水性防水涂料中的助剂应用

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1、水性防水涂料中的助剂应用深圳海川新材料科技有限公司 彭伏德摘 要：本文介绍了水性防水涂料用成膜助剂、增稠剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、增塑剂、防霉杀菌剂、锁水剂等助剂的作用和效果，以及同类产品的作用效果的比较。对助剂选用具有参考作用。关键词：水性涂料 助剂 作用及效果1 概述在防水涂料体系中,助剂的用量相对整个物料来说通常很少 ，一般为配方总量的 1 % 左右。但其作用却很大。它的加入不仅可以避免产生许多涂料储存的缺陷、涂料施工困难及涂膜弊病，同时又可以使防水涂料的生产和施工过程易于控制，而且这些助剂的添加，可以赋予防水涂料一些特殊的功能。因此助剂的涂料不可缺少的组分，它可以改进生产工艺，保持贮

2、存稳定，改善施工条件，提高产品质量。合理正确选用助剂可降低成本，提高经济效益，它是水基防水涂料的重要组成部分。2 助剂的功能与应用水性防水涂料中常用的助剂有：成膜助剂、增稠剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、增塑剂、防霉杀菌剂、锁水剂等。2.1 成膜助剂成膜助剂又称凝聚剂、聚结剂，通常为高沸点溶剂。成膜助剂在涂膜形成后慢慢挥发掉。作为高聚物乳液粒子是憎液性的， 其不会被连续相水溶解或溶涨。但疏水性较强的成膜助剂会溶胀乳液粒子。在亲水的配方中， 涂料涂刷后，成膜助剂要到水蒸发到一定程度时才进入乳液粒子，此时乳液粒子开始聚集，溶涨， 变形，成膜。在相对疏水的配方中一定要控制乳液的转相时间， 随着 PVC

3、的降低，固体份涂料提高， 成膜助剂的用量加大， 其危险性作用也大。因为疏水物质处在较高态势时，所使用的乳液又是疏水性强的乳液， 成膜助剂就容易进入胶粒并会使胶粒溶涨。如果在储存期内发生这种现象， 就会造成粘度上升， 甚至破乳胶化。这不同于无机物的絮凝胶化。无机物的胶化， 后增稠， 还可以兑水降级使用， 只是反粗， 光泽，对比率下降， 流平变差等。这也不同于溶剂型漆，其在溶涨胶化发生后， 可再次研磨分散， 然后降级使用。破乳胶化是不可逆的， 其导致涂料报废。如果在施工时，温度过高，湿度过低， 或基材吸水量过高等因素导致的漆膜干燥速度过快， 在辊刷过程中就有可能出现由破乳产生的胶粒，这将影响涂膜性

4、能。水性涂料成膜过程，见图 1：图1 水性涂料成膜过程示意图为避免在加入乳液后再加成膜助剂造成胶化， 一般都在打浆完成后加入成膜助剂。用于疏水配方的浆料制备，疏水改性分散剂量较高， 此时的浆料疏水性较强， 在浆料固体分较高的情况下，成膜助剂的加入也会造成胶化。浆料疏水改性的程度必须加以控制， 必要时，要选用适当的润湿剂如 H306 进行屏蔽。在较亲水的体系中，即使是中、低 PVC， 缔合型增稠剂控制低剪粘度的能力一般也较差。大量使用水合型增稠剂由会降低涂膜的耐湿擦性和流平性。此时，单纯着眼于选择增稠剂已不能奏效。尝试对无机胶体进行疏水改性可大大改善缔合效果。由此改变了涂料的开罐效果。在中高 P

5、VC 防水涂料中， 乳液含量较低，即使假塑性缔合性增稠剂可以提高涂料的各种粘度，但脱水收缩现象严重， 造成严重的分层现象。加入部分牛顿型的缔合性增稠剂，因乳液量低，其缔合效果也难于奏效。此时尝试对胶体进行改性， 减少假塑性缔合型增稠剂的量，拼入一定量的牛顿型增稠剂，大大改善了涂料的储存和施工性能。2.2 增稠剂水性防水涂料以水作为分散介质 , 粘度通常都较低 , 在立面墙壁上施工会发生流挂现象。为了使涂料具有适当的粘度以改善其施工性能、流平性能及贮存稳定性, 常需要加入一定量的增稠剂。在制备浆料时 , 增稠剂的加入使研磨浆稠度增加 , 加强了剪切作用 , 有利于颜填料的分散。防水涂料要起到良好

6、的防水效果 , 通常要求干膜厚度达到 1. 5 2. 0mm , 因此 , 只有涂料具有一定的粘度和稠度 , 才能保证每次涂刷的厚度达到 0. 5mm 左右。常用的增稠剂有四类 : 纤维素醚、聚丙烯酸酯、缔合型增稠剂和无机增稠剂。最常用的纤维素醚类增稠剂为羟乙基纤维素 (HEC) 。根据粘度的不同 , 有不同的规格。 HEC 为粉末状水溶性产品 , 属非离子型增稠剂 , 它的增稠效果好 , 耐水、耐碱性一般 , 缺点在于较易长霉、腐败 , 流平性较差。聚丙烯酸酯增稠剂为羧基含量较高的丙烯酸酯共聚物乳液 , 其最大的特点是抗霉菌侵袭性好。这类增稠剂在 pH 为 8 10 的时候 , 成溶胀状态

7、, 使水相粘度增高 ; 但 pH 大于 10 时 , 溶于水 , 失去增稠作用。因此对 pH 值有较大的敏感性 , 如 Thickener ASE 1135。目前国内防水涂料最常采用的 pH 值调节剂为氨水和有机胺 Consprit 950 , 因此采用该类增稠剂时 ,如果使用氨水中和，随着氨水的挥发 ,pH 值漂移会降低 , 其增稠效果也会降低。最好使用有机胺中和 PH 值稳定性好；1135 的分子量分布很窄，储存稳定性很好，不像其他 ASE 类增稠剂后增稠严重，同时 1135施工的抗飞溅性也很好。Thickener ASE 1135 在不同PH值下粘度变化不大，但是其中剪切粘度跟其它HAS

8、E 产品接近，也就是说1135在防水涂料体系中具有很好的抗飞溅性和储存稳定性。缔合型增稠剂具有其他类型增稠剂不同的增稠机制 , 大多数的增稠剂都是通过水合和形成在体系中的弱凝胶结构而带来粘度的。但缔合型增稠剂象表面活性剂一样 , 分子中既有亲水基团也有疏水基团 , 亲水基团可水合溶胀使水相增稠 , 疏水端基可与乳液粒子、颜料粒子表面改性的疏水官能团相缔合形成网络结构，提高防水效果和储存稳定性。Thickener HASE 640 是缔合型疏水改性碱溶胀增稠剂，既可以对水分子产生氢键缔合增稠，又可以对乳液或者其它疏水官能团产生缔合。Thickener PU 3329是高触变性聚氨酯缔合型增稠剂，

9、可以提高防水涂料的高触变性和低剪粘度。Thickener PU 3380是高分子基星状结构聚氨酯缔合型增稠剂，可以提高防水涂料中高剪切粘度。Thickener PU 3322是牛顿型聚氨酯流变剂，主要提高防水涂料的ICI 粘度，提高漆膜的丰满度。在中低PVC疏水配方中， 假塑性缔合性增稠剂很难加入，或加量很少，这不是经济性的标志，这只会形成假稠。最终导致脱水收缩，分层。通常缔合性增稠剂因表面活性剂的温度敏感性，无屈服值等特点，容易产生粘度不稳定。此时更要根据实际情况选用合适的增稠剂，要确保有均匀的网络，就要保证有足够的添加量！ 使用牛顿型缔合性增稠剂3322，0.8-1.5%是较为合理的用量。

10、无机增稠剂以膨润土为代表。通常水性膨润土吸水膨胀后形成触变性的凝胶矿物 , 吸水后体积为原体积的好几倍。它不但起到增稠作用 , 而且还能防沉、防流挂、防浮色发花 , 其增稠效果要好于同样用量的碱溶胀丙烯酸类和聚氨酯类增稠剂。除此之外 , 它还具有广泛的 pH 适应性 , 良好的冻融稳定性和生物稳定性。由于不含水溶性表面活性剂 , 干膜中的微细粒子有阻止水分迁移、扩散作用 , 能增强涂膜的耐水性等特点。 Thickener 340 为惰性凹凸棒土的凝胶粉末，研磨成细微的粉末，能在离子和非离子溶液形成凝胶，以提供防水涂料具有触变的增稠和提高悬浮抗沉降性，耐霉变性和对PH值的不敏感性比其它水合型增稠

11、剂效果要好，并且存储稳定性也很好。有机类的增稠剂均有水溶性或水溶胀性 , 在成膜后残留在涂层中 , 对涂料的耐水性带来了不良影响。因此 , 考虑到防水涂料功能的特殊性 , 在保证涂料增稠效果的前提下应尽可能少用有机增稠剂 , 而多采用耐水效果较好的膨润土系列无机增稠剂 Thickener 340。2.3 润湿剂和分散剂使用于防水涂料中的颜料 , 无论是着色颜料还是体质颜料 , 都是由数百个到数千个原基粒子凝聚起来的二次粒子组成的。润湿分散剂的作用就是使颜填料中的二次粒子离解成原基粒子，并使其原基颗粒不在复聚。在防水涂料中颜填料的分散稳定包括润湿、分散和稳定三个过程。分散剂在防水涂料体系必须使用

12、疏水改性羧酸铵盐缔合型分散剂，也就是说疏水改性分散剂的亲水官能团吸附在颜填料的原基颗粒表面，疏水的官能团相互之间缔合、或者疏水官能团跟乳液胶束或者其它疏水基团缔合形成一个空中网状结构，一方面提高防水涂料的储存稳定不易分层、不易结块复聚，另一方面可以提高防水涂料的防水效果，也就是涂膜粒子均匀分布起到很好的防水效果。Dispersant CM136、CM139、280、5050A 、2100 等产品都是具有提高防水涂料的储存稳定和防水效果的缔合型疏水分散剂。润湿剂是结构中带有亲水基、亲油基两个基团的表面活性剂 , 它可降低液体和固体表面之间的界面张力 , 使固体表面易于为液体所湿润 , 使胶乳与颜

13、料表面得以充分接触。提高分散效率，缩短分散时间，同时润湿剂对调色的展色性也有很大的帮助，解决防水涂料体系浮色发花现象。Wet 2105 是一个低泡零 VOC 不含 APEO 环保的润湿剂，在零下 10 度以上都是液态，操作方便，表面张力常温是 27 达因，具有极强极快的润湿效果，HLB 值 12 左右，对于解决防水涂料的浮色发花具有很重要作用。Wet 3010 是一个环保型展色剂，同时也是一个抗静电助剂，对于解决防水涂料了浮色发花有很大帮助。浮色发花现象通过润湿剂、展色剂解决问题色差是涂膜内的颜料分层现象，不同的沉降速率导致了这种现象。花斑是涂膜中颜料的无规分散形成的色斑。贝纳尔德漩涡导致了这

14、种现象2.4 消泡剂防水涂料中包含了许多表面活性剂 , 如胶乳中的乳化剂、涂料中的增稠剂、润湿剂、分散剂等 , 它们都有起泡和稳泡倾向。而在防水涂料的涂布过程中 , 起泡将干扰施工的正常进行以及涂膜的质量 , 涂膜渗水都是从最薄弱的地方开始的。显然涂膜中气泡的增加 , 将会降低涂料的防水性能。因此，防水涂料中必须添加消泡剂。消泡剂可以润湿渗透到有表面活性物质所形成的薄层中 , 通过其不相容性与该系统反应 , 降低泡沫沫壁的表面张力 , 破坏泡沫薄层的稳定性 , 形成表面张力差，利用气压差将泡沫破了从而达到消泡的目的。目前 , 比较常用的消泡剂主要由三大类 : 磷酸酯类消泡剂、矿物油类消泡剂和有

15、机硅类消泡剂。磷酸酯类的磷酸三丁酯在低档防水涂料中使用 , 但它的抑泡效果较差 ; 矿物油类消泡剂如 Defoamer 121、 131、112、126、1135 等相容性和持久性比较好，它们的消泡效果要低于有机硅类 ; 有机硅类消泡剂是由聚醚和烷基链改性的聚硅氧烷组成如 1155、195、1389 等 ,以及高分子基别星状结构聚硅氧烷组成如 Defoamer 363、334、5845 等，目前防水涂料消泡的困难：体系含有较高量的润湿剂；低 PVC，而且选用了含高 CMC 乳化剂的乳液 ；粘度较高；制漆和施工设备剪切力较高，引气较多；施工时兑入较多的水，使消泡剂的分散性降低；深色涂料兑入较浓的

16、色浆，其含有较多的表面活性剂；涂膜干燥速度太快等因素造成消泡难。高分子基星状消泡剂对基材有一定的润湿性，减少了润湿剂的用量，好的分散性，较细的颗粒使其有极快的破泡速度，有助于低 VOC 快干漆的快速脱气，可控的与水的相容，有效地避免了兑水后形成的缩孔和鱼眼，对光泽的影响较小，改善了对有机颜料的展色性，矿物油/动植物油不是必要的成分，在水性工业漆中不会形成油斑高效消除大泡和微泡；高分子基星状消泡剂具有快速破泡、贮存无分层、不含 APEO (烷基酚聚氧乙烯醚型)、无排放/低 VOC、低气味、极好的相容性等优势。泡沫种类湿 泡 干 泡Defoamer A110在醋丙体系中具有防水涂料体系良好的破泡、抑泡效果，A110、148、1098在醋丙体系防水涂料体系中具有良好的相容性。2.5 增塑剂低温柔韧性是检测防水涂料性能的一项重要指标 , 而该指标由防水涂料所采用胶乳的玻璃化转变温度 ( T g ) 确定。当外界温度高