增稠剂、流平剂、消泡剂、润湿分散剂,还有增塑剂、催干剂、固化剂和光稳定剂......助剂那么多,不如今天一文搞定!快和涂涂一起来看吧!
增塑剂
涂料加入增塑剂与塑料增塑一样,改善漆膜的柔韧性,降低成膜温度。对于某些本身是脆性的涂料基料来说,要获得较好的柔软性和其他力学性能的涂膜,增塑剂是必不可少的。如聚乙酸乙烯酯乳胶漆其成膜物质本身就加入了增塑剂邻苯二甲酸二丁酯,有的成膜物质不能满足涂料的低温柔性,适当加入增塑剂就可以得到解决,但这种方法存在漆膜中增塑剂的迁移问题。
增塑剂通常是低分子量的挥发度很小的有机化合物,但某些聚合物树脂也可用作增塑剂(也称增塑树脂),如醇酸树脂常用作氯化橡胶和硝酸纤维素涂料的增塑树脂。
分类
增塑剂的分类方法很多,其中之一是按其作用方式分为两大类型,即内增塑剂和外增塑剂。内增塑剂实际上是聚合物的一部分。一般内增塑剂是在聚合物的聚合过程中所引入的第二单体。由于第二单体共聚在聚合物的分子结构中,降低了聚合物分子链的有规度,即降低了聚合物分子链的结晶度。例如氯乙烯—醋酸乙烯共聚物比氯乙烯均聚物更加柔软。内增塑剂的使用温度范围比较窄,而且必须在聚合过程中加入,因此内增塑剂用的较少。
外增塑剂是一个低分子量的化合物或聚合物,把它添加在需要增塑的聚合物内,可增加聚合物的塑性。外增塑剂一般是一种高沸点的较难挥发的液体或低熔点的固体,而且绝大多数都是酯类有机化合物。通常它们不与聚合物起化学反应,和聚合物的相互作用主要是在升高温度时的溶胀作用,与聚合物形成一种固溶体。外增塑剂性能比较全面且生产和使用方便,应用很广。现在人们一般说的增塑剂都是指外增塑剂。邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)都是外增塑剂。
作用
增塑剂的增塑作用是通过降低基料树脂的玻璃化温度(Tg)而实现的。玻璃化温度是指树脂由硬脆的固体状态(玻璃态)转变为橡胶状的高弹体状态的转变温度。增塑剂按照其所起作用的不同,可分为主增塑剂(溶剂型增塑剂)和助增塑剂(非溶剂型增塑剂)。
主增塑剂犹如基料树脂的溶剂,它们的某些基团能与树脂中的某些基团产生相互作用,因而主增塑剂和树脂能互相混溶。由于增塑剂的分子较小,它就能进入树脂聚合物的分子结构中而减少了树脂的刚性,但增塑剂的加入也会使涂膜的力学性能受到一些损失。
助增塑剂对基料树脂没有溶解作用,它们只有在加入量不太多的情况下才能与基料树脂混溶。助增塑剂对基料树脂只有物理作用(润滑作用),因而对涂膜机械强度的影响没有像主增塑剂那样大。但助增塑剂易从涂膜中迁移或渗透掉而使涂膜的柔韧性变差。
涂料中增塑剂的加入对涂膜的许多性能如张力强度、强韧性、延伸性、渗透性和附着力都有一定的影响。根据基料聚合物以及增塑剂类型的不同,对这些性能的影响也各不相同。一般来说,增塑剂的加入会增加涂膜的延伸性而降低它的张力强度。在一定的增塑剂加入量之内,涂膜的渗透性将基本上保持不变,但增塑剂加入量继续增加时,涂膜的渗透性将急剧地增加。涂膜的强韧性和附着力先是随着增塑剂的加入而增加,但到达了一个峰值之后反而逐渐下降。除了对涂膜的力学性能有影响外,增塑剂还会影响涂膜的一些其他性能,因而增塑剂的最适宜的加入量应根据对各方面因素的考虑进行综合平衡来确定。
涂料中常用的增塑剂
邻苯二甲酸二丁酯(DBP)
这种增塑剂对各种树脂都有良好的混溶性,因而在涂料中使用较广。邻苯二甲酸二丁酯对涂膜的黄变倾向较小,但它的挥发性不是很低,所以涂膜经过一段时间使用后,会由于增塑剂的逐渐减少而发脆,这是它的不足之处。邻苯二甲酸二丁酯常用于硝酸纤维素涂料和聚醋酸乙烯乳液等涂料中。
邻苯二甲酸二辛酯(DOP)
它的性能和上述的邻苯二甲酸二丁酯相似,但它挥发性较小,耐光性和耐热性较好。它常用于硝酸纤维素涂料和聚氯乙烯塑溶胶和有机溶胶涂料中。
氯化石蜡
氯化石蜡主要用作氯化橡胶涂料的增塑剂,它的加入量可高达50%而不会使氯化橡胶涂膜的抗化学性变差。
催干剂
催干剂,也被称为干燥剂,是一种专门添加到依赖氧化聚合固化过程的涂料体系中的辅助材料。它的核心功能是加速漆膜的氧化、聚合交联以及干燥过程。在实际应用中,油溶性的有机金属皂,即我们常说的金属皂,是最为常见的催干剂类型。
作用机理
催干剂与固化剂在作用机理上存在显著差异。具体来说,催干剂并不直接参与涂料的成膜过程。它主要被应用于油性漆中,这类漆的甘油或亚麻油等组分既是构成漆膜的物质,也是稀释剂。这些组分因其分子结构内含不饱和双键,当暴露于空气中的氧气时,双键会开始氧化,进而打开并形成自由基。这些自由基会与其他双键发生交联固化反应。在此过程中,干燥与固化是同步进行的,这一点与无溶剂的光固化涂料颇为相似。
相比之下,其他类型的涂料在干燥与固化方面则呈现出不同的特点。其中,干燥通常指的是涂料中连续相挥发的过程,而固化则是漆膜逐渐形成网络结构的过程。
在油性漆中,采用诸如环烷酸锰、环烷酸钴、环烷酸铅、环烷酸锌等类型的催干剂,能够显著提升氧气打开双键的效率。这意味着,固化速度越快,漆膜的干燥时间也就越短。从广义上讲,涂料中的催干剂指的是那些能够催化干性油或树脂中双键氧化反应,从而缩短漆膜干燥和交联时间的有机酸皂类混合物。
固化剂
固化剂亦称交联剂或架桥剂,其作用是使线型树脂发生交联反应,从而提高漆膜的耐热性(耐回黏性)、耐水性、耐溶剂性、耐打磨性或耐擦痕性等。
涂料虽司空见惯,但其固化是一门综合性的科学,通常固化剂的反应基团与成膜物质上反应基团的搭配决定了固化温度,对于不能进行烘烤的基材,如墙体、屋顶、木材等,必须进行低温或室温交联,尤其是水性涂料的室温交联一直是国内外从事涂料行业研究者们的重要课题。目前所有的常规化学基团的反应均难以在室温下发生,即使发生,欲达到理想的交联效果往往需7~15天,有的甚至需要几个月。
目前能进行温室快速交联的只有异氰酸酯基与羟基、环氧基、氨基等的反应以及环氧基与氨基反应两种类型,但这两种反应均很难在水性涂料中应用。最近国外的BASF公司、Room&Hass公司已开发出室温可见光交联固化的丙烯酸酯共聚乳液技术,广泛用于建筑外墙涂层、建筑顶层的防水弹性涂层。
光稳定剂
凡能屏障或抑制光氧化还原或光老化过程而加入的一些物质称为光稳定剂。
作用机理
光稳定剂的作用机理因自身结构和品种的不同而有所不同:
有的可以屏蔽、反射紫外线或吸收紫外线并将其转化为无害的热能;
有的可猝灭被紫外线激发的分子或基团的激发态,使其回复到基态,排除或减缓了发生光氧化还原反应的可能性;
有的因捕获光氧化还原产生的自由基,从而阻止了导致制品老化的自由基反应,使制品免遭紫外线破坏。
分类
按作用机理分类
按作用机理光稳定剂可分为光屏蔽剂、紫外线吸收剂(UVabsorber)、猝灭剂(quencher)、自由基捕获剂等:
光屏蔽剂能反射或吸收太阳光紫外线,即是在聚合物与光源之间设置一道屏障,阻止紫外线深入聚合物内部,从而可使聚合物得到保护。
紫外线吸收剂是一类能选择性地强烈吸收对聚合物有害的太阳光紫外线而自身具有高度耐光性的有机化合物。
猝灭剂是一类能有效转移聚合物中光敏发色团激发态能量并将其以无害的形式消散掉,从而使聚合物免于发生光降解反应的光稳定剂。
自由基捕获剂则是通过捕获和清除自由基以切断自动氧化链反应的方式实现。
按化学结构分类
按化学结构光稳定剂可分为水杨酸酯类、二苯甲酮类(benzo-phenone)、苯并三唑类(benzotriazol)、三嗪类、取代丙烯腈类、 草酰胺类、有机镍化合物类和受阻胺(HAL)类等。
如何选择光稳定剂
选择光稳定剂应满足以下要求:
①能有效地吸收290~400nm波长的紫外线,或能猝灭激发态分子的能量,或具有捕获自由基的能力;
②自身的光稳定性及热稳定性好;
③相容性好,使用过程中不渗出;
④耐水解、耐水和其他溶剂抽提;
⑤挥发性低,污染性小;
⑥无毒或低毒,价廉易得。
写在最后
在涂料配方中,助剂虽然占比不大,但其作用却举足轻重。它们对涂料的储存稳定性、施工过程的顺利进行、最终漆膜的性能表现,均发挥着不可或缺的作用。选对助剂,事半功倍!
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