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防沉劑

　　防沉劑是一類涂料的流變控制利，它使涂料具有觸變性，黏度大大提高上一章討論的增稠劑大部分能賦予涂料觸變性
　　

防沉劑種類

　　
　　1.有機(jī)改性膨潤(rùn)土：
　　有機(jī)改性膨潤(rùn)土是以天然蒙脫石主要是水輝石為原料，與鎓鹽(如季銨鹽)反應(yīng)而成。在涂料方面，有機(jī)膨潤(rùn)土一般作為防沉劑、增稠劑用，其防止沉淀的機(jī)理是改變體系的流變性能，使其具有觸變性，從而防止顏填料沉降。有機(jī)改性膨潤(rùn)土的加入方法，可視情況采用預(yù)凝膠加入和粉體直接加入兩種方式。不管使用哪種方法加入，要充分發(fā)揮有機(jī)黏土的增稠效果，必須充分活化，即加入極性添加劑，如5％含水的甲醇和乙醇。這種極性添加劑可在未被取代的有機(jī)陽(yáng)離子所覆蓋的薄片表面進(jìn)行溶劑化，從而降低薄片間的吸引力，并通過(guò)研磨促使極性添加劑滲進(jìn)薄片間，降低薄片間的吸引力。目前有機(jī)膨潤(rùn)土的應(yīng)用非常廣泛，將有機(jī)膨潤(rùn)土加入到氯磺乙烯防腐涂料、氯化橡膠防腐涂料中。結(jié)果表明，涂層流平性好，無(wú)流掛現(xiàn)象，并延長(zhǎng)了顏料的沉降時(shí)問(wèn)。有機(jī)改性膨潤(rùn)土作為防沉劑應(yīng)用到涂料中能顯著改善涂料的性能，但由于色澤深、透明度差、易產(chǎn)生刷痕、增加溶劑用量、漆液固體含量難保證，因此應(yīng)用時(shí)還有一定的局限性。
　　

2.蓖麻油衍生物：

　　蓖麻油衍生物是在非極性溶劑中，通過(guò)分散、活化，被溶脹的長(zhǎng)鏈相互纏繞形成觸變結(jié)構(gòu)而起增稠作用。當(dāng)受到剪切力時(shí)，纏繞被拉開，結(jié)構(gòu)破壞，黏度會(huì)下降；當(dāng)剪切力消失，又重新纏繞。這種重新纏繞的過(guò)程較緩慢，所以黏度恢復(fù)較慢，允許有較長(zhǎng)的流動(dòng)時(shí)間流平，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)可使涂料在較大的流掛極限厚度時(shí)仍有一定程度的流平。蓖麻油衍生物是制造厚涂型涂料很有價(jià)值的流變助劑。主要產(chǎn)品有英國(guó)ICI公司的Thixomen，比利時(shí)RHEOX公司的Thxicin系列產(chǎn)品。蓖麻油衍生物廣泛應(yīng)用于各種涂料中賦予其觸變結(jié)構(gòu)，改善顏料的懸浮性，控制流掛而不犧牲流動(dòng)和流平性，控制對(duì)多孔物體的滲透性，通常不與涂料中其他組成起反應(yīng)，在有機(jī)體系中不影響其抗水性，對(duì)涂料耐久性無(wú)不良影響，在涂膜中不泛黃，并賦予貯存穩(wěn)定性。蓖麻油衍生物采用制成預(yù)凝膠加入到成品漆中的方法，但為了充分發(fā)揮其效果，要正確分散和活化。氫化蓖麻油可以很好地用于脂肪族碳?xì)淙跞軇╊愅苛现校谥T如二甲苯之類的溶劑中使用時(shí)對(duì)溫度很敏感，若溫度超過(guò)35℃，可能會(huì)溶解，冷卻后出現(xiàn)沉淀而使涂膜“起?！?。因而這類流變劑不適用于強(qiáng)溶劑系統(tǒng)，所以在制造、貯存、運(yùn)輸和涂裝中要十分注意。
　　

3.氣相二氧化硅：

　　
　　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(tuán)。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，氫鍵作用使其形成觸變形結(jié)構(gòu)！氣相二氧化硅是一種理想的防沉劑，對(duì)于防止涂料體系中顏料的沉淀非常有效。特別是對(duì)于色漿體系，適量地添加將大大提高色漿的穩(wěn)定性，而且能夠減少潤(rùn)濕分散劑的量，以提高色漿的適用性并減少色漿對(duì)涂料體系沉淀的影響。氣相二氧化硅的沉淀作用對(duì)涂料存放非常有利，特別是某些顏料如金屬粉和薄片，都極易沉淀且不能完全懸浮，使用氣相二氧化硅可保證其分散不沉淀。在完全非極性液體中，如無(wú)氫鍵鍵合能力的烴類、鹵代烴溶劑中，黏度恢復(fù)時(shí)間只需幾分之一秒；在極性液體中，如具有氫鍵鍵合傾向的胺類、醇類、羧酸類、醛類、二醇類中，恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)月之久，它取決于氣相二氧化硅的濃度和其分散程度.氣相二氧化硅預(yù)分散后加入到成品漆中，為了提高其分散質(zhì)量，通常采用高速分散機(jī)或三輥機(jī)，若分散不充分，漆膜有顆粒，影響光澤度。有文獻(xiàn)報(bào)道，將氣相二氧化硅作為防沉劑加入到銅一丙烯酸樹脂導(dǎo)電涂料中，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明：氣相二氧化硅能夠使熱塑性丙烯酸樹脂產(chǎn)生觸變性，防止填料粒子的沉降，但添加量過(guò)多，涂料成凝膠狀態(tài)，涂層的導(dǎo)電性降低。
　　

4.聚烯烴蠟（微粒）：

　　
　　聚烯烴微粒溶脹和分散于非極性溶劑中，制成凝膠體，可作涂料流變助劑用，有防沉和防流掛的作用。特別是防止烘烤流掛，因?yàn)樗軣崛廴冢膳c成膜樹脂物理地結(jié)合而形成一體結(jié)構(gòu)。聚烯烴微粒提供優(yōu)良的顏料懸浮體而不明顯增稠。在稀釋到噴涂黏度時(shí)使顏料懸浮在體系中，改善流平性，防止在浸漬槽、噴漆罐和貯存容器中結(jié)塊。有助于防止噴涂中有時(shí)發(fā)生的拉絲現(xiàn)象，在烘烤中防止流掛，加強(qiáng)顏料濕潤(rùn)，有助于貯存中保持黏度穩(wěn)定性，在閃光漆中還可控制金屬片良好定向和提高沖擊性能。
　　二、防沉劑的發(fā)展：目前現(xiàn)有的溶劑型和無(wú)溶劑型涂料用防沉劑，或多或少存在一些缺點(diǎn)，如添加較難、消光、對(duì)溫度敏感等，為了改善此類問(wèn)題和滿足在多種體系中添加的要求，一些具有獨(dú)特化學(xué)結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理的新型流變助劑應(yīng)運(yùn)而生。
　　

5.改性氫化蓖麻油：

　　
　　用酰胺對(duì)氫化蓖麻油進(jìn)行改性，酰胺改性后氫化蓖麻油成功地提高了工業(yè)涂料的抗溶劑等級(jí)。多年來(lái)，這類流變劑已成功地應(yīng)用于各種工業(yè)涂料，尤其是重防腐涂料和海洋涂料，但這類流變劑在使用時(shí)仍有假稠等缺點(diǎn)。新型的特殊酰胺改性氫化蓖麻油，例如英國(guó)Cray Valley公司的CrayvalIac Super(CR Super)流變劑，具有更優(yōu)異的性能，使用更方便，能夠適應(yīng)更廣泛的溶劑范圍，涂料的貯存穩(wěn)定性好，有良好的涂裝性能和抗流掛能力，長(zhǎng)期貯存對(duì)涂膜光澤沒有明顯的影響等。CR Super的一個(gè)良好的應(yīng)用領(lǐng)域是涂裝時(shí)很容易流掛的高固體分涂料。高固體分涂料的流變性很難控制，因?yàn)橄鄬?duì)分子質(zhì)量低的醇酸(涂料中尚有少量溶劑)在溶劑蒸發(fā)過(guò)程中黏度幾乎不增大。此外，流變劑不能使涂料的黏度增加太大，因?yàn)轲ざ忍螅垦b困難。比較CR Super和易分散有機(jī)黏土的效果。高觸變性的有機(jī)黏土也能夠改善其抗流掛性，但涂裝時(shí)黏度太大，流平性變差。而CR Super在很小的添加量下就能滿足這些要求，特別是黏度不高而又能有效地抗流掛。
　　

6.改性聚脲的N一甲基吡咯烷酮溶液

　　
　　改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液(BYK-410)是一種適用于溶劑型和無(wú)溶劑型涂料用流變助劑，這種助劑是通過(guò)用溶劑或液體樹脂的“稀釋”而發(fā)揮作用的。BYK-410通過(guò)與涂料體系有選擇地不相容，在合適的攪拌速度下，產(chǎn)生細(xì)小、針狀結(jié)晶，通過(guò)結(jié)晶間的鍵合力，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而為體系提供了較強(qiáng)的觸變性，也就提供了優(yōu)越的防沉、防流掛性能。當(dāng)涂料貯存時(shí)，BYK-410利用三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將各顏料組分托住，有效防止顏、填料的沉降，同時(shí)黏度上升。而當(dāng)施工時(shí)，由于給體系一定的剪切力，BYK-410的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞，黏度迅速下降，達(dá)到施工要求。當(dāng)剪切力消失后，這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在幾秒內(nèi)便可建立，從而防止了漆膜的流掛。這種流變助劑無(wú)色透明，不會(huì)給體系增加顏色，后添加能產(chǎn)生最佳效果，防流掛性好，用量少。防沉劑加入量為0．1％～0．3％，因是預(yù)凝膠，不存在與樹脂混容性問(wèn)題，但必須要求中等極性介質(zhì)。試驗(yàn)證明，BYK-410調(diào)漆時(shí)后加入效果最佳，而其他防沉劑須經(jīng)研磨或活化才能取得全面的流變活性。
　　3.鈦酸酯偶聯(lián)劑：鈦酸酯偶聯(lián)劑能在無(wú)機(jī)填料和有機(jī)聚合物之間形成化學(xué)鍵，這種偶聯(lián)劑的特點(diǎn)是能在填料表面形成單分子層而不會(huì)形成多分子層，并且由于其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使鈦酸酯偶聯(lián)劑具有表面改性效果。鈦酸酯的烷氧基與無(wú)機(jī)顏、填料表面化學(xué)結(jié)合，并與有機(jī)聚合體交聯(lián)而增加黏度，鈦酸酯偶聯(lián)劑中引入-SO3H等基團(tuán)，能增加有機(jī)物的觸變性，提高防沉能力。有人將鈦酸酯偶聯(lián)劑加入到易沉淀的鉬鉻紅顏料中制漆進(jìn)行試驗(yàn)，比較了傳統(tǒng)防沉劑與鈦酸酯偶聯(lián)劑的防沉效果，結(jié)果表明：鈦酸酯偶聯(lián)劑在研磨前加入，較前面的流變助劑優(yōu)越的是這種助劑無(wú)需預(yù)分散，加入沒有限制，也沒有前面所述流變助劑中提及的難添加、對(duì)溫度敏感、消光的問(wèn)題，相反鈦酸酯偶聯(lián)劑的少量加入會(huì)增加光澤。
　　

7.聚酰胺蠟系列

　　
　　聚酰胺蠟：一種觸變性添加劑。其已通過(guò)溶劑有效的活化，在油漆系統(tǒng)中形成強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其優(yōu)異的觸變性能，具有優(yōu)異的防流掛能力、防沉降能力。
　　l 適用范圍：適用于非脂肪烴類溶劑體系。
　　l 組成：聚酰胺蠟。
　　l 活性份含量：20%
　　l 外觀：乳白、糊狀。
　　l 用量（對(duì)配方總量）：0.1-2%
　　聚酰胺蠟對(duì)溶劑型涂料黏度的影響：聚酰胺蠟大多是將脂肪酸酰胺在天然石蠟中乳化產(chǎn)生極性，再放入二甲苯預(yù)先膨潤(rùn)生成膏狀觸變劑，它的膨潤(rùn)結(jié)構(gòu)成網(wǎng)狀，有非常好的強(qiáng)度和耐熱性，貯存穩(wěn)定性好，在涂料體系中具有極佳的防沉效果，可提高涂料的觸變性。
　　一直以來(lái)，聚酰胺蠟的研發(fā)生產(chǎn)一直被國(guó)外企業(yè)控制，如海名斯P200X防沉劑，日本楠本生產(chǎn)的Disparlon6900-20X等。但隨著涂料事業(yè)的發(fā)展需要，國(guó)內(nèi)企業(yè)越來(lái)越意識(shí)到流變?cè)龀韯┑闹匾?，有機(jī)膨潤(rùn)土，二氧化硅已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)日益發(fā)展的涂料工業(yè)對(duì)于防沉劑的需求，越來(lái)越多的公司開始采用聚酰胺蠟。目前國(guó)內(nèi)專業(yè)做聚酰胺蠟的有太原美特翔研發(fā)生產(chǎn)的聚酰胺蠟防沉劑系列，包括：MT6900-20X聚酰胺蠟漿（固含量20%）以及100%活性的常溫易活化型聚酰胺蠟粉MTPLUS等，還有華夏公司的8900防沉劑系列等都已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際水平。
　　防沉劑在現(xiàn)代涂料中起著重要作用，對(duì)涂料的生產(chǎn)、貯存、涂裝和涂膜性能產(chǎn)生重要影響，因而其使用日益受到重視，并不斷發(fā)展出具有更好性能的新型品種。目前，防沉劑的品種已比較齊全，新的產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，基本上能夠滿足現(xiàn)代涂料的要求。防沉劑的發(fā)展技術(shù)有兩個(gè)方向：一是提高原有產(chǎn)品的性能，增強(qiáng)其在涂料中的使用效果，保證使用安全性，方便使用；二是開發(fā)新型品種，繼續(xù)滿足現(xiàn)代高性能涂料不斷出現(xiàn)的新要求。