第二章第二节建筑涂料的颜填料和助剂

第二节建筑涂料的颜填料和助剂——解析涂料的制备工艺2.1润湿分散剂颜料在涂料中的润湿、分散是涂料制造的重要过程。•润湿是指用树脂或添加剂取代颜料表面吸附物如空气，水等。•分散是指用机械力把凝聚的二次团粒分散成接近一次粒子的细小粒子，构成悬浮分散体。干颜料的结构形态初级粒子、凝聚体、附聚体、絮凝体图2-2基本颜料粒子类型和结合体的形成A初级粒子B凝集体C附聚体•稳定是指形成的悬浮分散体在无外力的作用下，仍能处于分散的悬浮状态。润湿分散剂的作用将颜料中二次粒子离解成一次粒子（原级粒子）或更细的粒子，使其成为稳定的悬浮分散体。润湿作用机理固/气界面被固/液界面替换降低固/液界面张力增加颜料对基料的亲和力缩短颜料在基料中的研磨分散时间Young定理：γSL+γL‧cosθ=γS其中：γSL固、液之间的界面张力γL液体表面张力γS固体表面张力θ接触角A.Capelle润湿效率方程：BS=γS－γSL所以：BS=γL‧cosθ浸渍润湿方程：Wi=-△G=γS－γSL润湿剂：能够降低液体的表面张力（赶走吸附的气体）和固液界面张力（使液体在固体表面铺展）这一类表面活性剂。换句话说即提高颜料润湿分散效率的界面活性剂。分散剂：在分体表面吸附形成保护分子层，产生空间位阻和电荷斥力，使颗粒不团聚，不凝聚的一类表面活性剂。即提高涂料分散体系稳定性的界面活性剂。润湿分散剂的基本结构和分类阴离子型润湿分散剂离解时，分子中有机部分带有负电荷，用于水性或非水系涂料中。例：RSO3-Na+…….阳离子型润湿分散剂：离解时，分子中有机部分带有正电荷。用于水性或非水系涂料中。―NH+Cl-（脂肪铵盐）、RNH2+Cl-（季铵盐）…….非离子型润湿分散剂：不能离解，不带电荷。用于水性涂料中。主要用于降低界面张力和提高润湿性。环氧乙烷的衍生物、蛋白质、糖、纤维素、……两性离子型润湿分散剂：分子中兼有阴离子和阳离子基团的化合物。高分子电解质类润湿分散剂属于此类。分子中含有游离氨基和羧基、游离氨基和磺酸基、…….新型高分子聚合物分散剂:ABA型嵌段共聚物A亲基料的分散链节,链节长度要适宜,保证有足够厚的吸附层。B亲颜料的吸附链节天然高分子类如卵磷脂是代表产品合成高分子类聚羧酸盐类（DA系TD-01SN-dispersant系列等）2.2流平剂涂膜表面状态是涂料的主要性能指标之一。流平：涂料涂覆后，尚未干燥成膜前，由于表面张力的作用，逐渐收缩成最小面积的过程。涂料的流平性:涂料涂装后能够达到平整、光滑的涂膜的特性。流平问题：流平缺陷或表面不平整――桔皮、刷痕、针眼、缩孔、……流平剂：使涂料涂装后，形成光滑平整的涂膜的一类助剂。改进涂料流平性能和均涂性能；消除涂膜表面病态；改善涂料对底材润湿性。•条痕、涂膜厚度、粘度与涂膜流平的关系图3-1涂膜流平示意图（a）初期条痕振幅（b）经过t时间后条痕的振幅Rhodes和Orchaed关系式其中：t流平时间(s)；λ条痕的波长(cm)；η涂料的粘度(Pa•s)；γ涂料的表面张力(N/m)；h涂层平均厚度(cm)；a0初始振幅(cm)；att时刻的振幅(cm)403lg226tatha•表面张力与涂膜表面状态的关系表面张力梯度是产生涂膜表面状态缺陷的重要因素涂膜因表面溶剂的挥发，造成上下表面张力差，加之重力的作用→“贝纳德”（Benard）漩涡→桔皮流平与流挂流平：涂膜涂覆后，尚未干燥成膜前，由于表面张力作用，逐渐缩小成最小面积的过程。流挂：在垂直面上涂装时涂料由于重力作用下垂，在发生流挂区域内，涂膜厚度变得不均匀，出现堆积现象。涂料粘度低，涂膜厚有助于流平，容易产生流挂涂料粘度高，涂膜薄有助于防流挂，却不易流平满足两者需要：涂料的流动特性——触变性涂料随剪切力增加或剪切时间的延长，发生粘度降低的流动行为流平剂的类型及作用机理溶剂型流平剂由多种溶剂混配组成：高沸点芳烃、酮、酯、醇、四氢化萘、十氢化萘、……作用：降低涂料粘度，改善涂膜的流平性。存在的问题：◎流动性增大，容易产生流挂；◎与高固体分涂料发展趋势不符（省能源、少污染）。相容性受限制的长链树脂聚丙烯酸酯类，醋丁纤维素类，……作用：◎降低涂料与底材之间的界面张力而提高润湿性。◎使涂膜表面张力均匀化。防止涂膜病态。相容性受限制的长链有机硅化合物硅油，改性有机硅树脂，……作用：◎控制表面流动效果,改善流平◎溶剂挥发后,硅树脂在涂膜表面形成单分子粘度0.1～0.4Pa·s的有机硅，有助于促进流动、流平、增光有机硅流平剂可分为三类：(1)聚二甲基硅氧烷n=5～100η=10-3～0.1Pa.s与涂料树脂相容性差(2)聚甲基苯基硅氧烷与树脂相容性较(1)好。有明显的流平作用，无增光、增滑作用(3)有机基改性聚甲基硅氧烷聚醚改性有机硅，聚酯改性有机硅、反应性有机硅（有机基团如羧基、环氧基等）R——聚醚、聚酯R控制与树脂的相容性，m↑，与树脂的亲和性↑n控制流平性，增滑性总结-流平剂作用◎降低涂料与底材间的界面张力，提高浸润性→改善附着力不良等现象；◎调整涂料中溶剂的挥发速度，改善涂料流动性→提高涂膜表面的平整度；◎具有迁移到涂膜表面的特性，在涂膜表面形成单分子层，降低表面张力，使表面张力趋于平衡→减少因表面张力梯度差造成的各种表面状态弊病。