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            乳膠漆助劑基本知識( 消泡劑)

            新聞來源:佛山建涂助劑   發布時間:2014-10-8 15:51:11
            一、 消泡劑
            涂料在生產使用中都會有氣泡產生而給生產和施工帶來不便和影響,消泡保證生產的產品外觀好、保證涂膜表面連續、完整、美觀、沒有氣泡孔、針孔、火山口等表面缺陷,使得涂眼光潔,密封性好。
              1、什么是泡沫?


             泡沫可定義為液體介質中穩定的氣體。液體中不含表面表面活性劑時,氣泡會遷移至液體表面,破裂消失,液體中含有表面活性劑時,氣泡表面形成膜板,成為穩定的泡沫。


             氣泡產生方式:生產過程中空氣的混入;


             涂料在應用中空氣的截留:由于化學反應產生氣體(如含異氰酸酯的涂料)。
            氣泡在涂膜中產生的缺陷:涂膜產生空洞:氣泡完全截留在涂膜中形成,如常見的痱子等:針孔、火山口或通道:氣泡開口破裂,氣泡部分截留所至。
              2、泡沫的生成與穩定
            ?泡沫的生成與液體體系的表面張力(?)有關,在某一體系中輸入一定的機械功(如攪拌做功),體系則會產生氣泡,氣泡的總表面積與輸入的機械功和體系的表面張力有如下的關系:W=??A
              W…機械功
              ?…體系表面張力


            A…氣泡總表面積
            一般分散液在提高PH值和降低顆粒尺寸時易于產生氣泡,涂料生產要達到良好的脫氣效果建議粉料投料順序先添加粗填料,容易增加黏度的填料后添加。
            泡沫的穩定因素


            穩定的膜板液體的流動減慢
            膜板液膜表面張力?影響氣泡膜排液,阻礙氣泡膜變薄l
            l 膜板周圍液體的表現粘度影響消泡劑的滲透、擴散和排液
            膜板表面活性劑分子層的靜電排斥力(庫侖力)阻礙氣泡的破裂F=q1*q2/rl


            膜板層的吉布斯( Gibb )(E=dr/dA)阻礙氣泡的破裂。
            l 馬蘭哥尼效應阻止氣泡膜的排液,恢復氣泡膜厚度
            后三項在氣泡受到外界干擾氣泡膜變薄后,具有恢復氣泡厚度的能力,而穩定泡沫,組織其破裂。不同的表面活性劑氣泡能力與穩定氣泡能力不一樣,表面活性劑的親水親油基長短對泡沫的穩定有不一樣的影響,C12~C14穩泡效果最好(泡沫膜剛性和強度)。
            泡與泡沫對涂料膜帶來了影響,配方生產要消除這些影響,在涂料制備中要選用良好的消泡物質來脫出生產過程帶進涂料中的空氣,并在施工過程中保證氣泡快速破裂。消泡有兩個過程:
              l 氣泡排液:泡膜變薄—小氣泡并成大氣泡—上升至表面
            影響氣泡排液的因素:體系表面張力,表面張力小、氣泡周圍液體的表觀黏度大,都會阻止氣泡排液的進行。
            l 氣泡向空氣排放氣體,氣泡破裂。影響此一過程的因素是氣泡的表觀粘度和稠密度影響到消泡劑微粒在氣泡表面膜上的滲透擴散。


            4.消泡劑及組成


            消泡劑降低液體的表面張力,使涂料因攪拌和使用表面活性物質而產生的大量氣泡迅速消失,有些不能用量過大,否則涂膜會出現“發花”、“魚眼”等弊病。消泡劑任務既是阻止泡的形成和促進泡的破滅,破壞氣泡表面面膜,消泡劑用于大泡。微泡則需要脫氣、消泡一起并用;消泡劑特點為不溶于介質,但能以微滴形式進入并分散于介質,而微滴最有效直徑是泡沫的厚度大??;作為消泡劑要具備兩個條件:E=?1 ?12-?2>0,(E-滲透系數,?1-發泡體系的表面張力,?2-消泡劑的表面張力,?12-發泡體系與消泡劑間的界面力)保證消泡劑能滲入到氣泡表面,S=?1-?12-?2>0(S-擴散系數),保證消泡劑間的界面力)保證消泡劑在氣泡表面的擴散鋪展,最終導致氣泡表面張力不均,從而氣泡表面的液膜流動,氣泡膜變薄、破裂、放出氣體。
            消泡劑組成:
            (1) 活性成分
            作用:破泡、消泡,表面張力??;


            (2) 代表物:動植物油、疏水二氧化硅、高級醇等擴散劑
            作用:潤濕乳化劑,保證消泡劑微滴擴散接觸到氣泡膜并鋪展。
              代表物:壬(辛)基酚聚氧乙烯醚、皂鹽等
            (3) 截體
            作用:有助于載體和起泡體系的結合,易于分散到起泡體系里,把兩者結合起來,其本身的表面張力低,有助于抑泡,且可以降低成本。代表物:除水以外的溶劑,如脂肪烴、芳香烴、含氧溶劑等
            5、消泡劑與脫氣劑的區別
            消泡劑:是指直接消除空氣界面較大的氣泡。
            脫氣劑:是指在應用中使小氣泡迅速上升到表面。
            消泡過程:消泡劑在涂料中形成小珠—擴散到所泡表面—降低氣泡膜板層的彈性—最終使氣泡膜板層破裂。
            涂料在生產過程中,要求脫氣良好,改善涂料外觀。脫氣途徑使小氣泡聚并為大氣泡,以提高氣泡上升速度,加快單個氣泡的上升速度。方法可以使用脫氣劑,促使小氣泡聚并為大氣泡,增加氣泡的上升速度;配方選擇適當的慢干劑,延長漆膜開放時間,使截留的空氣有足夠的時間逃出;消泡劑擴散并滲透到氣泡表面,破壞氣泡的穩定性,降低其彈性,促使氣泡破裂向空中排氣。
            消泡全過程:脫氣劑聚集涂料中的微空氣泡成大氣泡使其達到表面,消泡劑用于消除大泡;因而對于微泡需要脫氣劑一起使用。
            6、消泡劑的評價
            制造過程的抑泡性(對涂布而言無意義 ,不說明問題):這里可以采用“比重杯法”來評價消泡劑的抑泡性。在同樣條件下,比重大者代表排除的空氣多或帶的空氣少。
            濕膜、干膜的評價:評價涂料施工過程中氣泡破裂速度,速度快者涂膜表面流平好;干膜評價表面平整、光滑性、不均勻以及顏色的接受性,往往是干濕涂膜評價是最重要的,因為其瓜的是最終的涂膜質量。


            7、消泡劑的篩選
            初始消泡性:代表消泡劑初始的脫氣消泡能力。
            長久消泡性:代表消泡劑在涂料經過一段時間的儲運后,仍具有的脫氣消泡能力。
            施工破泡速度:涂料在施工過程中產生的氣泡破裂速度,速度快者,涂膜表面光潔平整。消泡劑的副作用:消泡劑的副作用分為毒性大小,與涂料的相容性。相容性差易導致涂膜出現有縮孔、魚眼、橘皮,光澤下降、顏色的接受能力差等。
            8、消泡劑副作用的處理措施(表面缺陷有縮孔、針眼、魚眼、橘皮等)
            l 減少消泡劑的用量


            增加潤濕性能好的潤濕劑是有效防縮孔劑)l
            使用分散性好的消泡劑l


            乳膠漆助劑基本知識(增稠劑)


            二、增稠劑乳膠漆原材料以產品性能影響,助劑中只有增稠劑影響較廣,影響乳膠漆制造、儲運、施工、以及涂膜性能。 1、乳膠漆流變特性乳膠漆的黏度對剪切力和時間都有依耐性,隨著剪切力的增加或剪切時間的拉長,乳膠漆的黏度將發生變化,這種現象即是乳膠漆的流變性。乳膠漆的黏度對漆的沉降性、涂刷性、膜豐滿性、流平性以及在垂直表面上的流掛性都有影響。涂料從儲存到應用過程中的不同流變物性曲線,乳膠漆在儲存與施工過程都要經歷這樣的流變過程,這個過程黏度的控制多依靠不同類型的增稠劑搭配而進行控制。保證乳膠漆的儲存與施工,需控制三種不同剪切速率下的粘度:低剪粘度多采用高分子類增稠劑(纖維素、堿溶/堿溶脹型)或無機增稠劑(膨潤土)等來控制,測試儀器—旋轉粘度計測試,粘度范圍為105~106mPa.s; 中剪粘度Stormer粘度,可以使用增稠流變展改性劑來控制,粘度范圍為75~100KU;高剪粘度:即ICI粘度,由乳液、顏填料以及流變改性劑用量來決定,粘度范圍為2~3P。不同類型增稠劑增稠后的涂料其屈服值不一樣,高分之類增稠劑增稠的涂料屈服值大,流動性差,防沉降性好,而締合型增稠劑增稠的涂料屈服值小,流動性好。屈服值也是乳膠漆體系的重要參數之一;涂料靜止狀態,屈服值>10dyn/cm2,保證涂膜流平性好;涂料施工后,要求屈服值快速回升,屈服值>2.5dyn/cm2,保證涂膜流平性好;涂料施工后,要求屈服值快速回升,屈服值>5dyn/cm2,施工后保證無流掛現象。 2、增稠劑種類增稠劑分類可按不同形式進行,如按增稠劑的來源、組成、離子性、溶解性能以及增稠機理等;具體如下: ■ 有機—無機 ■ 天然—全合成 ■ 非離子—陰離子(堿溶) ■ 溶解—溶漲 ■ 協合—非協合性乳膠漆常用增稠劑種類如下:無機:膨潤土。有機:纖維素(非締合HEC、締合HMEC)、堿溶/漲(非締合ASE,締合HASE)、EO聚胺酯等。其中纖維素與堿溶/堿溶脹類增稠劑分子量相對EO聚胺酯類增稠劑高。 3、增稠劑增稠機理與增稠特性高分子增稠劑分為非離子、陰離子兩種類型,該類高分子增稠劑分子量大,對涂料低剪、中剪黏度提高快,而高剪黏度(ICI)黏度增加很??;高分子類增稠劑增稠后的漆樣系統均勻性欠佳,漆的屈服值大,流動性差,涂膜光澤低;該類增稠劑中非離子增稠劑對配方敏感性小,堿溶漲增稠劑對配方酸堿度敏感。。 EO-聚胺酯類增稠劑增稠機理與增稠特性:該類增稠劑分子具有疏水基團與親水鏈,因而具有表面活性,其在體系中象表面活性劑一樣可以形成膠束,其疏水基團可以與乳液粒子、顏填料粒子進行締合,形成增稠網絡。該類增稠劑對配方組成敏感,乳液的種類與用量、助溶劑的種類與用量、表面活性劑種類與用量、以及分散劑種類均會影響到EO-聚胺酯類增稠劑增稠效率。 4、增稠劑評價增稠劑評價項目有以下:增稠效率,流平性TI值、溫感性(2℃/40℃)、調色性。增稠劑其作用是用來增稠,提供乳膠漆儲存、施工、流平或定性的,增稠效果與流平性是主要評價項。 5、增稠劑選配不當帶來的漆病增稠劑選配失當時,乳膠漆在施工與儲運會出現相應的問題:乳膠漆在儲運會出現沉降分層,出現分乳液等情況,施工有流平性差,或定性能力差,造型困難。這些病弊可以通過增稠劑的選配解決。


            乳膠漆助劑基本知識(潤濕分散劑)


            三.潤濕分散劑潤濕分散劑能降低被潤濕物質的表面張力或界面張力,其添加在涂料中能改進顏填料與液體料的摻合,顏填料的良好分散決定了涂膜的光學性能和遮蓋力,良好的顏填料分散需要顏料不僅在剛制造時而且在儲存及應用中有均一的分布。顏料粒子0.05—0.5um范圍內可產生最適當的色強、光澤、遮蓋力及耐候性,商品顏料粒子的粒徑在此范圍內。顏料粒子的形狀有規則多面體(TiO2)、片狀(云母)、結節狀(ZnO2)。顏料粒子的存在形式有四種:初級粒子—從晶片或蔟片狀結晶形狀存在;共聚體—初級粒子面面接觸形成較大的粒子;附聚體—初級粒子和共聚體靠較弱的范德華力結合成更大的粒子;絮凝體—顏料粒子被連接或分散添加劑包圍后而相互吸附在一起。其中共聚體及初級粒子在顏料制造過程中就存在,附聚體因為粒子大,在涂料制造過程中是不希望存在的,當然,有些涂料為了得到均一的色彩,希望控制得到可控絮凝體,以防止涂料的浮色。顏填料的分散是碾磨液體料取代顏填料表面的空氣,遵循相似相容原理,疏水的有機顏料分散在水基型涂料中,或親水的極性表面顏填料分散在溶劑型涂料中,要借助于潤濕添加劑來完成。在有機、無機的顏填料分散中,潤濕分散劑分散能力的高低取決于潤濕分散劑分子在顏填料表面吸附能力,不同類型的潤濕分散劑在有機、無機顏填料粒子表面穩定吸附的能力不一樣,在配方設計中要改性顏填料粒子表面性質,尤其要注意這點。不同HLB值的潤濕分散劑在有機、無機顏填料表面吸附 無機顏料/鈦白/填料mg/m2 有機顏料mg/m2 單體—油?;抖喂簿畚铮ǖ虷LB) 2 2 單體—油?;┗酢抖喂簿畚铮ㄖ蠬LB) 0 1.5 單體—油?;┗酢抖喂簿畚铮ǜ逪LB) 0 1.0 離子化—單體—油?;┗酢抖喂簿畚?nbsp;- 0.8 二油?;┗酢抖喂簿畚?nbsp;2.5 0.5 三油?;┗酢抖喂簿畚?nbsp;0.3 0.8 齊聚—有機磷酸鹽 0.3 0 聚丙烯酸 0.2 0 多官能團 0.8 0.8 顏填料使用時所涉及到的問題有:難潤濕粒子的摻合、高黏度的碾磨料、顏料取向不好、顏料下沉、顏料分離出現浮色發花、涂膜光澤不均勻、遮蓋力差、顏色的色深不適當、顏色難以重復等,這些問題均可以使用適當的潤濕分散劑來解決。 1、潤濕分散劑的功用:使用潤濕分散劑可以減少完成分散過程所需的時間、節省分散所耗的能量,并且穩定所制得的顏料分散體,防止分散體系出現絮凝、沉降等現象。減少完成分散過程所需的時間和能量,并使顏料分散體體系穩定,主要表現在以下七個方面。 ■ 縮短分散時間 ■ 提高光澤 ■ 提高著色力和遮蓋力 ■ 改善展色性及調色能力 ■ 防止涂料浮色發花 ■ 防止顏料絮凝 ■ 防止顏填料沉淀 2、潤濕分散劑的種類在分散過程中溶劑可取代顏填料表面的空氣,但不穩定,潤濕分散劑含有酸根適合于無機顏料和填料通過極性力而穩定;潤濕分散劑含有氨基適合于有機顏料通過范德華力而穩定;空間位阻型潤濕分散劑常含有與溶劑相容的長鏈如聚酯、聚醚、聚丙烯酸鏈。按分子類型分:酸型—在疏水鏈上含有許多羧基;鹽型—元酸或多元酸用長鏈胺中和而得;含氨基和溶劑可溶的長鏈非離子聚合物。按照應用類型非有:抗絮凝分散劑,共絮凝分散劑。涂料生產使用的潤濕分散劑按電性和吸附官能力團分有五大類:陰離子型、陽離子型、電中型、多官能團、非離子類。前四類潤濕分散劑分散顏填料,不是因為其表面張力低,而是它們的親水端有與顏料表面、棱邊、余角形成物理化學健的能力以及選擇性的吸附,不致在涂膜中、空氣中或底材界面游離聚集,而表面活性劑卻能聚集、并影響分散相(顏/填料)和連續相之間的界面張力,非離子表面活性劑也含有親水端基,但不與顏料邊面形成物理化學鍵,卻能和顏料表面的吸附水結合在一起,結合脆弱,易解吸,而解明的表面活性劑是游離的,其副作用是體系耐水性下降。潤濕分散劑分子在顏填料表面的吸附形態3、潤濕分散劑分散穩定功能:靜電穩定:固體粒子帶有相同電荷,顏填料體系的分散穩定通過吸附在顏填料粒子表面的電子云來實現,粒子表面的Zeta電位值越低,表明添加劑在顏填料表面吸附力越強,穩定性越高。這種靜電穩定保護容易破壞,如相反離子的加入、PH的變化、低溫的凍融等。靜電穩定需要添加劑量小??臻g位阻穩定,靠分子量較大的潤濕分散劑黏附于顏料表面形成保護層,保護層需要一定的厚度(0.01—0.1um)和密度,需要添加劑的較大。潤濕分散劑吸附在顏填料粒子表面,改性顏填料粒子表面性質,控制粒子的運動能力。適當選用不同類型的潤濕分散劑,均衡涂料中各種粒子的運動能力,最終可控制涂膜的浮色發花缺陷。潤濕分散劑保護顏填料粒子兩種保護層—靜電排斥和空間位阻見。乳膠漆涂料中的顏填料粒子、乳膠粒子等靠靜電排斥而避免粒子相互接近并聚,使整個體系保持穩定。 4、潤濕分散劑的評價涂料生產使用的顏填料都是原始初級粒子的附聚體,顏填料吸附濕氣,通過水層和吸附空氣的作用而黏附在一起,初級粒子通過點棱結合成附聚體—即二級粒子,二級粒子松散的結合為絮凝體,而初級粒子通過面面結合稱為聚集體,聚集體是很難打開的。顏料有三個主要性質:顏填料的化學結構/晶體結構,決定了顏料的色相、色強、耐光、耐曬、耐化學性能等;顏填料的幾何結構給出該粒子的比表面積,從而在粒子的吸油量、懸浮性等方面表面表面出區別于其他類粒子的性能;顏填料的表面處理,決定其分散性。潤濕分散劑、溶劑、樹脂等所有的物質均可吸附在顏填料粒子表面,如果溶劑等非潤濕分散劑優先吸附在粒子表面,會影響顏填料的分散,為防止潤濕劑與溶劑、聚合物競爭,潤濕劑應在調漆前階段加入,吸附在顏填料表面,漆制備好后添加助劑用量要在得多。 分散良好的顏填料分散體和最佳涂料性能是同義語,二者密切相關,涂料的著色力、透明度、遮蓋力、表面光澤和流動性常常被用來估計顏填料的分散程度;以下三點用評價分散劑的分散能力性能。 ■ 降低體系粘度 ■ 提高體系展色性 ■ 改善光澤乳膠漆助劑基本知識(其他助劑)


            四、 其他助劑
            其他助劑包括防腐防霉劑、成膜助劑、PH調整劑,以及部分功能助劑,如防靜電劑、疏水增滑劑、防銹劑等,按照對乳膠膝制造、儲運、施工、涂膜的初始長久性能的影響來說,影響面較單一,配方比較簡單。
            防防腐、霉劑:涂料在儲存過程中防止因微生物和酶的作用變質使用防腐防霉劑。品種有五氯酚鈉、四氯間苯二甲氰、苯甲酸鈉等。
            成膜助劑:成膜助劑為乳液聚合物溶劑,可降低成膜物質的玻璃化溫度和最低成膜溫度,增加涂料的流動性,促進涂膜的完整性、流平性、附著性、耐洗刷性,減慢涂膜干燥時水分的蒸發速度,使涂膜邊緣保持較長時間的潤濕,消除涂料施工時涂刷接頭。種類有苯甲醇、乙二醇、丙二醇、乙二醇乙醚、松節油、醇酯-12等,其中醇酯-12單獨使用最為廣泛。
            防凍劑:生產好的涂料在儲運中,有時會經受高低溫的變化,尤其在北方。添加防凍劑提高涂料的搞凍性,添加方法:一是加入成膜助劑中的某些物質,并適當地加大其用量(一般為乳液量的3-8%)以降低水的冰點;二是使用某些離子性表面活性劑,或添加某些非離子表面活性劑,使乳液微粒帶電或增大其水全半徑,以電荷的相互排斥能力或空間位阻低制二醇乙醚、乙二醇丁醚醋酸酯等。
            PH調整劑調整乳膠漆酸堿度的物質分為三類:不干性堿一氫氧化納(NaOH)、碳酸氫納(NaHCO3)、快干性堿有氨水(NH3H2O)、有機堿,AMP-95(氨基-甲基丙醇)使用最為廣泛,干性適中。


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