涂料用助剂介绍.doc

涂料用助剂 徐宗器(上海市涂料研究所) 前言不同用途和不同品种的涂料需要有不同的配方。要使配制出来的涂料能满足用户提出的使用要求，不仅要求选择合适的各种涂料组分，而且要求这些组分之间有合适的配比。本讲座的目的就是向读者提供有关涂料配方的一些基础知识和原则，並以木材、建筑、塑料和钢铁制品用涂料的一些典型配方为例，向读者介绍常用涂料的配方设计方法。本讲座中所例举的配方大都经过实践的考验，有相当的实用价值，可供读者参考。本刊1985年第4期“涂料用溶剂”一文即为本讲座的第一讲。第二讲为涂料用助剂，第三讲为基料的颜料载负能力和颜料体积浓度，第四讲至第七讲分别为木材、建筑、塑料和钢铁等金属制品用涂料的配方。本讲座中关于涂料配方中的四个基本组分，即树脂、颜料、溶剂和助剂，仅讲述溶剂和助剂两部分。因为有关树脂和颜料的内容在涂料书刊中介绍较多、限于篇幅，本讲座中就不再介绍了。常用的涂料一般由基料树脂、颜料、溶剂和助剂四种组分所组成。其中助剂的用量通常较小，约为涂料总重量的0.01—5％。由于它们的用量小，其作用往往为某些涂料配方者所忽视。其实它们对提高涂料的各种性能如贮存性能、施工性能、成膜性能和涂膜性能有很显著的影响。在不少情况下，甚至是必不可少的。我国涂料产品的质量与国外先进产品所存在的差距，除了树脂、颜料、溶剂的品种质量上的问题之外，很多是由于未采用性能优良的涂料助剂之故。因此了解涂料用助剂的知识，在设计配方时选用合适的助剂是十分重要的。涂料用助剂就其在涂料中的作用来分有很多种类，如影响涂料的粘度特性的增稠剂，影响涂料的贮存性能的颜料防沉淀剂、防结皮剂，影响涂料成膜性能的催干剂、成膜聚结剂，影响涂料施工性能的触变剂、流平剂，影响涂膜性能的增塑剂、防霉剂、紫外线吸收剂、消光剂等等，品种繁多，不胜枚举。本文限于篇幅，仅择要介绍之。一、增塑剂增塑剂的作用是增加涂膜的柔软性。对于某些本身是脆性的涂料基料来说，要获得具有较好的柔软性和其它机械性能的涂膜，增塑剂是必不可少的。增塑剂通常是低分子量的挥发度很小的有机化合物，但某些聚合物树脂也可用作增塑剂(也称增塑树脂)，如醇酸树脂常用作氯化橡胶和硝酸纤维素涂料的增塑树脂。无论是增塑剂还是增塑树脂都必须与被增塑的树脂有较好的混容性。增塑剂应当毒性低微，在增加涂膜柔韧性的同时应当尽可能小地降低涂膜的硬度，也不应当使涂膜发生变色，尤其是涂膜在户外使用时要不易变色。增塑剂的类型和用量根据涂料中基料树脂的不同以及涂料使用要求的不同而不同。增塑剂的增塑作用是通过降低基料树脂的玻璃化温度(Tg)而实现的。玻璃化温度(Tg)是树脂由硬脆的固体状态(玻璃态)转变为橡胶状的高弹体状态(高弹态)的转变温度。增塑剂通常可分为两类。一类是主增塑剂(溶剂型增塑剂)，另一类是助增塑剂(非溶剂型增塑剂)。主增塑剂犹如基料树脂的溶剂，它们的某些基团能与树脂中的某些基团产生相互作用，因而主增塑剂和树脂能互相混容。由于增塑剂的分子较小，它就能进入树脂聚合物的分子结构中而减少了树脂的刚性，但增塑剂的加入也会使涂膜的机械性能受到一些损失。助增塑剂对基料树脂没有溶解作用，它们只有在加入量不太多的情况下才能与基料树脂混溶。助增塑剂对基料树脂只有物理作用(润滑作用)，因而对涂膜机械强度的影响没有象主增塑剂那样大。但助增塑剂易从涂膜中迁移或渗透掉而使涂膜的柔韧性变差。涂料中增塑剂的加入对涂膜的许多性能如张力强度、强韧性、延伸性、渗透性和附着力都有一定的影响。根据基料聚合物以及增塑剂类型的不同，对这些性能的影响也各不相同。一般说来，增塑剂的加入会增加涂膜的延伸性而降低它的张力强度。在一定的增塑剂加入量之内，涂膜的渗透性将基本上保持不变，但增塑剂加入量继续增加时，涂膜的渗透性将急剧地增加。涂膜的强韧性和附着力先是随着增塑剂的加入而增加，但到达了一个峰值之后反而逐渐下降。除了对涂膜的机械性能有影响之外，增塑剂还会影响涂膜的一些其它性能，因而增塑剂的最适宜的加入量应根据对各方面因素的考虑进行综合平衡后来确定。下面简要介绍几种涂料中常用的增塑剂。1.邻苯二甲酸二丁酯(DBP)这种增塑剂对各种树脂都有良好的混容性，因而在涂料中使用较广。邻苯二甲酸二丁酯对涂膜的黄变倾向较小，但它的挥发性不是很低，所以涂膜经过一段时间使用后，会由于增塑剂的逐渐减少而发脆，这是它的不足之处。邻苯二甲酸二丁酯常用于硝酸纤维素涂料和聚醋酸乙烯乳液等涂料中。2.邻苯二甲酸二辛酯(DOP)它的性能和上述的邻苯二甲酸二丁酯相似，但它挥发性较小，耐光性和耐热性较好。它常用于硝酸纤维素涂料和聚氯乙烯塑溶胶和有机溶胶涂料中。3.氯化石蜡氯化石蜡主要用作氯化橡胶涂料的增塑剂，它的加入量可高达50％而不会使氯化橡胶涂膜的抗化学性变差。二、催干