水性涂料中增稠劑的應用研究

劉軍

常州檢驗檢測標準認證研究院 江蘇常州 213000

1 增稠劑的主要用途

增稠劑是涂料制備中常用的原料之一，由于其具有流變性質，所以屬于一種流變助劑。增稠劑在涂料中具有多種用途，在涂料制備、乳液聚合、涂料貯存、施工等方面都發(fā)揮這重要作用。

首先，增稠劑在涂料制備中能夠增強涂料的粘稠度，有助于分散顏料與填料；其次，增稠劑能夠對乳液聚合過程中的膠體進行保護，使乳液更為穩(wěn)定；再次，含有增稠劑的涂料在貯存過程中不易出現(xiàn)沉降與結塊問題；最后，增稠劑可以防止施工中涂料出現(xiàn)流掛現(xiàn)象。可以說，增稠劑在涂料施工使用中的合理應用十分關鍵[1]。

2 增稠劑的常見類型

涂料中使用的增稠劑根據(jù)其性質一般可分成締合型與非締合型兩種，而進一步對其細分又可以分為纖維素類、粘土類、聚丙烯酸酯類以及聚氨酯類。這四種增稠劑也是涂料使用中最常見的增稠劑種類。

纖維素類增稠劑屬于非締合型，其具有較強的相容性與貯存穩(wěn)定性，在施工中能夠有效防止流掛現(xiàn)象，但防霉性能與流平性較差。此外，纖維素類增稠劑在提升涂料光澤度與豐滿度上的效果一般，且耐腐蝕性與抗飛濺性也較差。

聚氨酯類增稠劑如HEUR、RM-8W等屬于締合型，其具有較好的流平性、耐水性、耐劃傷性以及抗霉性，且光澤度好，不易飛濺，應用與涂料時可以與乳膠粒子有效締合，不易出現(xiàn)絮凝[2]。

聚丙烯酸酯類增稠劑如TT-935等具有較強的抗霉性，但耐水性與耐堿性差。此外，此類增稠劑在實際使用中對PH具有較強敏感性，如使用中PH小于6，則此類增稠劑不能溶于水，而PH小于7又無法發(fā)揮出增稠性能，所以使用中通常需調節(jié)涂料PH維持在 7．5 以上。

粘土類增稠劑如鈉基影閏土、凹凸棒土、二氧化硅等在實際應用中具有較好的增潤效果，對PH敏感性較弱，適用的PH范圍較寬，因此在水性涂料中應用較多。

3 增稠劑的增稠機理

要研究增稠劑在水性涂料中的應用，還需要我們對其增稠機理進行了解。對于不同類型的增稠機理而言，其增稠機理各不相同。當前增稠劑的增稠機理一般有水合增稠、靜電排斥增稠以及締合增稠。

水合增稠機理是纖維素類增稠劑的增稠原理。纖維素類增稠劑中的分子是一種由脫水葡萄糖組成的聚合鏈，其內(nèi)部以及分子之間會形成氫鍵，在靜態(tài)時，分子中的支鏈以及部分纏繞主鏈會處于理想的無需狀態(tài)，這會使其整個體系的粘度增大。因此此類增稠劑在靜態(tài)貯存時會具有更大的粘稠度。而在涂料使用時，由于外力增加，產(chǎn)生滑動，剪切速率增大，使得其纏繞狀態(tài)被破壞，纖維素中分子量對粘度的影響將降低。基于這一原理，水性涂料制備時僅需選擇合適分子量的纖維素增稠劑并控制其濃度就能夠達到良好的增稠效果[3]。

靜電排斥機理是聚丙烯酸酯類增稠劑的增稠機理。這類增稠劑的高分子鏈上有許多羧基，在加入氨水或堿時，其中的羧酸會轉化成羧酸鈉鹽，羧酸鈉鹽會會沿著聚合物分子鏈的陰離子中心產(chǎn)生靜電排斥，進一步加快分子鏈的擴張與伸展。在此過程中分子鏈會吸收水分子，從而達到增稠效果。

締合增稠原理是締合型增稠劑特有的增稠原理，其通過在親水聚合物鏈段中引入疏水性聚合物鏈段來使分組表現(xiàn)出表面活性劑的性質。而在水溶液達到一定濃度時，聚合物鏈段會形成膠束，而增稠劑中的分子又能同時與多個膠束相連，進而使溶液中水分子的遷移性降低，達到增稠效果。

4 水性涂料中增稠劑的具體應用

4.1 注意分水的防治

分水是水性涂料使用中常見的問題，其主要是由增稠劑引發(fā)的微觀絮凝而造成的。當前常見的各種增稠劑其在使用中基本都會引起涂料罐內(nèi)分水問題。因此針對這一問題人們進行了實驗研究，后發(fā)現(xiàn)在增稠劑中加入2‰丙二醇或2‰乙二醇都能夠起到預防分水的效果，同時添加流變改性劑也可以預防分水，所以在增稠劑的實際應用中應注重根據(jù)情況添加相應試劑或適當提升涂料體積固含量來減少分水現(xiàn)象的發(fā)生。

4.2 對增稠劑進行科學復配

在水性涂料的實際應用中，如果單使用一種增稠劑通常無法滿足施工的實際性能要求，總會存在一些性能上的不足。如僅添加纖維素類增稠劑其涂料的流變性會較差；僅使用合成型增稠劑，其容易發(fā)生飛濺。因此，在涂料配備過程中通常需要根據(jù)具體性能要求對各種增稠劑進行復配。如纖維素類增稠劑與聚氨酯類增稠劑配合使用，涂料的多方面性能都將得到提升，而纖維素類、聚氨酯類和聚丙烯酸酯類聯(lián)合使用，其效果將會更好。但在增稠劑復配過程中還需要注意根據(jù)具體配方來調整每種增稠劑的實際用量，并經(jīng)試驗確定效果后才能用于施工。

4.3 嚴格控制顏填料沉降

在水性涂料配備中，顏填料沉降一直都是一個難題，同時也對涂料的性能有較大影響，因此增稠劑的應用也必須注意控制顏填料沉降。首先，在顏填料選擇上應以盡可能選擇粒徑小的。其次，合理控制表面活性劑用量，避免使用過多。再次，運用增稠劑來提升低剪切速率下涂料粘稠度。最后，對涂料制備的配方加以優(yōu)化，盡可能提升固含量。

5 結語

隨著現(xiàn)代建筑施工與房屋裝修的質量要求越來越高，涂料中應用增稠劑已經(jīng)成為一項重要的技術課題。因此，相關領域必須不斷對增稠劑的作用機理和具體應用方法進行研究，以更好的掌握其應用技術，切實提升水性涂料的使用性能，保障施工質量。