流变改性剂

简介涂料的流变性是指其在外力（比如重力）作用下的流动和变形性。

流变性和涂料配方的稳定性、实 用性密切相关。

在一个涂料配方中，树脂、颜料和溶剂的组合本身并没有优化的效果。

因此，绝大 多数配方含有流变改进剂，以便使最终产品具有较好的流变性。

流变中心将介绍流变剂的概述、优点、以及应用市场 流变添加剂 流变添加剂可以控制涂料、油墨、乳液或颜料悬浮液的流动特性。

流变控制剂可以用于水性和溶剂 体系，同时不论是低剪切粘度（沉淀、流挂、流平等等），还是高剪切粘度（施工和分散工艺等）， 都可使用。

选择合适的流变剂是涂料配方的关键一步。

不管是提高中粘度涂料粘稠度，还是使涂料具有假塑性 或触变性，都会用到以下主要的流变剂 • • • • • • • 缔合合成类： HASE, HEUR 非缔合合成类： ASE, 丙烯酸类 纤维素类： CMC, HEC, MC 类, EHEC 和缔合型 HM-HEC. 有机粘土： : 膨润土，锂蒙脱石 有机蜡类 ：蓖麻油衍生物，聚氨基有机蜡 金属有机物胶体 ：钛酸盐，锆酸盐 天然胶衍生物 ：瓜尔胶和淀粉衍生物流变基础涂料粘度必须考虑平衡性，既要足够低，以便具有较好的流动和流平性，方便施工，但又不能太低， 以防发生流挂，或包装储运时发生颜料沉积。

. 流变性就是关于外力作用下流动和变形性的科学。

涂料技术的流变控制工艺包括搅拌、混合、颜料分散、倾倒、泵送、施工、涂布、流挂、流平、渗 透多孔底材以及颜料沉积等等。

剪切强度： 剪切强度定义为研究截面上单位面积的剪切力 。

剪切率： 剪切率描述剪切力的分布情况。

屈服值： 发生流动所需要的最小剪切力。

运动粘度： 为剪切力和剪切率的比值。

粘度值越高，流体越粘稠。

流体特性 涂料的流体特性可以分为以下三种类型• • •非时间相关 并且非剪切相关 ，例如牛顿流体 非时间相关但是剪切相关，如假塑型流体，粘弹性流体，剪切增稠、剪切稀释、或者粘塑型 仅时间相关 ，触变型以及相反的震凝型流体加入特定的流变添加剂可以精细地调节涂料配方的流动性HASE 流变改进剂疏水改性阴离子可溶性乳液，是一大类联合增稠剂，液态（牛奶状），浓度 30%，阴离子型， pH 在 2.5 到 3.5，假塑性体。

和其他组分的疏水基团缔合，形成高粘度，牛顿型流体，流变性控制范围大，比传统 ASE 型合成聚 合物有更大的剪切率控制范围。

多种型号，方便开发高、中、低、各种剪切率产品 。

HASE 增稠剂有优秀的抗飞溅能力，可以和其他种类增稠剂联合使用。

HASE 型增稠剂结构、机理和应用 :HASE 增稠剂通常用于水性内外墙无光涂料，部分品种专用于刷辊施工。

HEUR 流变改进剂疏水改性乙氧基聚氨酯流变改性剂。

是较晚出现的一类缔合增稠剂，商品干基浓度 17.5 到 30%， 通常用于无溶剂体系，外观呈烟雾状，易分散。

这一类聚合物通常含不同长度的聚乙二醇甘油酯单元， 通过氨基甲酸连接， 末端为疏水基团。

和 ASE、 HASE 类产品不同，HEUR 流变改性剂是非离子物质，不依靠烷基来实现增稠机理。

有多种型号，可开发低剪切（防止流挂和颜料沉积），中剪切，高剪切粘度（提高施工性、流平性） 产品，具有良好的流动、流平性，防飞溅、耐微生物性能好。

HEUR 流变改进剂结构，增稠机理和应用 :HEUR 疏水性相对较低，推荐用于水性外墙涂料。

纤维素类流变改进剂纤维素衍生物是一大类添加剂，通常为粉状（或片状），少数为浆状（纤维素酯不溶解时形成的悬 浮液）。

尽管受到合成流变改进剂的竞争，纤维素衍生物仍然是“增稠剂”的主力，主要用于各类 水性涂料的生产。

主要类别为： • • • • • 纯纤维素（干基纯度大约 95-98%，未使用聚合物添加剂改性） 改性纤维素（聚合物改性，以便引入新的功能） 缔合纤维素（引入疏水基团） 表面处理纤维素（添加乙二醛以延长水解时间） 混合纤维素产品非缔合纤维素产品 非缔合纤维素产品(纯纤维素)生产和销售的多为粉末，颗粒细微，或标准大小， 少数为片状，有些经过了表面处理，自从上个世纪 50 年代以来，它是最早进入涂料市场的流变改进 剂。

所有的纤维素酯产品都是基与纤维素原料的，这种天然聚合物是环境中来源最为广泛的，例如木浆、 或者化学脱脂棉。

脱脂棉的分子量最高，天然的纤维素不溶于水，必须通过改性才能成为水溶性的。

所有纤维素产品都有取代度指标， 指每个脱水葡萄糖单元上被取代的羟基数量， （理论值最高为 3） ， 取代度低，水溶性好。

纤维素还有聚合度（和溶液的粘度直接相关）、取代集团、取代均匀性等等 多个指标。

总体来说，纤维素产品按照不同标准，可以分成不同大类: • • • • 离子型，如 CMC，或非离子型，比如所有剩余产品，HEC, EHEC, MC(MHEC，MHPC) 还 有 HPC. 溶于冷水或热水 , 如 CMC, HEC. 只能溶于冷水， 比如 MC 系列，HEC 等 可以溶于水和一些溶剂 ，如 HPC.一般纤维素产品溶于水，溶液澄清或略有烟雾状，有一定粘度（和品种、浓度有关），为假塑性。

温度越高，粘度越低（MC 是例外，受热形成凝胶） 缔合型纤维素，疏水改性衍生物，包括(HM-EHEC 和 HMHEC)，疏水基团附着在水溶性骨架上。

HM-CD 系列产品分子量更高，其增稠机理为同时具有长链缠绕和疏水缔合。

纤维素产品主要功能: 1) 增稠 (这是第一也是最广为人知的功能，最直观 ，以至于这一类产品常常被称为“增稠剂 ”。

这有一点误导 ，因为这类产品功能还有： • 乳化、分散、稳定、悬浮、链接、流变改进、保护胶体、水分保持、粘结、成膜、表面活化 等等……对于水性涂料应用，增稠和流变的关系非常密切。

2) 涂刷和流平 也是涂料的流变特性。

通常和化学结构以及纤维素分子量有关。

3) 稳定性 ，包括稳定颜料悬浮，无絮凝、无脱水等等…… 4) 水分保持特性可以保持涂料湿膜中的水分，防止底层吸水过快，以便保持较好的流平性能，同时 在涂刷第二层时，有较长干燥时间。

其他应用领域还有：涂料乳化、聚合物乳化悬浮、合成腻子、粘合、印刷油墨以及造纸涂装。

有机蜡类有机蜡是触变形添加剂，主要用于溶剂型涂料，可以提高流动和流平性，防止颜料沉积沉降。

和有 机粘土相比，蓖麻油衍生物和聚氨基改性有机粘土具有更大时间相关性，所以流动流平性更好。

常 见品种有： • 蓖麻油衍生物 (HCO 蜡 )氢化蓖麻油，HCO 蜡，是微粉，必须通过高速分散工艺加入，才能发挥流变改进作用。

其增稠作用 和温度密切相关。

同样，蓖麻油衍生物也必须先润湿、消除团聚、梯级温度分散，才能活化。

聚酯-氨基产品具有自动触变性能，可以用于一般磁漆到高固含量工业维护涂料等多个领域。

目前可以接受到机理是同时存在胶束作用，和长链与颜填料表面对缠绕作用。

由于形成氢键，所以和有机粘土产品可以协同使用。

通常不可用于透明、无色体系。

• 聚氨基类有机蜡聚氨基有机蜡作为流变改进剂，必须先润湿、解团聚、按照梯级温度分散，才能进入活化状态。

聚 氨基有机蜡是 HCO 蜡的氨基改性产品，对溶剂和热适应性更好。

剪切（搅拌）一段时间，可以使结构改变，出现长链缠绕效果，从而减少颜料和填料子载体里面的 运动，减少或消除颜料沉积。

有机粘土类是无机增稠剂，为有机改性层状硅酸盐衍生物，包括多种蒙脱石矿。

. 蒙脱石矿是一大类八面体粘 土矿，常为具有特定离子特性的结晶，表面为负离子，边沿为正离子。

最常见的有机粘土是班脱石和汉克特石。

班脱石包括一大类产品，在法国叫 Montmorillon 矿，在美国叫 Hector 矿或绿坡缕石. 不含铝的汉克特石也叫“假”汉克特石，具有很好形成的胶体能力，为剪切稀释流体，可以在水星 体系里和 CMC、HEC 类纤维素产品协同使用。

有机粘土流变改性剂本身在水性体系中高效，可以协助悬浮、改善涂刷和流平性、提高遮盖力、多 用于建筑涂料、可以和 HEC 一起使用。

通过表面改性，其衍生物可以和溶剂体系相容，对溶剂型涂料渐进性高效增稠、稳定。

有机粘土是 由薄层团聚体组成的胶束，可以作为粉体加入涂料原料，比如和颜料一起分散，或者通过高剪切搅 拌预分散成浆状。

一般需要加入极性溶剂作为分散过程的促进剂。

班脱石 班脱石产品主要是高岭石矿和少量蒙脱石矿组成。

加工时通过挑选粘土矿和工艺条件使产品具有特 定性能。

班脱石结构 典型的班脱石结构由粘土小片构成，小片的两面有长链有机化合物连接。

在充分展开、分散的体系 里，有机粘土小片边沿上的羟基之间形成氢键，组成胶体结构。

有机长链的特性是从粘土小片表面上伸展开，要获得最佳流变改性效果，有机粘土的氢键不能受到 阻碍。

绝大多数情况需要化学促进剂使其完全分层、分散，从而获得最佳流变改性效果。

应用 班脱石流变改进剂对溶剂型涂料油墨有高效增稠效果。

汉克特石 汉克特石是和班脱石结构差不多的粘土矿。

但是表面负电荷更多，由亲水性硅酸盐溶胀型粘土薄层 组成，在水中可以形成三维结构。

机理 汉克特石粘土矿石胶体，各个小片之间存在静电斥力和分子引力，从而形成粘度。

需要充分分散才 能发挥流变效果。

应用 汉克特石粘土产品可以用于水性涂料、油墨和造纸涂装，进行增稠。

ASE 流变改性剂广泛使用的非联合合成增稠剂，碱性溶胀性（或可溶性）乳液。

高分子量丙烯酸流变改性剂，可使涂料配方具有假塑性。

通常为液态，干基浓度 25/30%，易溶，pH 值可变，具有以下特性： • • 良好的低剪切粘度，胶体结构，耐流挂并且长时间稳定。

提高屈服值，耐沉积，耐流挂，耐稀释粘度下降，耐微生物ASE 流变改进剂结构，增稠机理和应用 :ASE 增稠剂推荐用于水性室内室外涂料，适合刷辊施工的结构性水性涂料，通常和纤维素酯配合使 用。

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