水性涂料常用的助劑(水性涂料第三篇)
成膜助劑
水性涂料的成膜助劑一般為醇醚類型的溶劑,最為常用的是二乙醇醚類、丙
二醇醚類以及N-甲基吡咯烷酮等成膜助劑,并具有高低沸點之分。
目的:降低產品的最低成膜溫度使乳液粒子很好地融合成為均勻的漆膜。
缺點:多數成膜助劑是涂料有機揮發物(VOC)的重要組成部分,對voc要求比較嚴格的時候,收到使用限制。
用量:成膜助劑的量取決于配方中乳液或水分散體的用量和玻璃化溫度配方設計時,首先考慮成膜助劑大約占乳液的或水分散體的3%-5%,或占乳液或分散體固體分的5 %~15%。但是,對Tg 超過35℃的聚合物乳液可能要提高成膜助劑的用量才能保證低溫成膜的可靠性。成膜助劑的用量達乳液或分散體的15%或者更高是不可取的,應考慮更換其他成膜助劑再試
其他優點:改善工性能,增加漆的流平性,延長開放時間,提高漆的貯存穩定,特別是低溫防凍性。
水性涂料在夏季施工時,水分揮發較快,即表干相對過快,有部分水分可能會在未干透之前封閉在涂膜內,導致涂膜發白或是流平不好的弊端。可通過添加少量適當而合適的高沸點溶劑來延緩涂膜的干燥速度,延長涂膜的開放時間,改善其施工性能和涂膜外觀。
在冬季里,由于氣溫較低,水性涂料的干燥速度較慢,也即水的揮發較慢,但成膜助劑相對比水揮發快一些,或許部分不水一起蒸發,使水性涂料不能形成致密的涂層,導致水性涂料的涂膜存在發白和開裂的現象。所以添加成膜助劑時,一定要考慮克服水性涂料在不同季節的施工性,同時還要考慮其盡可能干燥速度快一些,這也是水性涂料最難的技術要點,尤其是Tg 較高的丙烯酸分散體更是難解決的問題。因此,多種成膜助劑來搭配是最好的選擇。
成膜助劑有一個不樹脂體系的相容性問題,在一個體系中很好的成膜助劑在另一種水性木器漆中可能造成體系不穩定,或者起嚴重,或者重涂性不良。配方設計時要充分考慮到這一點,并且過試驗選取最佳成膜助劑及其用量。
消泡劑和抑泡劑
消泡劑是水性涂料中最難控制消泡不流平達到平衡的助劑之一。漆液在涂裝中因攪動會產生氣泡。存在于漆液中的氣泡如不及時消除,漆膜干后,形成不可接受的瑕疵。漆液在生產過程中、泵送和灌裝時也會產生氣泡。
一般來說,消泡劑分為抑泡劑和破泡劑兩種,抑泡劑的作用是抑制水性涂料在外力的作用下泡沫產生,而破泡劑主要是在已生成泡沫膜的表面迅速散布,破壞氣泡的彈性膜,使之破裂,但常常兩種搭配使用效果比較好,否則至少要選擇一種有效的消泡劑。多數消泡劑,特別是機硅消泡劑,在用量過大時會使濕漆膜產生縮孔,因而消泡劑的用量以能基本消除氣泡為原則,不可過度追求消泡效果,以免出現縮孔等副作用。對于水性木器漆,礦物油類消泡劑比有機硅消泡劑的寬容性大,添加稍多不容易出現嚴重的縮孔,可以優先考慮選用。
目前市場上已有很多消泡劑,其選擇要非常謹慎,可以從幾個方面加以注意:
1. 受控相容性,即是要達到消泡和表面效果的平衡,既要消泡,又要防止縮孔、流平性差等缺陷。
2. 根據施工條件和方法進行消泡,例如刷涂、噴涂以及輥涂面臨不同的起泡程度,也意味著不同的消泡劑選擇。
3. 抑泡和破泡的平衡,可根據不同加工和施工方式,合理搭配。
4. 長效消泡性能。許多消泡劑在漆液貯存過程中會逐漸減弱其消泡性能,在設計配方時應使漆中的消泡劑含量偏高一些。
消泡劑的用量占整個配方的0.05%~0.5%,最好在0.1%左右,如果所用的消泡劑添加量超過0.5%才有好的消泡效果的話,應考慮更換消泡劑。不同的樹脂體系對消泡劑的敏感程度不同。 水性消泡劑選定的類型和用量必須根據不同的體系,通過實驗來確定。
潤濕流平劑
潤濕流平劑能有效地降低體系的表面張力,顯著改善水性木器漆的施工效果。加入潤濕流平劑后漆對底材的潤濕性能和滲透性增加,漆液的流平性得到改善,有時還能克服縮邊 (鏡框效應) 問題。更重要的是流平劑能解決常見的縮孔問題,特別是過度使用消泡劑后引起的縮孔。過量的流平劑會抵消消泡劑的消泡作用,使得漆液在施工時產生氣泡,有的還有明顯的穩泡作用,所以應盡量選用流平性好、起泡性低、穩泡性小的潤濕流平劑。流平劑不消泡劑的配合,包括品種的選擇和用量的控制,是水性木器漆配方研究的重點.
理想的潤濕劑應當包含以下幾個方面:
1. 有效降低體系的表面張力能力,改善其對基材的潤濕性和滲透性。
2. 盡可能低起泡性、穩泡。
3. 盡可能低的水敏感性。
4. 不影響層間附著力。
5. 良好的表面張力平衡,既能提高基材潤濕,又不因過度降低表面張力而影響流平或產生缺陷。
流平劑一般用量在0.1%~1.0%,最好控制在0.3%左右,當消泡劑超量時,為了克服縮孔,流平劑的用量甚至會超過1%。膩子配方中可不用流平劑。
流變助劑
流變助劑提供低剪切條件下的流平效果,使涂刷后的漆液能盡快流平,減少刷痕,避免飛濺,但是隨著干燥時間的推移這種流平作用減弱,漆膜固定,又可避免漆液在垂直面上產生流掛。
流變助劑從性能上可分為高、中、低三種剪切黏度的類型:低剪切黏度的流變助劑能夠提供罐內黏度,防止顏料沉降,并有效的控制漆液在立面作業時產生的流掛;提供中高剪黏度的流變助劑能很好的提高水性涂料的豐滿度和流平性,而與用提高高剪切黏度的流變助劑則幫助流平、防止飛濺以及提高輥、刷涂施工性能。所以,流變助劑的種類和用量必須根據施工的要求及體系來選定,一般根據施工方法的不同來選定流變助劑類型,往往通過三種剪切黏度的流變助劑來搭配才能達到所需施工效果。
聚氨酯締合型增稠劑是目前在水性涂料中應用最廣泛的,但是該類增稠劑在水性涂料體系中的選定不配方中其他成分有密切的聯系。如增稠效果不水性涂料中的聚合物顆粒大小和疏水性以及助溶劑有很大的關系,如果水性涂料中的聚合物顆粒越小,越疏水,以及助溶劑在聚合物中的分配系數越高,其增稠效率就高,否則該類增稠劑添加很大量都沒達到所需的黏度。同時,建議用水稀釋后,在合理的剪切力下加入,否則也有可能不體系發生絮凝,產生顆粒。
表面控住助劑
表面控制助劑的種類和作用包括:
1. 改善流動和流平;
2. 降低摩擦系數,增滑;
3. 增強抗劃傷能力;
4. 抗粘連;
5. 增強啞粉等的排列;
6. 特殊手感,如柔感等;
7. 其他,如改善涂膜的耐水性、耐污性等。
它們一方面通過均衡干燥過程的表面張力,實現均勻干燥和流動,降低表面粗糙;另一方面在干燥過程中集中在表面,形成光滑涂膜,增加滑度和其他特殊性能。
這類助劑主要有兩種:
1. 有機硅:這類表面控制助劑,添加量很少就能征有效的提高涂膜的抗刮耐磨性等性能,一般與體系的相容性差,如果選擇不當,往往會影響涂膜的光澤度及涂膜層間的附著力。
2. 蠟乳液,例如棕櫚蠟和聚乙烯蠟:一定程度影響涂膜的光澤度,這不其的粒徑大小及分布有關。蠟乳液要加至配方總量的2%~8%才會有明顯的效果,過多的蠟乳液影響漆膜強度并降低層間附著力,推薦的最佳用量為3%~5%。膩子不用蠟乳液,除非有特殊的表面效果要求。一般實色漆中多不必加蠟乳液。有時蠟乳液可用蠟粉代替。
采用兩種類型的表面控制劑搭配效果更佳,但以下幾個方面要非常注意:
1. 是否嚴重影響涂膜光澤度;
2. 對層間的附著力的影響;
3. 穩泡性評估;
4. 體系的儲存穩定性。