 用多功能助剂包覆颜料后，可以达到以下几个目的： （ 1 ）改进颜料在各种介质中的润湿性和分散性，降低吸油量； （ 2 ）提高颜料的着色力和遮盖力； （ 3 ）改善颜料的光泽和保色性； （ 4 ）提高颜料的耐光性、耐候性和耐热性。   ?   结语 涂料工业的发展，要求有各种新型的涂料助剂来配合。目前国外进口助剂大量涌入国内涂料市场。国内涂料助剂研究、生产单位要认清这种形势，不断开拓新产品，根据本身特点开发系列产品，以适应市场不同档次、不同类型及各种性能的要求，尤其是要做好助剂的应用研究工作，以利于新产品的推广