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如何解決水性涂料的分層問題

时间:2019-10-30     【转载】   阅读

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涂料開罐狀態(tài)


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正常的涂料開罐后, 觀感潤滑、細膩, 上下均勻一致。最近一段時間,好幾個客戶提出了涂料分層 的問題該怎么解決?涂料的分層現(xiàn)象是生產(chǎn)、儲存、使用等過程中常常碰到的重要問題,它不僅僅是影響開罐效果,可能涂料的性能也發(fā)生了變化,偏離了目標值。嚴重的硬沉淀,可能導致涂料報廢,無法使用。


那么涂料的分層究竟是 什么原因?qū)е碌?

遇到這種情況,我們該怎么去解決呢?

這是我們今天要討論的內(nèi)容~



現(xiàn)象分類


首先,我們需要弄清楚,涂料分層主要分為三種不同的現(xiàn)象:

涂料儲存過程中的 分水(脫水收縮)

涂料儲存過程中的 分乳液

涂料儲存過程中的 沉降


01涂料儲存過程中-分水

現(xiàn)象描述:

涂料經(jīng)過一段時間儲存,在涂料表面分離出一部分透明的淺黃色或無色透明的黏液。

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02涂料儲存過程中-分乳液

現(xiàn)象描述:

涂料的表層分離出一定量的液體,有時該液體帶有一些藍光,大多數(shù)情況該分離出來的液體為乳白色。

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03涂料儲存過程中-沉降

現(xiàn)象描述:

成品涂料在儲存過程中,涂料內(nèi)部的均勻性發(fā)生改變,重質(zhì)的和大粒徑粒子在涂料中的分布不均,垂直方向上出現(xiàn)梯度變化,從上表面到底部,涂料有從釋到稠的變化,底部甚至出現(xiàn)硬沉淀。涂料的這種現(xiàn)象稱之為涂料發(fā)生沉降。

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上述的三種情況中,分水分乳液的同時,通常也伴隨著沉降。接下來,小編和大家一塊兒討論,是哪些原因會導致這些分層現(xiàn)象的產(chǎn)生。



分層影響因素



1、 增稠劑的影響

我們知道,常用的增稠劑的種類主要是分為纖維素類(HEC)、堿溶脹型(ASE)、疏水改性堿溶脹(HASE)和非離子型聚氨酯(HEUR)。


關(guān)于增稠的原理,大家應(yīng)該都很熟悉了,這里就簡單說一下:

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纖維素類增稠劑、或普通堿溶脹類增稠劑由于其只對水相增稠,其濃縮的“增稠網(wǎng)絡(luò)”與體系粒子無關(guān),單獨呈一相。

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疏水改性堿溶脹(HASE)和非離子型聚氨酯(HEUR)型增稠劑,增稠形成的“增稠網(wǎng)絡(luò)”均勻吸附著各種乳液、顏填料粒子,以及其他表面活性劑等分子等。

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原因分析

01

水合型增稠劑與締合型增稠劑在種類與用量上匹配不當,導致涂料在儲存過程中出現(xiàn)不相容而排斥。如果體系中這兩張網(wǎng)絡(luò)相容性欠佳,一個過于疏水,一個過于親水,使用這樣的增稠劑匹配,分水現(xiàn)象難以控制。通常只對水相增稠的“濃縮網(wǎng)絡(luò)”收縮脫離游離在涂料表層造成分水現(xiàn)象。


02

纖維素類和堿溶脹類增稠劑都是在堿性的條件下(pH>7)才能夠溶脹,所以一定要注意調(diào)節(jié)體系的pH。

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應(yīng)避免用氨水做pH調(diào)節(jié)劑,持久性不好,容易揮發(fā),會導致PH值下降,且有一定的氣味。對于工業(yè)漆來說,纖維素類和堿溶脹類增稠劑對耐水會有非常大的影響,因此,盡量少用此類增稠劑。


03

締合型增稠劑與乳液粒子間的締合不牢,使得該締合的乳液粒子在儲存過程中解吸脫離出來,懸浮于涂料的表層,出現(xiàn)涂料分乳液的現(xiàn)象。


04

涂料的低剪切黏度過低,同樣會造成分層現(xiàn)象。

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這張圖,大家應(yīng)該非常熟悉了,對于涂料的儲存來說,我們要保證其有一定的低剪粘度,才能有效地防止其分層。


關(guān)于增稠劑的選擇,一般是選擇幾種不同的增稠劑搭配使用,使涂料具有合適的高、中、低剪粘度,需要時再搭配后下文會介紹的防沉劑。在儲存穩(wěn)定的前提下,保證有較好的施工性。


2、分散劑的影響

顏料是否分散和穩(wěn)定好,是否有絮凝等,將會對很多性能產(chǎn)生影響。顏填料分散性差,粒子附聚成大的顆粒,從而加快沉降。

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不同分散劑對防沉的影響 

上圖是混研磨色漿采用不同的分散劑,經(jīng)過貯藏后的防沉效果。許多人可能想當然地認為防沉必須依靠防沉劑,其實這是片面的。研磨好的色漿如果產(chǎn)生絮凝,顏料粒子變大,比重增加,就會很快沉降,尤其是有機顏料。選用了合適分散劑,防沉劑可以不加或少加了。


因此,如果出現(xiàn)了沉降的現(xiàn)象,要考慮更換分散劑了?梢赃x用高分子量多支鏈的分散劑吸附在顏填料粒子表面,增大其空間位阻增大排斥力,減少沉降。

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注意事項

分散劑和締合型增稠劑處于共同的水相介質(zhì)并在顏料及乳液粒子表面有競爭吸附,兩者之間存在復(fù)雜的競爭關(guān)系,它們的搭配組合是否合理直接影響涂料的各項性能和分層問題。


3、防沉劑的選擇

很多情況下,關(guān)于分層問題,大家還是會選擇在涂料中加入防沉劑,即在涂料中引入了疏松網(wǎng)絡(luò)觸變性結(jié)構(gòu),能使顏填料顆粒懸浮而不結(jié)塊,防止顏料沉降。那么,不同種類的防沉劑,我們該怎么選擇呢?


防沉劑的種類

  

01有機膨潤土

有機膨潤土通常不以原級粒子存在,一般是多個粒子的凝聚體,通過潤濕、分散和活化過程可產(chǎn)生原級粒子,形成高效的觸變效應(yīng)。在極性體系中,極性活化劑除提供化學能幫助有機膨潤土分散外,通過水分子的架橋使無數(shù)的膨潤土薄片形成凝膠結(jié)構(gòu),而薄片面上的烴鏈通過其較強的溶劑化能力而使體系增稠并產(chǎn)生觸變效應(yīng),在外力作用下,此結(jié)構(gòu)破壞同時粘度降低,而外力消除則回復(fù)原來的粘度和結(jié)構(gòu)。

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膨潤土防沉的優(yōu)缺點有哪些呢?


優(yōu)點:

應(yīng)用范圍大;添加量少、效率高、加工性能穩(wěn)定;觸變性能良好;價格便宜。


缺點:

對光澤度有影響,在清漆中會有霧影和渾濁;抗強溶劑性不佳;流平性、抗流掛效果不佳;由于需要很好的分散,才能達到最佳的防沉效果,所以較難用于后添加,如需后添加,需制備成預(yù)凝漿。


02氣相二氧化硅

氣相二氧化硅在非極性介質(zhì)中有最大的增稠效應(yīng)。氣相二氧化硅是四氯化硅在氫氧焰中水解制得的。它粒度小,比表面積大,表面上帶有硅烷醇基團。這些硅烷醇基可與鄰近的氣相二氧化硅顆粒間相互作用而形成氫鍵,通過氫鍵作用形成三維空間其的觸變形結(jié)構(gòu)。


優(yōu)點

不需活化,可直接使用。


缺點:

質(zhì)輕,施工不方便;觸變效果不是十分理想;用在面漆上影響光澤,影響流平性。

 

03蓖麻油衍生物

蓖麻油衍生物是在非極性溶劑中,通過分散、活化,被溶脹的長鏈相互纏繞形成觸變結(jié)構(gòu)而起增稠作用。當受到剪切力時,纏繞被拉開,結(jié)構(gòu)破壞,黏度會下降;當剪切力消失,又重新纏繞。這種重新纏繞的過程較緩慢,所以黏度恢復(fù)較慢,允許有較長的流動時間流平,適當?shù)卣{(diào)節(jié)可使涂料在較大的流掛極限厚度時仍有一定程度的流平。


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優(yōu)點:

觸變性能相對較好;流平性好;對光澤影響小;價格較低。


缺點:

使用時需要預(yù)先活化;不適用于強溶劑體系;易返粗。

 

04聚酰胺蠟

通過大分子鏈的相互纏繞形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而具有觸變性,受剪切時,纏繞的分子被拉開,粘度因而降低;當剪切停止,大分子又重新纏繞而致粘度上升。由于這種新纏繞的過程相對緩慢,因此粘度恢復(fù)的速度也較慢,有較長時間給予濕膜流動和流平,但又不會導致流掛失控。


聚酰胺蠟的觸變性能對溫度的依賴性較小,在較高溫度下使用仍具有良好的抗流掛效果,是氨基烘漆、丙烯酸烘漆、環(huán)氧烘漆等烘烤型涂料及高固體分涂料、金屬涂料、厚漿涂料中很有效的流變改性助劑。

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優(yōu)點:

觸變性能最好;流平性、抗流掛性好;對光澤度影響。徊灰追荡。


缺點:

使用時需預(yù)先活化;價格相對較高。


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文章來源:網(wǎng)絡(luò)


凱康化工

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