1表面處理介紹
??? 沉降是涂料生產(chǎn)和使用中經(jīng)常遇到的一個(gè)重要問題。涂料的流變性能也是涂料生產(chǎn)和使用各個(gè)階段必須考慮的重要因素。隨著特殊功能涂料的研究和發(fā)展，對涂料性能的要求越來越高。導(dǎo)電中金屬粉的加入使涂料的沉降成為研究人員關(guān)注的主要問題。在涂料中加入防沉劑，即在涂料中引入松散的網(wǎng)絡(luò)觸變性結(jié)構(gòu)，可使顏料顆粒懸浮而不結(jié)塊，防止顏料沉降，提高涂料性能，保持良好的流平性。本文介紹了幾種常用防沉劑的特性、應(yīng)用和發(fā)展趨勢。
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??? 2常用防沉劑的特性及淋涂應(yīng)用
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??? 2.有機(jī)改性膨潤土
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??? 有機(jī)改性膨潤土是由天然蒙脫石(以水輝石為主，與F鹽(如季銨鹽)反應(yīng)而成。在涂料方面，有機(jī)膨潤土一般用作防沉劑和增稠劑。其防沉淀機(jī)制是改變系統(tǒng)的流變性能，使其具有觸變性，從而防止顏料填料的沉降。根據(jù)情況，可以直接添加預(yù)凝膠和粉末。無論加入哪種方法，都要充分發(fā)揮有機(jī)粘土的增稠作用，即加入含水量為5%的甲醇、乙醇等極性添加劑。這種極性添加劑可以溶解在未被替代的有機(jī)陽離子覆蓋的薄片表面，從而降低薄片之間的吸引力，促進(jìn)極性添加劑通過研磨滲透到薄片之間，降低薄片之間的吸引力。
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??? 目前，有機(jī)膨潤土應(yīng)用廣泛。在氯磺乙烯防腐涂料和氯化橡膠防腐涂料中加入天津有機(jī)陶土廠生產(chǎn)的I型有機(jī)膨潤土。結(jié)果表明，涂層流平性好，無流掛現(xiàn)象，延長了顏料沉降。李正利等人在銅環(huán)氧導(dǎo)電涂料中加入有機(jī)膨潤土，發(fā)現(xiàn)有機(jī)膨潤土可以很好地解決銅導(dǎo)電涂料中銅粉的沉降問題，大大提高了涂層表面的導(dǎo)電性，涂層表面的電阻率較小可達(dá)6.0x10-3。作為觸變劑，有機(jī)膨潤土能顯著提高銅系導(dǎo)電涂料的觸變性。
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??? 涂料中使用有機(jī)改性膨潤土作為防沉劑可以顯著提高涂料的性能，但由于顏色深，透明度差，容易產(chǎn)生刷痕，增加溶劑量，難以保證油漆液體的固體含量，因此在應(yīng)用中仍有一定的局限性。
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??? 2.2蓖麻油衍生物
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??? 蓖麻油衍生物是在非極性溶劑中通過分散和活化而膨脹的長鏈，相互纏繞，形成觸變結(jié)構(gòu)并增稠。當(dāng)受到剪切力時(shí)，纏繞被拉開，結(jié)構(gòu)受損，粘度下降；當(dāng)剪切力消失時(shí)，再次纏繞。重新纏繞過程緩慢，粘度恢復(fù)緩慢，流動時(shí)間長。適當(dāng)?shù)恼{(diào)整可以使涂層在較大的流掛極限厚度下仍有一定程度的平整度。因此，蓖麻油衍生物是制造厚涂層的有價(jià)值的流變助劑。英國是主要產(chǎn)品ICI公司的‘Thixomen，比利時(shí)RHEOX公司的Thxicin該系列產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各種涂料中，具有觸變結(jié)構(gòu)，改善顏料的懸浮性，控制流掛而不犧牲流動性和流平性，控制多孔物體的滲透性，通常不與涂料中的其他組成反應(yīng)，不影響有機(jī)系統(tǒng)中的耐水性，對涂料的耐久性無不良影響，涂層中不發(fā)黃，并賦予存儲穩(wěn)定性。
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??? 蓖麻油衍生物采用預(yù)凝膠加入成品涂料的方法，但為了充分發(fā)揮其作用，應(yīng)正確分散和激活。氫化蓖麻油可用于脂肪族碳?xì)浠衔锶跞軇┩苛希珜囟让舾?，如果溫度超過35℃，可溶解，冷卻后沉淀，使涂膜起粒。
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因此，這種流變劑不適用于強(qiáng)溶劑系統(tǒng)，因此在制造、儲存、運(yùn)輸和涂裝中應(yīng)高度重視。
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??? 2.3氣相二氧化硅
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??? 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。
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??? 氫鍵使其形成觸變形結(jié)構(gòu)。氣相二氧化硅是一種理想的統(tǒng)顏料沉淀的理想防沉劑。特別是對于色漿系統(tǒng)，適量添加將大大提高色漿的穩(wěn)定性，減少潤濕分散劑的量，提高色漿的適用性，減少色漿對涂層系統(tǒng)沉淀的影響。氣相二氧化硅的沉淀對油漆的儲存非常有益，特別是一些顏料，如金屬粉和薄片，容易沉淀，不能完全懸浮。氣相二氧化硅的使用可以確保其分散而不沉淀。在無氫鍵合能力的烴類、鹵代烴溶劑等完全非極性液體中，粘度恢復(fù)時(shí)間只有幾分之一秒；在極性液體中，如胺類、醇類、羧酸類、醛類、二醇類，具有氫鍵合傾向，恢復(fù)時(shí)間長達(dá)數(shù)月，取決于氣相二氧化硅的濃度及其分散程度。
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??? 氣相二氧化硅預(yù)分散后加入成品漆。為了提高其分散質(zhì)量，通常使用高速分散器或三輥機(jī)。如果分散不足，漆膜會有顆粒，影響光澤。有文獻(xiàn)報(bào)道稱，銅一丙烯酸樹脂導(dǎo)電涂料中添加了氣相二氧化硅作為防沉劑。試驗(yàn)證明，氣相二氧化硅能使熱塑性丙烯酸樹脂產(chǎn)生觸變性，防止填料顆粒沉降，但添加過多，涂層處于凝膠狀態(tài)，導(dǎo)電性降低。
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??? 2．4聚烯烴微粒
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??? 聚烯烴顆粒膨脹并分散在非極性溶劑中，形成凝膠體，可作為涂層流變助劑，具有抗沉降和抗流懸架的作用。特別是為了防止烘烤流懸架，因?yàn)樗菬崛廴诘?，可以與成膜樹脂物理結(jié)合形成集成結(jié)構(gòu)。
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??? 聚烯烴顆粒提供明顯增稠的情況下提供優(yōu)良的顏料懸浮體。稀釋到噴涂粘度時(shí)，將顏料懸浮在系統(tǒng)中，提高流平性，防止浸漬槽、噴漆罐和儲存容器結(jié)塊。有助于防止噴涂過程中有時(shí)出現(xiàn)拉絲現(xiàn)象。防止烘烤過程中的流掛，增強(qiáng)顏料的濕度，有助于保持儲存過程中的粘度穩(wěn)定性控制閃光漆中金屬片的良好定向，提高沖擊性能。
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??? 三是防沉劑的發(fā)展
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??? 目前，現(xiàn)有的溶劑型和無溶劑型涂料或多或少存在一些缺點(diǎn)，如添加困難、消光、對溫度敏感等。為了改善這些問題，滿足各種系統(tǒng)的要求，出現(xiàn)了一些具有獨(dú)特化學(xué)結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制的新型流變添加劑。
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??? 3.1改性氫化蓖麻油
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??? 氫化蓖麻油用酰胺改性，氫化蓖麻油改性后成功提高了工業(yè)涂料的抗溶劑等級。多年來，這種流變劑已成功應(yīng)用于各種工業(yè)涂料，特別是重防腐涂料和海洋涂料。但這種流變劑在使用時(shí)仍有假稠等缺點(diǎn)。英國新型特殊酰胺改性氫化蓖麻油，如CrayValley公司的CrayvalIacSuper(CRSuper)流變劑性能更好，使用更方便，能適應(yīng)更廣泛的溶劑范圍，涂層儲存穩(wěn)定性好，涂層性能好，抗流掛能力好，長期儲存對涂層光澤無明顯影響。
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??? CRSuper一個(gè)很好的應(yīng)用領(lǐng)域是高固體分涂一個(gè)很好的應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)然，使用高觸變性有機(jī)粘土也可以提高其抗流掛性，但涂裝時(shí)粘度過大，流平性變差。比較了CRSuper易分散有機(jī)粘土的效果。由于分子質(zhì)量較低的醇酸(涂料中仍有少量溶劑)在溶劑蒸發(fā)過程中粘度幾乎沒有增加，因此很難控制這種高固體分涂料的流變性。另外，由于粘度過大，涂層難度大，流變劑不能使涂層粘度過大。
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?CRSuper這些要求可以在很小的添加量下滿足，特別是粘度低，能有效抗流掛。
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??? 3.2改性聚脲N甲基吡咯烷酮溶液
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??? 改性聚脲的N一甲基吡咯烷酮溶液(BYK1410)是一種適用于溶劑型和無溶劑型涂料的流變助劑，通過溶劑或液體樹脂的稀釋發(fā)揮作用。BYK1410與涂層系統(tǒng)有選擇地不兼容。在適當(dāng)?shù)臄嚢杷俣认拢a(chǎn)生小的針狀結(jié)晶，通過結(jié)晶問題的鍵合力形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)提供較強(qiáng)的觸變性，提供優(yōu)異的防沉降、防流掛性能。儲存涂料時(shí)，BYK1410利用三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)支撐各種顏料成分，有效防止顏料和填料沉降，增加粘度。在施工過程中，由于給系統(tǒng)一定的剪切力，BYK網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)損壞，粘度迅速下降，滿足施工要求。剪切力消失后，可在幾秒鐘內(nèi)建立這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，防止漆膜流掛。
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??? 這種流變助劑無色透明，不會給系統(tǒng)增加顏色，添加后會產(chǎn)生較佳效果，防流掛性好，用量少。防沉劑的添加量為0.1%~0.3%，因?yàn)轭A(yù)凝膠與樹脂沒有混合問題，但必須要求中等極性介質(zhì)。葛利丫將BYK一410加入至Pu防沉劑在亞光漆中起到很好的作用。賀繼東將BYK在丙烯酸樹脂涂料和醇酸面漆中加入1410，并與其它防沉劑進(jìn)行比較。試驗(yàn)證明，BYK1410調(diào)漆后加入效果較好，其它防沉劑必須研磨或激活才能達(dá)到全面的流變活性。
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??? 3.3鈦酸酯偶聯(lián)劑
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??? 鈦酸酯偶聯(lián)劑可以在無機(jī)填料和有機(jī)聚合物之間形成化學(xué)鍵，由于其自身的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在填料表面形成單分子層而不形成多分子層，具有表面改性效果。鈦酸酯烷氧基與無機(jī)顏、填料表面化學(xué)結(jié)合，與有機(jī)聚合物交聯(lián)，增加粘度。在鈦酸酯偶聯(lián)劑中引入一種鈦酸酯偶聯(lián)劑SO3H等基團(tuán)，增加有機(jī)物的觸變性，提高防沉能力。有人在易沉淀的鉬鉻紅色顏料中加入鈦酸酯偶聯(lián)劑進(jìn)行油漆試驗(yàn)，比較了傳統(tǒng)的防沉劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑的防沉效果。結(jié)果表明，在研磨前加入鈦酸酯偶聯(lián)劑優(yōu)于以前的流變添加劑。這種添加劑不需要預(yù)分散，添加沒有限制，也沒有上述流變添加劑中提到的難以添加、對溫度敏感和消光的問題。相反，少量添加鈦酸酯偶聯(lián)劑會增加光澤。
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??? 4結(jié)語
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??? 防沉劑在現(xiàn)代涂料中起著重要的作用，對涂料的生產(chǎn)、儲存、涂層和涂層性能有著重要的影響。因此，其使用越來越受到重視，并不斷發(fā)展出性能更好的新品種。目前防沉劑品種齊全，基本能滿足現(xiàn)代涂料的要求。防沉劑的開發(fā)技術(shù)有兩個(gè)方向：一是提高原產(chǎn)品的性能，提高涂料的使用效果，確保使用安全方便；二是開發(fā)新品種，繼續(xù)滿足現(xiàn)代高性能涂料的新要求。
