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水性涂料以水作為溶劑或者分散介質(zhì)，同時(shí)也需要其他助劑的協(xié)助才能達(dá)到良好的產(chǎn)品性能。常見(jiàn)的水性涂料助劑主要有：

• 濕潤(rùn)分散劑

• 消泡劑

• 增稠劑

• 成膜助劑

• 其它助劑

今天就來(lái)介紹一下水性涂料助劑的研究和使用。

水性涂料用濕潤(rùn)劑分陰離子型和非離子型。

濕潤(rùn)劑和分散劑配合使用能取得理想的結(jié)果。濕潤(rùn)劑的用量一般為千分之幾。其負(fù)作用是起泡和降低涂膜的耐水性。

濕潤(rùn)劑的發(fā)展趨勢(shì)之一是逐步取代聚氧乙烯烷基（苯）酚醚（APEO或APE）類濕潤(rùn)劑，原因是其導(dǎo)致大白鼠雄性激素減少，干擾內(nèi)分泌等。在乳液聚合時(shí)，聚氧乙烯烷基（苯）酚醚被廣泛用作乳化劑。

雙胞表面活性劑也是新發(fā)展。它是由間隔基連接的兩個(gè)雙親分子。雙胞表面活性劑*顯著的特點(diǎn)是臨界膠束濃度（CMC）比其“單胞”表面活性劑低一個(gè)多數(shù)量級(jí)，其次是高效。

1.2分散劑

乳膠漆用分散劑分為四大類：磷酸鹽類分散劑、多元酸均聚物分散劑、多元酸共聚物分散劑和其他類分散劑。

磷酸鹽類分散劑中用得*多的是聚磷酸鹽，如六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉、三聚磷酸鉀（KTPP）和焦磷酸四鉀（TKPP）。其作用的機(jī)理是通過(guò)氫鍵和化學(xué)吸附，起靜電斥力穩(wěn)定作用。其優(yōu)點(diǎn)是用量低，約0.1%左右，對(duì)無(wú)機(jī)顏料和填料分散效果好。但也存在不足之處：一是隨著PH值和溫度的升高，多聚磷酸鹽容易水解，造成長(zhǎng)期貯存穩(wěn)定性不良；二是多聚磷酸鹽在乙二醇、丙二醇等二醇類溶劑中不完全溶解，會(huì)影響有光乳膠漆的光澤。

磷酸酯分散劑是單酯、雙酯、殘余醇和磷酸組成的混合物。磷酸酯分散劑能穩(wěn)定顏料分散體，包括活性顏料，如氧化鋅。在有光涂料配方中，能提高光澤和擦凈性。不同于其他濕潤(rùn)分散劑，加入磷酸酯分散劑不影響涂料的KU和ICI粘度。

近些年來(lái)，分散劑的研究克服了高分子量會(huì)產(chǎn)生絮凝的問(wèn)題，向高分子量發(fā)展是其趨勢(shì)之一。

通過(guò)酸堿作用或氫鍵作用，氨基對(duì)許多顏料都有很好的親和力。以氨基丙烯酸為錨固基的嵌段共聚分散劑得到重視。

傳統(tǒng)水性涂料消泡劑品種很多，一般分為三大類：礦物油類消泡劑、聚硅氧烷類消泡劑和其他類消泡劑。

礦物油類消泡劑使用比較普遍，主要用于平光和半光乳膠漆中。

聚硅氧烷類消泡劑表面張力低，消泡和抑泡能力強(qiáng)，不影響光澤，但使用不當(dāng)時(shí)，會(huì)造成涂膜縮孔和重涂性不良等缺陷。

傳統(tǒng)水性涂料消泡劑以與水相不相容而達(dá)到消泡目的的，因此容易產(chǎn)生涂膜表面缺陷。

近幾年，開(kāi)發(fā)了分子級(jí)消泡劑。這種消泡劑是將消泡活性物質(zhì)直接接枝在載體物質(zhì)上形成聚合物。該聚合物分子鏈上帶有濕潤(rùn)作用的羥基，消泡活性物質(zhì)分布在分子四周，活性物質(zhì)不易聚集，與涂料體系相容性良好。

另?yè)?jù)報(bào)道，這種分子級(jí)消泡劑是以超接枝星形聚合物作為不相容表面活性劑，在水性涂料應(yīng)用中取得很好結(jié)果。

增稠劑有多種多樣，目前常用的是纖維素醚及其衍生物類增稠劑、締合型堿溶脹增稠劑（HASE）和聚氨酯增稠劑（HEUR）。

3.1、纖維素醚及其衍生物

羥乙基纖維素（HEC）是1932年由Union Carbide公司首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的，至今已有70多年的歷史了。目前，纖維素醚及其衍生物類增稠劑主要有羥乙基纖維素（HEC）、甲基羥乙基纖維素（MHEC）、乙基羥乙基纖維素（EHEC）、甲基羥丙基纖維素（MHPC）、甲基纖維素（MC）和黃原膠等，這些都是非離子增稠劑，同時(shí)屬于非締合型水相增稠劑。其中在乳膠漆中*常用的是HEC。

疏水改性纖維素（HMHEC）是在纖維素親水骨架上引入少量長(zhǎng)鏈?zhǔn)杷榛瑥亩蔀榫喓闲驮龀韯?。其增稠效果可與分子量大得多的纖維素醚增稠劑品種相當(dāng)。它提高了ICI粘度和流平性，降低了表面張力，如HEC的表面張力約為67mN/m，HMHEC的表面張力為55-65mN/m。

3.2、堿溶脹型增稠劑

堿溶脹增稠劑分為兩類：非締合型堿溶脹增稠劑（ASE）和締合型堿溶脹增稠劑（HASE），它們都是陰離子增稠劑。非締合型的ASE是聚丙烯酸鹽堿溶脹型乳液。締合型HASE是疏水改性的聚丙烯酸鹽堿溶脹型乳液。

3.3、聚氨酯增稠劑和疏水改性非聚氨酯增稠劑

聚氨酯增稠劑簡(jiǎn)稱HEUR，是一種疏水基團(tuán)改性的乙氧基聚氨酯水溶性聚合物，屬于非離子型締合增稠劑。HEUR是由疏水基團(tuán)、親水鏈和聚氨酯基團(tuán)三部分組成。疏水基團(tuán)起締合作用，是增稠的決定因素，通常是油基、十八烷基、十二烷苯基、壬酚基等。親水鏈能提供化學(xué)穩(wěn)定性和粘度穩(wěn)定性，常用的是聚醚，如聚氧乙烯及其衍生物。HEUR分子鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)聚氨酯基團(tuán)來(lái)擴(kuò)展的，所用聚氨酯基團(tuán)有IPDI、TDI和HMDI等。締合型增稠劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是疏水基封端。但有些市售HEUR兩端疏水基取代度低于0.9，*好的也只1.7。應(yīng)嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，以獲得分子量分布窄的和性能穩(wěn)定的聚氨酯增稠劑。大多數(shù)HEUR是通過(guò)逐步聚合法合成的，因此市售HEUR一般是寬分子量的混合物。

除了上面介紹的線性締合型聚氨酯增稠劑，還有梳狀締合聚氨酯增稠劑。所謂梳狀締合聚氨酯增稠劑是指每個(gè)增稠劑分子中間還有垂掛的疏水基。

疏水改性氨基增稠劑（hydrophobically modified ethoxylated aminoplast thickener—HEAT）將特種氨基樹(shù)脂變成可接4個(gè)封端疏水基，但這四個(gè)反應(yīng)點(diǎn)的活性是不一樣的。在正常的疏水基加量時(shí)，也只有2個(gè)接上封端疏水基，這樣合成的疏水改性氨基增稠劑和HEUR沒(méi)有多大區(qū)別。若加入較多的疏水基，如達(dá)8%，調(diào)節(jié)反應(yīng)條件，可生產(chǎn)出具有多個(gè)封端疏水基的氨基增稠劑。當(dāng)然，這也是一種梳狀增稠劑。這種疏水改性氨基增稠劑能防止配色時(shí)，由于加入色漿，帶入大量表面活性劑和二醇類溶劑，而造成涂料粘度下降問(wèn)題。原因是強(qiáng)疏水基能阻止解吸，以及多疏水基有強(qiáng)締合作用。

疏水改性聚醚增稠劑（HMPE）疏水改性聚醚增稠劑的性能與HEUR相似，它的增稠機(jī)理是既有氫鍵的作用，也有端基的締合作用。與一般增稠劑比較，它的防沉降和抗流掛性能好。根據(jù)端基的不同極性，改性聚脲增稠劑可分為三種：低極性聚脲增稠劑、中極性聚脲增稠劑和高極性聚脲增稠劑。前二種用于溶劑型涂料增稠，而高極性聚脲增稠劑既可用于高極性溶劑型涂料中，也可用于水性涂料增稠。

盡管成膜助劑對(duì)乳膠漆的成膜有很大作用，但成膜助劑是有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境是有影響的，所以發(fā)展的方向是環(huán)境友好型的有效成膜助劑。

一是降低氣味。

二是降低揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）。在歐洲，VOC是指那些沸點(diǎn)等于或低于250℃的化學(xué)物質(zhì)。沸點(diǎn)超過(guò)250℃的那些物質(zhì)不歸入VOC的范疇，所以使成膜助劑向高沸點(diǎn)發(fā)展。

三是低毒、安全、可接受的生物降解性。

四是活性成膜助劑。丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙基酯（DPOA）是不飽和的可聚合有機(jī)物，均聚物Tg=33℃，無(wú)氣味。

在較高Tg值的乳膠漆配方中，不需成膜助劑，而加DPOA，并加入少量催干劑，如鈷鹽。DPOA就可降低成膜溫度，使乳膠漆在室溫成膜。但DPOA不揮發(fā)，不僅環(huán)境友好，而在催干劑作用下進(jìn)行氧化自由基聚合，增加了涂膜的硬度、抗粘性和亮度。因此，DPOA被稱為活性成膜助劑。

其他助劑

5.1納米TiO2光催化劑

納米TiO2光催化劑一般采用銳鈦型TiO2。它不僅具有良好的抗菌作用，而且能凈化空氣和降解有機(jī)物。其原理是：銳鈦型TiO2是半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度為3.2eV，只有大于3.2eV的光子，即波長(zhǎng)小于388nm的紫外光，才能將價(jià)帶中的電子激發(fā)至導(dǎo)帶，從而在導(dǎo)帶形成帶負(fù)電的高活性電子，在價(jià)帶產(chǎn)生帶正電的空穴。高活性電子可將吸附在TiO2表面的OH-和H2O分子氧化成羥基自有基·HO，而吸附或溶解在TiO2表面的O2則易被帶正電的空穴俘獲形成·O2-?！O和·O2-的氧化能都在5OOKJ/mol以上，這就是納米TiO2光催化劑具有良好的抗菌、凈化空氣和降解有機(jī)物的原因。

但納米TiO2光催化劑在涂料中使用還存在如下一些問(wèn)題需要解決。

• ·HO和·O2-在抗菌、凈化空氣和降解有害有機(jī)物的同時(shí)，也降解涂料組分，包括樹(shù)脂和顏料，這就牽涉樹(shù)脂的選擇和如何解決配色問(wèn)題。

• 陰天、雨天、室內(nèi)和晚上幾乎沒(méi)有紫外光，其抗菌、凈化空氣和降解有機(jī)物的性能受到很大影響?，F(xiàn)在正在通過(guò)摻雜，降低激發(fā)能，使其可采用可見(jiàn)光。

• 納米TiO2的分散并保持穩(wěn)定。

5.2負(fù)離子涂料添加劑

據(jù)報(bào)道，負(fù)離子涂料添加劑的主要成分是負(fù)離子素，將其添加劑加入涂料后，該涂料能不斷釋放出負(fù)離子，從而改善空氣質(zhì)量。

5.3水性催干劑

隨著涂料水性化的發(fā)展，水性催干劑的研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用也在穩(wěn)步進(jìn)行。