乳膠漆絮凝分水和浮色發(fā)花控制

中國新型涂料網(wǎng)訊：
       乳膠漆在儲存過程中常出現(xiàn)絮凝分水和浮色發(fā)花現(xiàn)象,影響涂料的開罐效果、流平性、遮蓋率、色澤、涂層光澤、附著力和耐水耐堿性，造成該現(xiàn)象的因素很多，涂料原材料如乳液、顏填料、潤濕分散劑、增稠劑等以及配方和生產(chǎn)工藝都會對其產(chǎn)生影響。

       沉降的Stock定律

       顏填料的沉降速度與研磨細度成倍數(shù)關系，與顏料密度成正比，隨體系粘度增加而下降。實際沉淀體系更為復雜，顏填料不一定是球型的,顏料與顏料、乳液、潤濕分散劑、增稠劑等相互影響，尤其是體系絮凝使沉降速度大幅度增加。 造成體系絮凝的常見因素有，原材料的不相容性，如分散劑與乳液、增稠劑的不匹配,羥乙基纖維素與締合型增稠劑的不匹配,締合增稠劑的添加量過多或過少,尤其是乳膠漆中的乳液是熱力學不穩(wěn)定體系,易受到多種外界因素的影響而絮凝和聚結。

       未穩(wěn)定顏料分散體的絮凝速率 

       顏料絮凝速率隨體系粘度升高而下降,隨粒子數(shù)增加而加快。粒子之間的相互作用決定于電磁力(吸引)、靜電力(排斥)和空間位阻(排斥)、顏料的粒徑、雙電層厚度、保護基團或保護層決定顏料之間的聚集和分散。

       絮凝是指分散相質(zhì)點相互聚集形成三維堆聚體，但質(zhì)點間不發(fā)生聚結，仍存在分界面的過程。絮凝增大了質(zhì)點的表觀尺寸，無疑將加速沉降或乳析，并且絮凝是聚結的前奏。

       在乳液體系中增加電解質(zhì)濃度，特別是反離子價數(shù)，則雙電層的厚度減小，質(zhì)點間靜電排斥勢能下降，導致Gmax顯著下降，液珠將易于發(fā)生不可逆絮凝。這就是為什么加入電解質(zhì)會使離子型表面活性劑穩(wěn)定的乳狀液絮凝乃至破乳的原因。

非離子表面活性劑的吸附不產(chǎn)生靜電排斥力，但當質(zhì)點相互靠近時，吸附膜的交疊將產(chǎn)生位阻排斥效應。這一效應起到了類似于靜電排斥力的作用，防止了液珠的不可絮凝。因此說吸附膜是防止絮凝的主要屏障。絮凝的液珠之間仍隔有一層液膜。若此液膜破裂，則液珠將合并成更大的液珠，這一過程即為聚結。聚結的最終結果是油、水完全分成兩相。

       成膜助劑是幫助乳液成膜的物質(zhì)，一般是油性的，只有少量溶于水，大量存在于乳膠顆粒中。成膜助劑過量使用，則使乳膠粒子破乳。因此，需要添加一定量的表面活性劑，在液相中形成膠束容納成膜助劑。同時表面活性劑會占據(jù)聚合物表面沒有被乳化劑包圍的空隙，使成膜助劑不能大量順利地進入乳膠中，避免乳膠破乳，阻止凝膠的產(chǎn)生。

       流變改性劑會與顏填料粒子相吸附而產(chǎn)生絮凝，可以通過用水稀釋的方法來改善。用水稀釋流變改性劑，盡量使乳膠粒子不發(fā)生或少發(fā)生由于局部流變改性劑濃度過高而產(chǎn)生的局部乳膠破乳，發(fā)生絮凝。因為流變改性劑與乳膠粒子發(fā)生吸附而使液相流動受阻，改變流體的流變性。如果局部濃度過高，它們會拉動乳膠粒子靠近，產(chǎn)生互相擠壓而使乳膠粒子破乳。

       為減少乳膠漆中的凝膠微粒，可采取如下方法：

      （1）在乳液加料過程中，要使攪拌器處于中低速度，避免過度剪切造成乳液破乳；

      （2）在調(diào)漆之前加入一定量的表面活性劑，以保護乳膠粒子不至于破乳；

      （3）增稠劑應用水稀釋后加入(一些聚氨酯增稠劑用醇醚溶劑稀釋)； 

      （4）成膜助劑應在乳液之前慢慢加入，也可以把部分成膜助劑加入制漿階段。

       采用HEC時，有時會發(fā)生上層分水現(xiàn)象，這是因為纖維素分子吸附弱，極容易被漆中的潤濕劑、乳液中的表面活性劑等所置換，游離于水相中。應根據(jù)體系選擇羥乙基纖維素分子量和添加量，增稠劑線團的流體動力學直徑應該不超過包圍分散相的連續(xù)相的平均層厚度，分子量過大會使粘合劑和顏料顆粒發(fā)生絮凝；增稠劑的添加量應低于臨界濃度C*（按馬克·豪文方程C*=2.5/「η」),以避免過度重疊或纏結；采用HEC的分子量較高、添加量過多并同時使用疏水性強的締合增稠劑，極易造成乳膠漆的快速絮凝分水。

較多的潤濕劑，一方面使顏填料解絮凝，另一方面降低了增稠劑的吸附作用，使增稠劑分子更易于游離，最終造成分層。

       締合型增稠劑分子吸附在一個以上的乳液粒子上，發(fā)生架橋現(xiàn)象，因為增稠劑寧可吸附在乳液粒子上而不在水中連接。在低增稠劑濃度下，沒有足夠的增稠劑與所有的粒子之間形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡，當加入了更多的增稠劑時，更多的粒子就與絮凝體連在一起，當增稠劑的量已能滿足所有的粒子，這時增稠劑-增稠劑分子在水中的開始連接。當把表面活性劑機加入處于架橋絮凝的絮凝體之中時，增稠劑就會從乳液粒子上解吸下來，成游離態(tài)，形成水相連接。在架橋絮凝區(qū)域，有絮凝體，還有處于布朗運動的游離乳膠粒子，絮凝體包裹著顏料粒子發(fā)生沉降，上層為水和乳膠粒子混合體。當體系中應用較大量的締合型增稠劑時，一定量的表面活性劑會導致締合型增稠劑完全從乳液粒子上解吸下來，非吸附的增稠劑使乳液粒子通過體積限制過程出現(xiàn)絮凝，在完全解吸情況下，需要大量增稠劑才能造成絮凝，這是由于聚氨酯類增稠劑的分子量較低、主鏈更為柔韌。在體積限制區(qū)域出現(xiàn)絮凝時，漆樣表現(xiàn)為一個絮凝體和清液組成的兩相體系，在清液中不存在乳液粒子。

       假塑性較弱的締合增稠劑與苯丙、純丙乳膠粒子締合作用較弱，較高用量下也不會產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象，同時獲得適宜的中高剪切粘度和良好的涂刷性。