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分散剂与缔合型增稠剂之间的相容性
摘要: 通过分散剂与缔合型增稠剂的匹配使用, 可以尽量避免因其相互作用而出现涂料的稳定性问题。疏水改性环氧乙烷聚氨酯嵌段共聚物增稠剂与多元酸共聚物分散剂配合使用时效果最佳, 而疏水改性碱溶性乳液增稠剂建议与多元酸均聚物分散剂配合使用。
关键词: 分散剂; 增稠剂; 缔合型; 稳定性; 相容性; 嵌段共聚物; 均聚物
0 前言
缔合型增稠剂控制乳胶漆的流变行为的卓越能力主要来自于它们能起到类似“聚合型表面活性剂”的作用。一方面, 它们能以表面活性剂相同的方式与涂料中其他组分相互作用; 另外, 这些流变改性剂中的疏水基团相互缔合的方式也与表面活性剂的疏水性基团形成胶束的方式类似。
缔合型增稠剂与表面活性剂不仅具有类似的行为方式, 而且还与相同的组分发生相互作用。两者都是通过吸附到涂料组分的颗粒表面而起作用, 因此某些情况下, 缔合型增稠剂与表面活性剂会相互影响从而产生不同的涂料性能。
表面活性剂与缔合型增稠剂会相互影响从而引起涂料性能的变化应引起涂料生产商的重视。例如, 配方中表面活性剂用量过多会导致缔合型增稠剂从乳胶颗粒表面置换出来进入连续相, 从而抑制了缔合型增稠剂产生缔合作用的能力。发生这种现象时, 缔合型增稠剂会类似于传统的羟乙基纤维素(HEC) 型增稠剂导致涂料流平性、光泽以及遮盖性能的下降。
缔合型增稠剂与表面活性剂两者相互作用而可能导致的潜在问题已在许多科学文献( 如 Peter R. Sperry et al. Ad. Org. Coating Sci. & Technol ,Series 9 ,1987) 中进行过详细的探讨。相比之下, 分散剂对缔合型增稠剂的性能产生类似的影响所受的关注较少。最近的研究表明, 导致乳胶漆不稳定的一个常见原因可能是分散剂与增稠剂间的不相容性。从实验结果中我们也发现:2 种最常用的缔合型增稠剂疏水改性环氧乙烷聚氨酯嵌段共聚物(HEUR) 增稠剂与疏水改性碱溶性丙烯酸乳液(HASE) 增稠剂能最有效地与不同类型的分散剂作用; HEUR 类增稠剂对应于多元酸共聚物分散剂,HASE 类增稠剂则对应于多元酸均聚物分散剂。
1 分散剂与流变改性剂的相容性
分散剂与流变改性剂之间不可避免地存在着相互影响。实际上分散剂是一种特殊类型的界面活性剂, 它们能与涂料中其他组分包括流变改性剂相互作用。在涂料中分散剂具有基本相同的作用机理, 它们能吸附到配方中颜填料颗粒的表面, 通过电荷排斥、空间位阻或两者共同作用来防止颜填料颗粒聚结。
大多数涂料分散剂多为低相对分子质量(1 000 ~ 50 000) 、含有羧酸基团的聚合物的铵或碱金属盐。这些产品通常可分为 2 类: 多元酸均聚物与多元酸共聚物。多元酸均聚物的单体主要包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、衣康酸或马来酸。多元酸共聚物由前者酸的单体与其他单体共聚而成。根据共聚单体种类的不同, 多元酸共聚物则表现出不同的亲水性和疏水性。
从与流变改性剂的相容性角度来讲,2 类分散剂最重要的区别在于它们的羧酸基团含量。多元酸均聚物分散剂要比多元酸共聚物产品的酸含量更高, 这对于 HASE 类增稠剂而言是一个有利因素, 而对于 HEUR 增稠剂类产品则不利。除了酸含量外, 分散剂是否具有表面活性剂类似的性质也很重要。具有表面活性类似性质