涂料中的助剂对于提高涂料性能至关重要,其中增稠剂是一种常用的流变助剂。增稠剂不仅可以使涂料增稠,防止施工中出现流挂现象,还能赋予涂料优异的机械性能和贮存稳定性。对于黏度较低的水性涂料来说,增稠剂尤为重要。
目前市场上可选用的增稠剂品种很多,主要包括无机增稠剂、纤维素类、聚丙烯酸酯和缔合型聚氨酯增稠剂四类。
无机增稠剂是一类吸水膨胀而形成触变性的凝胶矿物,常用的有膨润土、凹凸棒土、硅酸铝等。
纤维素类增稠剂的种类较多,包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等,其中羟乙基纤维素是最常用的。
聚丙烯酸酯增稠剂可以分为水溶性的聚丙烯酸盐和丙烯酸、甲基丙烯酸的均聚物或共聚物乳液增稠剂。这种增稠剂需要用碱或氨水中和至pH8~9才能达到增稠效果,也称为丙烯酸碱溶胀增稠剂。
缔合型聚氨酯增稠剂是近年来新开发的一种增稠剂。
纤维素类增稠剂具有高效的增稠性能,尤其对水相的增稠效果显著。它们对涂料配方的限制较少,应用广泛,并且可在较大的pH范围内使用。然而,纤维素类增稠剂的流平性较差,在辊涂时容易产生飞溅现象,稳定性也不太好,容易受微生物降解等影响。此外,研究表明,增稠剂的相对分子质量增加,乳胶涂料的飞溅性也增加。纤维素类增稠剂的相对分子质量较大,因此容易产生飞溅,并且由于纤维素的亲水性较好,会降低涂料漆膜的耐水性。
聚丙烯酸类增稠剂具有较强的增稠性能和良好的流平性,生物稳定性也较好。然而,它们对pH值较为敏感,耐水性不佳。
缔合型聚氨酯类增稠剂在剪切力的作用下会发生破坏,从而降低黏度,当剪切力消失时,黏度又可以恢复,这有助于防止施工过程中出现流挂现象。此外,缔合型聚氨酯增稠剂的黏度恢复具有一定的滞后性,有利于涂膜的流平。相比前两类增稠剂,聚氨酯增稠剂的相对分子质量较低,不会导致飞溅。聚氨酯类增稠剂分子上同时具有亲水和疏水基团,疏水基团与涂膜的基体有较强的亲合性,可以增强涂膜的耐水性。此外,由于乳胶粒子参与了缔合,不会产生絮凝,因此可以使涂膜光滑,具有较高的光泽度。
使用缔合型聚氨酯增稠剂时,需要充分考虑各种因素对增稠性能的影响,不要轻易更换涂料所用的乳液、消泡剂、分散剂、成膜助剂等。
无机增稠剂具有增稠性强、触变性好、适应范围广、稳定性好等优点。然而,由于膨润土是一种无机粉末,具有较好的吸光性,会明显降低涂膜表面的光泽,起到类似消光剂的作用。