水性涂料用助剂
林宣益 (上海申得欧有限公司,上海200000)
摘 要:介绍了近几年来各类水性涂料助剂的发展情况,以及在水性涂料配方中,助剂与涂料其他组分、助剂和助剂之间的相互作用。
关键词:水性涂料助剂;发展;相互作用
中图分类号:T Q 63017 文献标识码:A 文章编号:0253-4312(2006)10-0036-07
作者简介:林宣益(1948—),男,教授级高工,上海申得欧有限公司总工,主要从事建筑涂料和外墙保温工作。
Add iti ves for W a terborne Coa ti n gs
L in Xuanyi
(Shanghai S to L td .,Shanghai 200000,China )
Abstract:This article describes the recent devel opment of additives used in waterborne coatings,and the
interacti ons bet w een additives and other components in f or mulati on .
Key W ords:additives f or waterborne coatings;devel opment ;interacti on
1 发展概况
随着我国加入W T O,国内助剂市场已基本国际化,国内各种助剂的发展情况基本与国际相似。
1.1 湿润分散剂1.1.1 湿润剂
湿润剂的发展趋势之一是逐步取代聚氧乙烯烷基苯酚醚
(APE O 或APE )类湿润剂,原因是其生化毒性,如科宁公司产品按欧盟生化毒性分类(2002年)如表1。可见,随着APE 的取代不断进展,毒性逐步降低。在乳液聚合时,聚氧乙烯烷基苯酚醚被广泛用作乳化剂。
双胞表面活性剂(Ge m ini surfactants )也是新发展[2]。它是由间隔基连接的两个双亲分子。双胞表面活性剂最显著的特点是临界胶束浓度(C MC )比其“单胞”表面活性剂低一个多数量级,其次是高效。
TEG O T win 4000就是双胞硅氧烷表面活性剂,并具有不
稳泡和消泡性[3]。
A ir Pr oducts 开发了双胞表面活性剂。传统的表面活性剂
具有一个疏水基的尾和一个亲水基的头,而这种新表面活性剂却具有二个亲水基和二个或三个疏水基,是一种多功能表面活性剂,称为乙炔二醇类,产品如Envir oGe m AD01。
开发了可降解的表面活性剂。
1.1.2 分散剂
据报道[4],磷酸酯分散剂是单酯、双酯、残余醇和磷酸组成的混合物,其结构式如图1所示。
表1 科宁公司产品按欧盟生化毒性分类[1]
Table 1 European eco -tox i colog i ca l cl a ssi f i ca ti on 科宁公司产品
是否含APE
生化毒性
D is polin NP 10
含APE
Xn ———有害N ———环境风险R22———吃下有害R41———对眼睛严重有害R51———对水生物有毒R53———可能给水环境造成长期负面影响
D is polin A 1080第一代取代
品D is polin A
系列
Xn ———有害R22———吃下有害R41———对眼睛严重有害R51———对水生物有毒R53———可能给水环境造成长期负面影响
D is polin
AFX 1080第二代取代品D is polin AFX 系列
Xi ———刺激性;R41———对眼睛严重有害
。
图1 磷酸酯分散剂
Fig .1 Phos phate esters
磷酸酯分散剂能稳定颜料分散体,包括活性颜料,如氧化
第36卷第10期涂料工业
Vol .36 No .10
2006年10月P A I N T &C OATI N GS I N DUST RY Oct .2006
锌。在有光涂料配方中,能提高光泽和擦净性。不同于其他湿润分散剂,加入磷酸酯分散剂不影响涂料的斯托默黏度(K U )和I C I 黏度。
近些年来,分散剂的发展趋势之一是向高相对分子质量发展。如乳液聚合法生产的高相对分子质量分散剂EFK A -4580
[5]
,是专为水性工业涂料而开发的,适用于有机和无机颜
料分散,耐水性好。
通过酸碱作用或氢键作用,氨基对许多颜料都有很好的亲和力。以氨基丙烯酸为锚固基的嵌段共聚分散剂得到重视[6-8],如图2所示
。
图2 以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为锚固基的分散剂
Fig 12 DMAE MA anchoring dis persants
据报道,Tego D is pers 655湿润分散剂用于水性汽车漆中,不仅能使颜料定向,而且可阻止铝粉与水反应。
由于对环境的关注,开发了易生物降解的湿润分散剂,如
Envir oGe m AE 系列双胞湿润分散剂,就是一种低泡湿润分
散剂。
1.2 消泡剂
传统水性涂料消泡剂一般分为三大类:矿物油类消泡剂、聚硅氧烷类消泡剂和其他类消泡剂。传统水性涂料消泡剂以与水相不相容而达到消泡目的,因此处理不好容易产生涂膜表面缺陷。
近几年,开发了分子级消泡剂。这种消泡剂是将消泡活性物质直接接枝在载体物质上形成聚合物。该聚合物分子链上带有湿润作用的羟基,消泡活性物质分布在分子四周,活性物质不易聚集,与涂料体系相容性良好。这类分子级消泡剂有矿物油类,如Foa mStar A10;含硅类,如Foa mStar A30;以及非硅非油聚合物类,如Foa mStarMF 系列[9]。
另据报道[10],这种分子级消泡剂是以超接枝星形聚合物作为不相容表面活性剂,在水性涂料应用中取得很好结果。
St out 等
[11]
报道的A ir Pr oducts 分子级消泡剂,属于乙炔
二醇类,是兼具湿润性的控泡剂和消泡剂,如Surfynol MD 20
和SurfynolMD30等。
此外,为了满足生产零VOC 涂料的需要,也有不含VOC 的消泡剂,如Agitan 315、Agitan E 255等。
1.3 增稠剂
目前常用的增稠剂有纤维素醚及其衍生物类增稠剂、缔合型碱溶胀增稠剂(HASE )和聚氨酯增稠剂(HE UR )。
1.3.1 纤维素醚及其衍生物
目前,纤维素醚及其衍生物类增稠剂主要有羟乙基纤维素(HEC )、甲基羟乙基纤维素(MHEC )、乙基羟乙基纤维素
(EHEC )、甲基羟丙基纤维素(MHPC )等。
疏水改性纤维素(H MHEC )是在纤维素亲水骨架上引入少量长链疏水烷基,从而成为缔合型增稠剂,如Natr os ol Plus
Grade 330、331、Cell osize SG -100等。其增稠效果可与相对分
子质量大得多的纤维素醚增稠剂品种相当。
另外,聚阴离子纤维素(P AC )也开始在涂料中使用。
1.3.2 碱溶胀型增稠剂
碱溶胀增稠剂分为两类:非缔合型碱溶胀增稠剂(ASE )和缔合型碱溶胀增稠剂(HASE )。
Ele ments 公司开发了不含VOC 和APE O 的HASE 增稠
