分散剂和缔合型增稠剂之间的相容性.docVIP

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 a1.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(1000-50000)、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，陛。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蛩兀杂贖EUR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的分散剂含量高时会对HASE类增稠剂产生负面的影响。2 HASE与分散剂的相互作用2.1 酸含量的影响酸含量高的分散剂有利于与HASE类增稠剂配合使用。HASE类增稠剂结构中一方面含有疏水性单体能使其吸附到乳胶颗粒表面，同时像分散剂一样结构中含有羧酸基团。因而增稠剂能以与分散剂相同的方式吸附到无机颜填料表面。事实上，分散剂与缔合型增稠剂在颜料及填料颗粒的表面形成相互竞争吸附的关系。与分散剂分子相比，HASE类增稠剂由于其相对分子质量较高，它的分子链要长得多，分子链上能吸附多个无机颗粒，从而导致桥式絮凝。因而如果分散剂不能在吸附竞争中胜出，涂料的性质就会受到负面影响。与多元酸共聚物相比，多元酸均聚物的羧酸基团含量较高，因而更能牢固地吸附到无机(颜料与填料)颗粒表面。因此，多元酸均聚物分散剂比较不容易被HASE类增稠剂取代，涂料也不易产生桥式絮凝。2.2 具有表面活性剂结构的分散剂羧酸含量相对较低并不是惟一限制多元酸共聚物分散剂与HASE类增稠剂一起使用的原因。一些分散剂产品同时具有疏水性及亲水性，因此会表现出许多类似表面活性剂的性质。前面已经提到，在与HASE类增稠剂竞争吸附到乳胶颗粒的表面时，表面活性剂具有吸附竞争优势。因而当增稠剂从乳胶颗粒表面置换出来进入涂料的水相时，它就只能通过纤维素增稠剂所适用的体积限制絮凝机理进行增稠。用这种方式增稠的涂料具有剪切变稀并且易于絮凝的特点。因此，它们表现出流平性、光泽度以及遮盖力相对较差。HASE与HEUR类增稠剂都易于被表面活性剂从乳胶颗粒表面置换出来，但HASE类产品的问题则更为严重，因为它们对乳胶颗粒表面吸附作用较弱。分散剂如Tamol 681具有与表面活性剂类似的性质，因而使用这些分散剂时会与表面活性剂一样对涂料的流变特性产生同样的影响。Tamo1 681与HASE类增稠剂配合使用的影响如图2所示(使