聚酰胺蜡流变改性剂在涂料中的应用

聚酰胺蜡流变改性剂在涂料中的应用 _黼I 作者:昊雪梅(广州市华夏奔腾实业有限公司，51 0620) 摘要i聚酰胺蜡是能够较好地平 衡涂膜的抗流挂性与流平性这一矛盾体的溶剂型流变改性剂，它 可赋予涂料体系较高的触变性能，对高固体分烘漆的抗流挂效果尤其显著，并且具有优良的 增稠、防沉作用，能有效地防止涂料中颜、填料的沉淀。 关键词:聚酰胺蜡;抗流挂性;触变性;流平性 黏度对温度的依赖性更强，在温度升高时黏度下降 1抗流挂性与流平性 更显著，而因溶剂挥发导致黏度增加所提供的抗流 挂作用则低得多。 当涂料施工于基材的立面时，由于重力作用会 向下流动，若涂料的抗流挂性 能差，则在涂膜的表在涂装过程中，流挂与流平是相互对立的关 面产生不同程度的流挂现象。促使涂料产生流挂的 系，增加涂料黏度有利于抗流挂，但不利于流平:主要因素除重力外，还有涂料的黏度、密度以及涂 或是为加速流平而增加涂膜厚度，却也加剧了流挂膜厚度。具有牛顿流体特性的涂料在垂直表面上涂 装程度。如何能达到最大限度的流平和最低程度的流 用下 时，涂膜的流挂速度与涂膜厚度和黏度的关系可挂，这是涂料师在配方时需要考虑的问 式表示: 题。赋予涂料适宜的触变性能，则可以取得流平性 与抗流挂性之间较好的平衡。具有触变性的涂料在 式(1)V:掣 施工时，其黏度随剪切力的增加而降低，具有较好2，7 的流动性，便于施工及流平;在施工停止后，剪切 力消失，涂料黏度逐渐升高，可防止流挂。式中，u一流挂速度，cm,s ^——涂膜厚度，cm 2流变改。陛剂的作用 目——涂料黏度，p——涂料密度，g,cm3 ×102mPa?s 添加流变改性剂使涂料具有一定的触变性能， 改变涂料在高、中、低剪切速率下的黏度，因而在cm,s2 月——重力加速度，980 提高抗流挂性的同时，还能使体系保持较好的流动 式(1)描述的是理想流动状态下的流挂速度， 其流 和流平性，也就是使涂料具有随剪切速率增加而黏 比。虽挂速度与涂膜厚度的平方成正比，与黏度成反 度逐渐下降，当剪切消失，黏度会逐渐恢复的特性。 响因素也是然涂料通常不属于牛顿流体，但对流挂的影 但要注意触变性对湿膜黏度恢复速度的影响，黏度 越容易产生流挂。 相似的，即涂料黏度越低，湿膜越厚， 恢复快，不利于流平;恢复慢有利于流平，却容易 产生流挂。 涂膜流挂现象在高固体分涂料烘烤固化过程 理想的流变改性剂应具备较高的触变性以及 中尤其严重，这是因为高固体分涂料中树脂的相对 分子量 增稠、防沉、对温度稳定等性能，并能改善涂料的 较低，溶剂用量较少，与常规涂料相比，其 伸。IaForumon,Ad,nd一蜘,啷I 施工性，不影响流动和流平性，且对涂膜光泽和附 不能再恢复，因此，在生产、贮存、运输及使用过 着力等性能不产生负面影响。 程中要十分注意。而聚酰胺蜡对温度的敏感性小很 多，在室温至80。C的条件F生产以及在高温固化时 溶剂型涂料中常用的流变改性剂有气相二氧 亦不会明显破坏其触变性，因此也适合于制备各类 化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油及聚酰胺蜡等。气 烘漆，尤其是高固体分烘漆，是同时具备较好的防 相二氧化硅和有机膨润土属于无机类流变改性剂， 流挂效果和流平作用的流变改性剂。 破坏，黏度下主要依靠氢键结构产生触变性，在剪切力下氢键被 聚酰胺蜡类流变改性剂多数以蜡浆的形式供 降;剪切力消除后又重新形成氢键结 构，黏度恢复。气相二氧化硅的触变性比有机膨润 应，使用方便，不需研磨、活化或高温熟化步骤， 土要强一些，两者的触变性都受温度的影响，温度 直接加入涂料中分散均匀便可使用。 升高时氢键作用 减弱，黏度降低，抗流挂性变差。 氢化蓖麻油及聚酰胺蜡属于有机类流变改性剂，通 3流变改性剂应用实例 过大分子链的相互缠绕形成网状结构而具有触变 性，受剪切时，缠绕的分子被拉开， 3(1触变性能 黏度因而降低; 当剪切停止，大分子又重新缠绕而致黏度上升。由 将一定量的流变改性剂加入羟基丙烯酸清漆、 于这重新缠绕的过程相对缓慢，因此黏度恢复的速 脂肪酸醇酸清漆及环氧清漆中，按相同的分散 度也较慢，有较长时间给予湿膜流动和流平，但又 均匀后，在25?环境中恒温24 h，用NDJ(1型 不会导致流挂失控，所以这两种流变改性剂都具有 旋转黏度计测试样品在不同转速下的黏度，由此观察 较好的流变性能，可在赋予涂膜较大的流挂极限厚 样品在高、中、低剪切力下黏度的变化，可比较不 度时而仍有较好的流平性，是制造厚浆涂料很有效 同的流变改性剂在几种涂料体系中所呈现出的触 的流变助剂。由于氢化蓖麻油对温度很敏感，在温 度高于60?时其触变效果几变性能，如表1所示。 乎破坏殆尽，且冷却后 表1 在羟基丙烯酸清漆中的触变性能比较 r,min的黏度与60 TI值表示触变指数，是6 r,Min时黏虞的比值(Tl值愈大，既齄变性愈强。 300—2 聚酰胺蜡华夏助荆仑司[tX一6 0x;射乜蓖麻油:通辽顸新化工公司;气相二氧化硅:德固赛公司R97 2;有机膨润土 86(浙江华特化工舟司BP一1 上述流变改-睦札柞是预先制备成10*的求状后再添加，用量指接1 00《含量计为总漆量的百分比( 12005‘8呻一韶黼肭凇锻朗 淞181 ?黼I 表2在脂肪酸醇酸清漆中的触变r性能比较 同的工艺分散均匀后，分别用流挂试验仪(测试范 上述结果反映了流变改性剂在几种涂料体系 围为50,275 中对体系黏度与剪切力关系的影响以及对增稠效 gm)刮涂于马口铁板上，按GB,T 9264 测定流挂性能，其中羟基丙烯酸清漆及脂率的影响。不论在哪一种涂料中，聚酰胺蜡的增稠 醇酸亚光漆在室温交联固化，环氧氨基烘漆分效果都是最好的，其次是氢化蓖麻油，而气相二氧 肪酸 150?烘烤固化30 min或200?固化20 化硅和有机膨润土的用量需增加数倍才能达到与 别在 min。实 验结果列于表4撕。表4为在羟基丙烯酸清漆聚酰胺蜡相似的增稠效果。在相同用量的情况下， 聚酰胺蜡的触变性亦是最好的，有机膨润土及气相 抗流挂效果;表5为在脂肪酸醇酸亚光漆中的中的 挂效果;表6为在高固体分环氧氨基烘漆中 二氧化硅要在用量较大时才具有较好的触变性能。 抗流 min150? 的抗流挂效min及200。C烘烤20 烘烤30 也就是说，聚酰胺蜡不但具有很好的抗流挂效果及 助流动、流平性能，而且具有优异的增稠、防沉作 果。表4在羟基丙烯酸清漆中抗流挂性比较 用，能有效地防止涂料中颜、填料的沉淀。 3(2抗流挂。性 在羟基丙烯酸清漆和脂肪酸醇酸亚光漆中分 表5在脂肪酸醇酸亚光漆中抗流挂性比较 矧JDN(z,占总漆量O(3,的流变改性剂(按100,含量 计)，在高固体分环氧氨基烘漆中(固体含量为 70,，其中，环氧树脂28 3,、氨基树脂11(5,、 催化剂O(2,、二氧化钛30,、溶剂30,)加入占 总漆量o(6,的流变改性剂(按100,含量计)，按相 伯2 1‰,?眦峰cA删帆|?dAp曲胁,ol叼lI ，耢施厚嘲，，-? L一,J,一。一——一。 表6在高固体分环氧氨基烘漆中抗流挂性比较 试结果列于表7。 表7聚酰胺蜡流变改性剂对流平性的影响 在羟基丙烯酸清漆及脂肪酸醇酸亚光漆中，不 加流变改性剂的试样其抗流挂效果较差(加入聚酰 胺蜡的试样，抗流挂效果最好，其次是加入气相二 注l、^表示士干，B表示较好。 氧化硅的试样，加入有机膨润土的试样也具有一定 2、1 O级表示流平性最好，0缎表示流平性最差。的抗流挂作用。 在上述两种涂料体系中加入聚酰胺蜡对涂膜 在高固体分的环氧氨基烘漆中，不加流变改性 流平性基本没有不良影响，因此，该实验从另一个 剂的 O(6,聚酰胺蜡 试样其抗流挂效果很差，而加入角度证实了聚酰胺蜡流变改性剂具有良好的触变 的试样在150?高温固化条件下具有优良的抗流 性能，在强力提高涂料抗流挂性的同时，1;明 显降挂性能，在更高的温度如200?固化时，仍具有较 低涂料的流平性。 好的抗流挂效果。相比之下，同样用量的气相二氧 3(4对涂膜光泽和附着力的影晌 化硅和有机膨润土的抗流挂性较差。只有将气相二 氧化硅及有机膨润土的添加量增加几倍，才能获得 将一定量的聚酰胺蜡加入羟基丙烯酸清漆和 较高的抗流挂性能。 高固体分环氧氨基烘漆中，用150 p(m涂膜涂布器 刮涂于黑色底的马口铁板上(涂膜实干后按GB厂r 3(3流平性 1743标准测定60。光泽:另外，将E述试样喷涂 将一定量的聚酰胺蜡加入羟基丙烯酸清漆和 在马口铁板上，控制干膜厚度20,25 pm，涂膜实干脂肪酸醇酸亚光漆中，按GB,T 1750标准及GB,q" 后在25?环境中恒温24 h(然后按GB,T 9286标 3998标准测定流变改性剂对涂膜流平性的影响。测 准测定涂膜的附着力。实验结果列于表8。 表8聚酰胺蜡流变改性剂对涂膜光泽和附着力的影响 注:o鲺表示附着力最好，5级表示附着力最差 对室温同化的涂料体系，聚酰胺蜡流变改性剂 对涂膜光泽影响 4结语0(3,用量时涂膜光泽基本 较小，在 不降低，当用量增加至0 6,时，光泽仅有轻微下降 聚酰胺蜡流变改性剂在涂料中因形成由大分 (该实验中0(6,用量相当于商品聚酰胺蜡浆用量 子缠绕成的网状结构而具有很好的触变性能，既能 为3,);对高固体分环氧氨基烘烤漆的光泽则影响 大幅度提高涂料的抗流挂性，又不明显影响涂料的 稍大一些。聚酰胺蜡对涂膜附着力没有影响，用量 流动和流平性以及涂膜光泽和附着力，还能起到优 达0(6,的较高添加量时，附着力仍然优良。 异的防沉作用。聚酰胺蜡的触变性能对温度的依赖 12005?8‘撇一麟糊删黼驰脓帔滁I他3 ?黼I 性较小，在较高温度下使用仍具有良好的抗流挂效 果，是氨基烘漆、丙烯酸烘漆、环 参考文献 涂料及高固体分涂料、金属涂料、厚浆涂料中很有 氧烘漆等烘烤型 L J CaIbo}编，朱传荣等译 涂料助剂大全 上海科学技术文 效的流变改性剂。聚酰胺蜡流变改性剂因触变性 献出版社，2000 强，只需添加很少量便可提供极佳的流变性能，且 第=版 化学1:业出版社，20042l 姜英涛 滁料基础 化学1:业出版社?1990涂料助剂 3】 钱逢麟、竺玉主编 使用方便，不需经研磨、活化或高温熟化等步骤， 简化了生产工艺。目 伸4 r,?,AdditiveandAp一钕叫嘟I