涂料的流变及流变剂
流变改性剂
简介涂料的流变性是指其在外力（比如重力）作用下的流动和变形性。
流变性和涂料配方的稳定性、实 用性密切相关。
在一个涂料配方中，树脂、颜料和溶剂的组合本身并没有优化的效果。
因此，绝大 多数配方含有流变改进剂，以便使最终产品具有较好的流变性。
流变中心将介绍流变剂的概述、优点、以及应用市场 流变添加剂 流变添加剂可以控制涂料、油墨、乳液或颜料悬浮液的流动特性。
流变控制剂可以用于水性和溶剂 体系，同时不论是低剪切粘度（沉淀、流挂、流平等等），还是高剪切粘度（施工和分散工艺等）， 都可使用。
选择合适的流变剂是涂料配方的关键一步。
不管是提高中粘度涂料粘稠度，还是使涂料具有假塑性 或触变性，都会用到以下主要的流变剂 • • • • • • • 缔合合成类： HASE, HEUR 非缔合合成类： ASE, 丙烯酸类 纤维素类： CMC, HEC, MC 类, EHEC 和缔合型 HM-HEC. 有机粘土： : 膨润土，锂蒙脱石 有机蜡类 ：蓖麻油衍生物，聚氨基有机蜡 金属有机物胶体 ：钛酸盐，锆酸盐 天然胶衍生物 ：瓜尔胶和淀粉衍生物流变基础涂料粘度必须考虑平衡性，既要足够低，以便具有较好的流动和流平性，方便施工，但又不能太低， 以防发生流挂，或包装储运时发生颜料沉积。
. 流变性就是关于外力作用下流动和变形性的科学。
涂料技术的流变控制工艺包括搅拌、混合、颜料分散、倾倒、泵送、施工、涂布、流挂、流平、渗 透多孔底材以及颜料沉积等等。
剪切强度： 剪切强度定义为研究截面上单位面积的剪切力 。
剪切率： 剪切率描述剪切力的分布情况。
屈服值： 发生流动所需要的最小剪切力。
运动粘度： 为剪切力和剪切率的比值。
粘度值越高，流体越粘稠。
流体特性 涂料的流体特性可以分为以下三种类型• • •非时间相关 并且非剪切相关 ，例如牛顿流体 非时间相关但是剪切相关，如假塑型流体，粘弹性流体，剪切增稠、剪切稀释、或者粘塑型 仅时间相关 ，触变型以及相反的震凝型流体加入特定的流变添加剂可以精细地调节涂料配方的流动性HASE 流变改进剂疏水改性阴离子可溶性乳液，是一大类联合增稠剂，液态（牛奶状），浓度 30%，阴离子型， pH 在 2.5 到 3.5，假塑性体。
流变助剂(作用机理相关基础知识-涂料相关)
涂料的流变特性
沉降
流挂
流动特性是液体涂料最重要的特性之一， 流变助剂
在很大程度上，它决定涂料的使用性和施 因而，需要特别的流变助剂优化调整流变
工性能特性。
特性。在大部分情况下，这些助剂用于改
粘度 是用来描述流动特性的一个主要参 进储存时的防沉降性和施工时的防流挂
数。可是对于大部分涂料体系，粘度并不 性。另外，流动特性的改善能控制效应颜
计测量。所有此类测试仪器，都在静止表 沉降
面和运动表面之间剪切被测液体。
施工 刷涂，辊涂
分散 喷涂
对可移动的表面施加大小已知的旋转 力，测量所相应的转速，其数值决定于 液体对流动的阻力（粘度）。基于测量 到的剪切速率 （与转速成正比）和剪切 力 t（与所施加力成正比），粘度 可根 据公式 t = · 计算，并绘制出粘度曲 线（图4）。
产过程中（分散、混合和罐装）及施工时
剪切速率
（辊涂、刷涂或喷漆），存在着较高剪切
s -1
速率（>1000 S-1）；而储存和施工完至固 0.001 0.01
0.1
1
10
100
1000 10 000 100 000
化期间，剪切速率相对较低（<1 S-1）。
储存
整个剪切范围的流变性最好通过旋转粘度
运输
生产
剂形成三维网络（典型的方式是通过氢键
涂料体系的流变特性主要取决于以下因素: 联结）。
• 基料（化学结构、分子量）
图1
• 溶剂的含量树脂溶解性
这些网络结构在剪切力的存在下暂时被破
• 颜料含量
坏，当移除剪切力后，该结构又会重新形
成，因此使涂料具假塑，触变流动特性。
润湿分散剂也能影响流变特性。解絮凝助
涂料流变学性能简述(中国制浆造纸研究院)
11.典型流变仪的剪切速率范围
12.宽剪切速率范围流变图
（1）完全剪切稀化型
12.宽剪切速率范围流变图
（2）高剪切膨胀型
12.宽剪切速率范围流变图
（3）超高剪切膨胀型
13.实际生产中剪切速率的估算
14.改善流变性能的重要性
坏的流变性能可能带来： 刮刀涂料析出、条痕、不均匀的涂布 量分布、刮刀痕和高的刮刀负荷 好的流变性能可能带来： 更高的涂布车速、可获得降低涂布量 的可能性和降低刮刀负荷
19.流变性能和运转性的相关性
（2）高剪切粘度对刮痕数量的影响
19.流变性能和运转性的相关性
（2）超高剪切粘度对刮痕数量的影响
19.流变性能和运转性的相关性
（2）A “有效粘度”对刮痕数量的影 响
19.流变性能和运转性的相关性
（2）B 用狭缝粘度计测定“有效粘度”
19.流变性能和运转性的相关性
7.图解流变性能的基本要求
8.典型涂布工艺的剪切速率范围
9.剪切速率范围分类
低~中等剪切速率（0.1~1000 S-1）—典型工 艺为泵送和涂料制备，其特点是剪切作用 时间长，从几秒到几十分钟 高剪切速率（1000~100 000 S-1）—典型工 艺为过筛、上料和刮棒、气刀涂布，其特 点是剪切作用时间短，可达几毫秒 超高剪切速率（100 000~2 000 000 S-1）— 典型工艺为纸上涂料经刮刀计量的瞬间， 其特点是剪切作用时间极短，可达几微秒
1030
2580
44
46
16.涂料组分的流变性能
（1）颜料—粒子形状的影响
16.涂料组分的流变性能
（1）颜料—平均粒径的影响
16.涂料组分的流变性能
流变学原理和增稠剂选择(罗门哈斯)
10-2
10-1
100
101
102
103
104 105
0.1
1
剪切速率 (s-1 )
10
100
1,000 10,000 罗门哈斯公司版权所有
涂料和流变学的关系
涂料制备：分散
漆膜的光学性能（遮盖、光泽）主要取决于颜填料分散的质量 高研磨粘度 低研磨粘度
罗门哈斯公司版权所有
涂料和流变学的关系
涂料贮存：沉降
d) CH2CH2OH
e) CH2CH2CH(OH)CH3 f) CH2CH(OH)CH3
增稠剂的分子结构
非离子型聚氨酯增稠剂(HEUR)
(Hydrophobically modified Ethylene oxide URethane)
线型类
亲水主链 聚氨酯链接 疏水基团
支链类
分子量: 5万 – 10万
乳液粒径大小
乳液的种类 与表面活性剂的相互作用
与有机溶剂的相互作用
颜料体积浓度(PVC)的影响
体积固体含量(VS)的影响
罗门哈斯公司版权所有
增稠效率影响因素
乳液粒径大小影响
增稠剂在乳液上的吸附
HEUR
50 nm 90 nm 140 nm
340 nm
600 nm
聚氨酯增稠剂浓度
罗门哈斯公司版权所有
pH ~ 3-4
乳液形态供货
pH ~ 7-10
罗门哈斯公司版权所有
增稠剂机理
HASE类缔合型增稠剂增稠机理
(如:TT-935, DR系列)
-乳液 -乳液 -乳液 - -
--
-
-
增稠水相及乳液相
罗门哈斯公司版权所有
流变剂作用原理及应用总结
基于氢化蓖麻油的有机触变胶，适用于非水性配方：
·在不同涂料体系中提供稳定的增稠作用，还具有高触变性；
·流挂得以有效预防，同时改善了工作和流动特性，颜料沉降大大减少；
· 需要足够的剪切力来确保 粉末充分分散。优选在添加颜料前于高速碾磨机中制备预凝胶;
· 必须遵守特定的温度限制
四．水基体系和溶剂基体系不同流变助剂应用
水基介质
五．常用流变助剂分类及特性
·碱性可膨胀乳液(ASE) —适用于水基油漆和涂料的碱性可膨胀乳液
·疏水改性碱性可膨胀乳液(HASE) —适用于水基油漆和涂料的疏水改性碱性可膨胀乳液；
·疏水改性聚氨酯(HEUR) —适用于水基油漆和涂料的基于疏水改性聚氨酯衍生物的非离子缔合性增稠剂；
三．流变助剂的种类
在涂料技术中，流变改性剂主要用来提供假塑或触变特性。流变特性由涂料配方中成分的组成和浓度决定，涂料配方由粘合剂（聚合物、低聚物、活性稀释剂）、溶剂（有机、水）、颜料（有机、无机）、填充剂和助剂（稳定剂、引发剂、催化剂等）构成。因此，并不存在适合所有涂料的通用解决方案，而是有很多种不同的技术和产品，它们有着或多或少明确的应用限制。最突出的一点是，从生产工艺到运输、储存，以及最终的（工业）应用过程，涂料配方在其使用周期中的流变特性可能千差万别，现有的所有流变改性剂可以划分为无机和有机化学品两大类，如图：
二．流变术语和定义
如果某种物质的粘度可在不同的剪切速率下保持不变，我们称之为表现出理想粘度或“牛顿粘度”牛顿流体一般仅出现在低分子量的液体中，例如水、溶剂和矿物油。
较为复杂的体系通常具有依赖于剪切速率的流动特性。如果粘度随着剪切速率的增加而减小，这种流动特性称为剪切稀释或假塑性。大多数涂料和聚合物溶液都表现出假塑特性。
涂料中的流变学基本原理增稠剂的类型和选择
涂料和流变学的关系
涂料 A
涂料施工：流平流挂
涂料 B
涂料C
罗门哈斯公司版权所有
涂料和流变学的关系
涂料施工：流平流挂
影响流平流挂影响因素 漆膜厚度 干燥速度 粘度（低剪切条件下）
最大的流平性和最小的流挂的目标相互矛盾 低剪切速率下的粘度降低有助于流平性，但同时增加了流挂 而增加漆膜厚度会加速流平，同时也增加了流挂
生物稳定性
纤维素
差 差 低 低 不敏感 不敏感 很好 低 不敏感
差
HASE TT-935, DR
很好 尚好-优 尚好-优 尚好-优 中度-敏感 中度敏感 取决于配方 不好-好
3.增稠剂的增稠机理
罗门哈斯公司版权所有
增稠剂机理
羟乙基纤维素HEC增稠机理
H O
H
H O
H
H O
H
H O
H
H O
H
H O
H
◇ 增稠水相 (氢键) ◇ 粘度取决于分子量和极性基团的水合能力
罗门哈斯公司版权所有
增稠剂机理
聚氨酯缔合型HEUR增稠剂增稠机理
(如:RM-2020NPR)
非离子表面活性剂
导致体积限制絮凝
水⇒
⇒
罗门哈斯公司版权所有
纤维素醚类增稠剂的增稠效果
增稠前
增稠后
乳液增稠前后的电子显微照片罗门哈斯公司版权所有
增稠效果
缔合型增稠剂增稠效果
胶束结构
乳胶颗粒
水相中结构
与乳胶颗粒作用
罗门哈斯公司版权所有
缔合型增稠剂的增稠效果
增稠前
增稠后
乳液增稠前后的电子显微照片
罗门哈斯公司版权所有
第五章涂料中的流变学与表面化学
Wa LG (1 cos ) Wi LG cos S LG (cos 1)
1800,可沾湿； ＜900，可浸湿； ＝00，可完全铺展。
表面张力低得液体有向表张力高得固体表面铺展得倾向。
16
5、2用、i表3粗示糙其粗表糙面度得: 润i 湿AALi
Ai为真实得表面积,AL为Ai得投影面积,对于液体i=1,对 于固体,i≥1。
以铺展情况为例:
E1 SGi E2 SLa LG (i a) i LG SG (i a) S E1 E2 (a i)[( SG SL )i LG (a 2i) a]
P85 18
SG SL LG cos
当界面完全接触时,即a=i,再引入本征接触角得概念,可 得
G SL ( SG LG )
粘附功 Wa G 若 Wa 0 此过程可自发进行。 若将上述过程得固体改为液体,则:
G 0 ( LG LG ) 2 LG
内聚功,反映液体自身结合得牢固度,就是液体分子间相互作用力 大小得表征。
13
2、浸湿 指得就是固体浸入液体得过程,如颜料置入漆料过程。
24
5、3流平与流挂
涂料施工后能否达到平整光滑得特性,称为流平性。
当涂料涂布于一个垂直表面时,由于重力,涂料有向下流动得倾 向,可能引起表面不平整得情况,称为流挂。
5、3、1流平性 当涂料涂刷在基材上时,会留下刷痕,刷痕可因涂料干燥前得流 动而减轻。当涂料流平性差时,肉眼可以观测到表面不平得现 象。刷痕有如一个波形。 流平用Orchard公式评价:
4
5、1、3 温度对粘度得影响
按分子热运动得孔穴理论,低分子液体得粘温关系可用 Andrad方程表示:
E
(T ) Ae RT
(E—流动活化能 ) 对某种液体,在适当得温度变化范围内,E近似为定值
涂料中的流变学
（2）、丙烯酸类增稠机理 聚丙烯酸类增稠剂其增稠机理是增稠剂溶于水中，通
过羧酸根离子的同性静电斥力，分子链由螺旋状伸展为棒
状，从而提高了水相的黏度。另外它还通过在乳胶粒与颜 料之间架桥形成网状结构，增加了体系的黏度。
（3）、缔合增稠机理 这类增稠剂的分子结构中引入亲水基团和疏水基团，使
其呈现出一定的表面活性剂的性质。当它的水溶液浓度超过
1、动力黏度（η ）：
=
D
式中：τ为剪切力；D为剪切速率。 在流体中取两面积各为1m2 ，相距1m，相对移动速度为 1m/s时所产生的阻力称为动力黏度。单位Pa· S（帕· 秒）。 过去使用的动力黏度单位为泊或厘泊，泊（Poise）或厘泊 为非法定计量单位。 1Pa· S=1N· 2=10P泊=103cp S/m
流体的类型与黏度密切相关，黏度是涂料流变学的 一个重要指标。
黏度的定义
黏度就是抗拒液体流动的一种量度。 黏度一般是动力黏度的简称，其单位是帕秒(Pa· S)或毫帕
秒(mPa· S)。
黏度的度量方法分为绝对黏度和相对黏度两大类。绝对黏 度分为动力黏度和运动黏度两种；相对黏度（条件黏度） 有恩氏黏度、赛氏黏度和雷氏黏度等几种表示方法。
三、流变性与涂膜弊病
1、流平不良与流挂
把不平整的湿膜在表面张力的作用下产生流动，最后达到完全平整
的过程叫做湿膜的流平。如果湿膜处于垂直于地面的被涂面上，它 在表面张力和重力合力的作用下，产生向下流淌或湿膜下部厚度远
大于上部的现象，叫做流挂。
2、缩孔
缩孔的形成取决于涂料本身的流动性，当涂膜上形成表面 张力梯度时，流体由一点到另一点流动，若流动量大，就 会形成露底缩孔。要减少缩孔，就应使涂料流动性减小，
区别应用触变性流变剂和假塑性流变剂
区别应用触变性流变剂和假塑性流变剂能够改善涂料流变性能的助剂称为流变改性剂，也称为流变剂。
一般的说，流变剂能够改善涂料的稳定性和涂装性，提高涂膜质量。
如：防止涂料贮存过程中颜、填料的沉淀，避免涂装过程中涂料的溅落、流挂，改善涂膜的流平性能等。
从流变学的观点来看，流变剂还分成触变性流变剂和假塑性流变剂，二者之间的差别在于外加剪切力撤除后体系结构恢复的速度。
这一特性是涂料流动和流平的主要影响因素。
假塑性流变剂由于具有极快的结构恢复速度，在外加剪切力去除后几乎立即恢复结构粘度，因而有利于涂料的防沉降和防流挂，但用量高时会对流动和流平产生不利的影响，并进而影响涂膜质量，如刷痕过重、喷涂时雾化不良等。
典型的假塑性流变剂是气相二氧化硅、可溶性蓖麻油和聚烯烃浆等。
触变型流变剂在外加剪切力去除后能够显示实时相关的结构恢复速度，用之于涂料中即能得到满意的抗流挂性，又不会损失流动和流平性，在涂料中的应用效果优于假塑性流变剂。
这类流变剂主要有有机粘土和氢化蓖麻油基有机蜡等。
触变性与填料的形状有关，粒子纵横比(aspectratio)越大，尺寸越小，触变性效果就越高。
一、气相二氧化硅。
气相二氧化硅是较早使用的流变剂，但现在使用的该产品在性能上有了较大提高。
气相二氧化硅为固体粉末，是球形微粒的集合体，其分子上含有羟基基团，能够吸附水分子和极性液体。
球形颗粒表面有硅醇基。
当气相二氧化硅分散于基料溶液中时，相邻球形颗粒之间的硅醇基团因氢键结合而产生疏松的晶格，形成三维网络结构，产生凝胶作用和很高的结构黏度。
在受到剪切力作用时，因氢键结合力很弱，网络结构破坏，凝胶作用消失，黏度下降。
剪切力去除后又能恢复原来静止时的形状。
气相二氧化硅在涂料中的用量视最终粘度要求和不加气相二氧化硅前涂料的粘度情况而定，一般为涂料总量的0.5%～3.0%(质量分数)。
气相二氧化硅在使用时易受涂料溶剂的影响，在非极性溶剂中的效果最好。
在极性溶剂中液体的分子和二氧化硅颗粒间吸引力增大，很难形成疏松的网络结构。
涂料的流变性漫谈
涂料的流变性漫谈涂料的流变性是指涂料在外部力（如重力）作用下的流动和形变性质。
在涂料的生产、储存、施工和成膜过程中，它可能受到不同类型的力的影响，紧要包含纯剪切、拉伸剪切和简单剪切力，其中简单剪切力是最紧要的。
当涂料受到简单剪切力作用时，不同层之间存在速度差异，黏度（η）则定义为剪切应力（τ）与剪切速率（γ）之比，通常以帕斯卡秒（Pa·s）、毫帕斯卡秒（mPa·s）或厘帕斯卡秒（cP）为单位。
黏度是涂料流变学的紧要指标，与剪切速率和剪切应力紧密相关。
涂料的流变性受成膜物质、溶剂和填料的影响，紧要在低剪切速率条件下显著。
颜料的聚集、粒子的胶体性质以及少量的流变助剂都会导致体系的黏度显著变更。
在高剪切速率下，这些结构会被破坏，黏度则紧要受涂料的流体力学因素影响，如颜料粒子的平均粒径、粒径分布、形状、表面电荷以及胶黏剂性能等。
涂料的黏度需要在不同应用环境下平衡考虑。
在储存涂料时，希望体系具有较高的黏度，以防止颜料和填料的沉淀。
然而，在施工时，较低的黏度有助于涂膜的流平，但在确定时间内需要实现较高的黏度，以躲避涂膜显现流挂和流淌问题。
对于粉末涂料来说，只有在涂料的熔融体具有充足低的黏度时，才略实现充足的流平效果。
另外，黏度还会对颜料在涂料中的分散性产生紧要影响。
在涂料配方中，树脂、颜料和溶剂的组合自身并不能充足全部要求，因此配方通常需要添加流变剂，以使产品具有所需的流变性能。
流变剂可以掌控涂料、乳液和颜料悬浮液的流动特性，适用于水性涂料和溶剂型涂料体系，而且适用于低剪切黏度（如防止沉淀、流挂和流公正）以及高剪切黏度（如施工和分散工艺等）的情况。
流变性是涂料制造和应用的关键性能之一，由于在涂料从容器到被涂物表面的流动过程中，涂料必须经过流变阶段。
涂料的流动性质可以分为牛顿型和非牛顿型，非牛顿型流体进一步分为剪切速率依存型和时间依存型。
剪切速率依存型流体的流动行为随剪切速率变更而变更，包含假塑性、胀流性和塑性。
在涂料中区别应用触变性流变剂和假塑性流变剂
在涂料中区别应用触变性流变剂和假塑性流变剂能够改善涂料流变性能的助剂称为流变改性剂，也称为流变剂。
一般的说，流变剂能够改善涂料的稳定性和涂装性，提高涂膜质量。
如：防止涂料贮存过程中颜、填料的沉淀，避免涂装过程中涂料的溅落、流挂，改善涂膜的流平性能等。
从流变学的观点来看，流变剂还分成触变性流变剂和假塑性流变剂，二者之间的差别在于外加剪切力撤除后体系结构恢复的速度。
这一特性是涂料流动和流平的主要影响因素。
假塑性流变剂由于具有极快的结构恢复速度，在外加剪切力去除后几乎立即恢复结构粘度，因而有利于涂料的防沉降和防流挂，但用量高时会对流动和流平产生不利的影响，并进而影响涂膜质量，如刷痕过重、喷涂时雾化不良等。
典型的假塑性流变剂是气相二氧化硅、可溶性蓖麻油和聚烯烃浆等。
触变型流变剂在外加剪切力去除后能够显示实时相关的结构恢复速度，用之于涂料中即能得到满意的抗流挂性，又不会损失流动和流平性，在涂料中的应用效果优于假塑性流变剂。
这类流变剂主要有有机粘土和氢化蓖麻油基有机蜡等。
触变性与填料的形状有关，粒子纵横比(aspectratio)越大，尺寸越小，触变性效果就越高。
一、气相二氧化硅。
气相二氧化硅是较早使用的流变剂，但现在使用的该产品在性能上有了较大提高。
气相二氧化硅为固体粉末，是球形微粒的集合体，其分子上含有羟基基团，能够吸附水分子和极性液体。
球形颗粒表面有硅醇基。
当气相二氧化硅分散于基料溶液中时，相邻球形颗粒之间的硅醇基团因氢键结合而产生疏松的晶格，形成三维网络结构，产生凝胶作用和很高的结构黏度。
在受到剪切力作用时，因氢键结合力很弱，网络结构破坏，凝胶作用消失，黏度下降。
剪切力去除后又能恢复原来静止时的形状。
气相二氧化硅在涂料中的用量视最终粘度要求和不加气相二氧化硅前涂料的粘度情况而定，一般为涂料总量的0.5%～3.0%(质量分数)。
气相二氧化硅在使用时易受涂料溶剂的影响，在非极性溶剂中的效果最好。
在极性溶剂中液体的分子和二氧化硅颗粒间吸引力增大，很难形成疏松的网络结构。
流变剂在涂料中的作用
流变剂在涂料中的作用嘿，你问流变剂在涂料里的作用啊？这可挺有意思的，就像涂料里的小魔法师一样。
你想想，涂料要是没有流变剂，那就像一碗稀汤寡水的粥，涂在墙上或者别的地方，根本不听话。
流变剂在涂料里就像一个指挥官，指挥着涂料的流动。
它能让涂料有合适的黏稠度。
比如说，你想刷墙，要是涂料太稀，就像水一样，那刷上去的涂料就会到处流，弄得地上、窗户上都是，那可就糟了。
有了流变剂，涂料就不会这么调皮，它能让涂料变得黏稠一点，就像把稀粥变成了浓稠的米糊，涂在墙上的时候，能乖乖地待在刷子走过的地方，不会乱跑。
而且啊，流变剂还能防止涂料沉淀。
就像你把涂料放在桶里，要是没有流变剂，时间长了，涂料里的颜料或者其他成分就会像沙子一样沉到桶底。
这就好比一碗有料的汤，材料都沉下去了，上面就只剩清汤啦。
但是有了流变剂，它就像个小卫士，把涂料里的各种成分紧紧地抱住，不让它们分开，这样涂料不管放多久，都是均匀的。
在施工的时候，流变剂也很重要。
它能让涂料有良好的流平性。
这就像你给桌子刷漆，你肯定希望漆刷上去后，表面是平平整整的，就像一面镜子一样光滑。
流变剂就能帮忙做到这一点。
它让涂料在刷上去之后，自己慢慢地流平，把那些小坑小洼都填满，就像有个看不见的小手在帮忙把涂料抚平一样。
还有哦，流变剂可以调整涂料的抗流挂性。
你要是在一个垂直的表面刷涂料，要是没有抗流挂性，涂料就会像眼泪一样，一条一条地流下来，那墙面就变成大花脸啦。
流变剂就像个小魔法师，给涂料施了魔法，让它能在垂直的表面上稳稳地待着，不会流下来。
我给你讲个例子吧。
我有个朋友是搞装修的，有一次他给一个客户刷墙。
一开始他用的涂料没有加足够的流变剂，结果刷的时候，涂料到处流，墙面弄得一塌糊涂。
客户很不满意，他也很着急。
后来他换了一种加了合适流变剂的涂料，再刷的时候，涂料就很听话了。
刷出来的墙面又平整又好看，客户直夸他手艺好。
所以说啊，流变剂在涂料里的作用可大啦，就像一个幕后英雄，默默地让涂料变得更好用。
第三章 涂料中的流变学
Logo
在一个絮凝的大粒子中，含有很多小粒子。 小粒子之间为外相液体所填满，这些外相的 液体成为内相体积的一部分：
Vi=Vp+VA+VT （3）
式中VT为截留在絮凝粒子内的外相液体体积。 Vi增加，体系粘度上升；用搅拌破坏絮凝粒子 使其重新分散时，粘度可下降。
Company LogoΒιβλιοθήκη Logo5、压流度法
应用范围：适用于厚漆、腻子及厚浆涂料等 测量原理：定量体积的试样，在固定压力下，经一段 时间后，以试样流展扩散的直径大小来表示稠度。 使用仪器：唧筒、玻璃板、砝码 操作简介：用唧筒塞压出装满唧筒内的试样在玻璃板 中央，在试样上放置另一块玻璃板，再压上砝码，开 动秒表，经1min后，观察试样流展扩散的直径。
使用仪器：①同轴圆筒旋转粘度计；②布氏旋转粘度计； ③锥板旋转粘度计等。
Company Logo
Logo 操作简介： ①试样被置于两个同心圆筒之间，在环形空隙中流动， 指针指示的读数乘以转子系数，即得出粘度。 ②选择好转子及速度，将转子浸入试样内开机运转， 从刻度盘上读取偏转角，乘以转子系数以求取粘度。 ③将试样滴于平板上，下降圆锥，使样品在固定平板 和稍带锥度的旋转圆盘之间被剪切，从指示器可读 出粘度值。 结果表示：Pa.s
Company Logo
Logo
3、促进分散体系稳定化的措施 实现理想分散的两个手段：配方和设备。 配方手段就是靠正确选择原料（包括颜料、 漆料及助剂，主要考虑其性价比），正确确 定用量。 选择合适的研磨设备减小颜料粒度，加大漆 料粘度是能够延缓沉降的因素。但粒度减小 和粘度增大都是有限度的。因此，使用助剂 是促进分散体系稳定性的重要手段。
Logo
流变助剂作用
流变助剂作用
流变助剂，又称增稠剂，可增加涂料体系的粘度，粘度又叫流变特性，流变助剂从性能上可分为低、中、高三种剪切黏度类型。
其中提高低剪切黏度的流变助剂能够提供罐内黏度，提高储存稳定性，防止沉降、分水，并有效地控制漆液在立面作业时产生的流挂。
流变助剂用于制造油墨/ER浆/涂料等，当应用于材料表面时，可以获得高度均匀/光泽/光滑的表面。
这些流变助剂主要是高效表面/表面活性剂和聚合物电解质。
作用机理是分散/破泡/稀释，使涂料/油墨具有较高的流动性（同时不改变涂料/油墨的固含量）和良好的表面润湿性（包括其自身体系和材料），使用这些流变助剂可以大大减少印刷部件表面的针孔和缩孔效应。
因涂料体系中添加了颜料、填料等固体颗粒，其易发生与基料相分离，沉积到容器底部的现象。
同时在立面施工的过程，涂料在重力的作用下会出现不同程度的流挂现象。
为了解决此类问题，需要添加流变助剂。
流变助剂使涂料具有触变性，改变涂料在高、中、低剪切速率下的粘度。
因而在提高抗流挂性的同时，还能使体系保持较好的流动和流平性，也就是使涂料具有随剪切速率增加而粘度逐渐下降，当剪切消失，粘度会逐渐恢复的特性。
理想的流变改性剂应具备较高的触变性以及增稠、防沉、对温度稳定等性能，并能改善涂料的施工性，不影响流动和流平性，
且对涂膜光泽和附着力等性能不产生负面影响。
在涂料运输或储存过程中，流变助剂可防止配方中颜料沉降，确保了最终产品的一致性，耐久性和良好的涂布特性之间达到理性的平衡。
光固化木器涂料中的流变性管理技术
光固化木器涂料中的流变性管理技术随着环保意识的增强和消费者对产品品质的要求提高，光固化木器涂料正在逐渐取代传统涂料成为主流。
相较于传统涂料，光固化木器涂料在施工过程中具有更高的效率、更好的环保性和更低的挥发性，同时在性能上也更加耐用、涂层质量更稳定。
然而，关于光固化木器涂料的流变性管理技术，仍然是涂料工程师们需要面对的一大挑战。
一、光固化木器涂料的流变性特点流变性是光固化木器涂料的一项重要性能特点，其特点主要表现在涂料流动性的稳定性、外观质量、覆盖力、涂膜平整度、干燥时间等方面。
因此，在光固化木器涂料的配方设计中，流变性的管理非常关键。
光固化木器涂料的流动性不仅与其粘度有关，还与其黏度、塑性、弹性、剪切和拉伸等多个因素有关。
而这些因素之间存在着相互作用，因此在开发流变性稳定的光固化木器涂料时，设计合理的配方是很重要的一步。
二、光固化木器涂料的流变性调控技术在实际应用中，光固化木器涂料的流变性通常需要通过添加流变剂、稀释剂、助剂等方式来进行调整，以满足不同涂刷条件下的涂层要求。
以下是一些可能采用的技术：1、极化显微镜技术极化显微镜技术可以用来观察光固化木器涂料中的粘度和分散性，从而确定添加剂的类型和浓度，帮助涂料研发人员快速制备出符合要求的涂料配方。
2、添加稀释剂稀释剂可以稀释光固化涂料，提高其流动性，降低粘度值，提高涂层的覆盖力。
同时，稀释剂可以使涂层在涂刷时的扩散性更好，使得涂层的涂布效果更加完美。
常见的稀释剂有二甲苯、环己酮、丙酮等。
3、添加流变剂流变剂是一种表面活性剂，在光固化涂料中添加流变剂可以改善涂料的流动性能。
流变剂能在涂料中形成纤维状微结构的网络，从而增加涂料的剪切稳定性和粘度。
同时，流变剂可以对整个涂料进行分散控制，调整涂料的流变特性，保证涂装质量。
4、添加硅烷偶联剂硅烷偶联剂可以在涂料配方中起到较好的黏合作用，从而提高涂层的耐用性和涂层的附着力。
同时，硅烷偶联剂还可以防止涂层中出现泡沫现象，从而保证涂层平整度。
涂料的流变特性与涂布效果关系
涂料的流变特性与涂布效果关系涂料在我们的日常生活和工业生产中无处不在，从家居装修中的墙面漆到印刷行业的油墨，从汽车制造中的涂层到电子产品的表面处理，涂料的应用极其广泛。
而涂料的性能很大程度上取决于其流变特性，流变特性又直接影响着涂布效果。
理解涂料的流变特性与涂布效果之间的关系，对于优化涂料配方、改进涂布工艺以及获得理想的涂层质量至关重要。
首先，我们来了解一下什么是涂料的流变特性。
简单来说，流变特性描述的是涂料在不同条件下的流动和变形行为。
这包括涂料的粘度、触变性、屈服应力等参数。
粘度是涂料流变特性中最常见的一个指标。
它反映了涂料的流动阻力，粘度高的涂料流动缓慢，而粘度低的涂料则更容易流动。
例如，在墙面漆的应用中，如果粘度太低，漆可能会流淌，导致涂层不均匀；反之，如果粘度太高，漆难以施工，可能会出现刷痕或滚痕。
触变性是另一个重要的流变特性。
具有触变性的涂料在静止时呈现高粘度，而在受到剪切力（如搅拌、涂刷）时粘度降低，流动变得容易。
这种特性使得涂料在储存和运输时能够保持稳定，不易沉淀分层，而在施工时又能顺利涂布。
比如，某些胶粘剂就具有良好的触变性，在使用前是粘稠的状态，易于保持在涂布位置，而在施加压力进行粘接时，又能很好地填充缝隙。
屈服应力则决定了涂料开始流动所需的最小外力。
当外力小于屈服应力时，涂料表现为类似固体的行为；只有当外力超过屈服应力时，涂料才会流动。
在一些需要垂直涂布或厚涂的情况下，适当的屈服应力可以防止涂料流挂。
接下来，我们看看这些流变特性是如何影响涂布效果的。
在涂布过程中，涂料需要均匀地覆盖在基材表面，形成连续、平整、厚度一致的涂层。
涂料的粘度直接影响涂布的难易程度和涂层的厚度均匀性。
如果粘度不合适，可能会出现涂布不均的问题。
比如，在丝网印刷中，油墨的粘度需要精确控制，以确保在网版上的透过量均匀，从而印刷出清晰、准确的图案。
触变性好的涂料能够在施工过程中迅速降低粘度，便于涂布和流平，使涂层表面更加光滑平整。
流变剂配方
流变剂配方一、流变剂是个啥流变剂啊，在好多领域都超级重要呢。
比如说在涂料里吧，它能让涂料的流变性变得很合适。
就像咱们画画的时候，如果颜料太稀或者太稠都不好画，流变剂就能让涂料像那种恰到好处的颜料一样。
在化妆品里也有它的身影，能让乳液之类的质地变得刚刚好，涂在脸上滑滑的又不会太稀流得到处都是。
它在建筑材料里也有用处，能让水泥之类的材料在施工的时候更容易操作。
二、常见的流变剂原料1. 纤维素类像羟乙基纤维素就很常用。
它是白色或者类白色的粉末，在水中能溶胀形成透明的粘性溶液。
它的来源比较广泛，价格相对也比较亲民。
它的优点就是能很好地调节体系的粘度，而且稳定性还不错。
比如说在一些水性涂料配方里，加了羟乙基纤维素，涂料就不会轻易出现分层或者沉淀的现象。
2. 缔合型增稠剂这种增稠剂比较特别。
它能通过分子间的缔合作用来增稠。
比如聚氨酯缔合型增稠剂，它在很低的添加量下就能产生明显的增稠效果。
它的增稠效果还和体系中的其他成分有关系，像在有表面活性剂存在的体系里，它的增稠效果可能会有一些变化。
它能让体系有很好的流平性，就像给液体穿上了一件合适的衣服，让液体在表面能很平滑地铺开。
3. 无机流变剂膨润土就是一种无机流变剂。
它是一种天然的矿物材料，经过加工处理后可以用在很多地方。
它的特点就是吸水性很强，在水中能膨胀形成凝胶状的物质。
在一些油基体系里，经过改性的膨润土也能发挥流变调节的作用。
不过使用的时候要注意它的分散性，要是分散不好，可能会出现团聚的现象，影响流变性能。
三、简单的流变剂配方示例1. 水性涂料流变剂配方我们可以用羟乙基纤维素5% - 10%（这个比例是根据整个体系的总量来算的哦），再加上一点分散剂，大概1% - 2%，分散剂可以选择像六偏磷酸钠这样的。
然后再加入适量的水，先把羟乙基纤维素慢慢加到水里，边加边搅拌，一定要搅拌均匀，不然会有小疙瘩。
等羟乙基纤维素完全溶胀后，再加入分散剂。
这个配方能让水性涂料有比较好的流变性能，涂在墙上的时候不会流得太快，也不会太稠刷不开。
涂料的流变性与测量
一、涂料的流变性与测量流变性能是涂料的一项重要性能。
流体按大类可以分为牛顿型和非牛顿型，非牛顿型流体又分为剪切速率依存型和时间依存型。
剪切速率依存型是指流体的流动行为随剪切速率的变化而变化，包括假塑型、胀流型和塑型。
时间依存型是指一定剪切速率下流体随时间而变化的流动特性，包括触变型和震凝型，实际中的涂料大多数是触变型流体。
在涂料的生产、贮存、施工和成膜过程中,所受到的力可以分为纯剪切、拉伸剪切和简单剪切等，其中主要是简单剪切，当涂料受到简单剪切做单向层流，层间有速度差，若剪切应力为τ，剪切速率为&amp;#221;，则粘度η＝τ/&amp;#221;，称为动力粘度，单位为Pa.s（泊），常用单位为mPa.s或者cP（厘泊）。
粘度是涂料流变学的一个重要指标，与剪切速率和剪切应力密切相关。
表1即是按照涂料受到简单剪切估计的一些施工方法以及流平流挂的剪切速率：表1 各种施工方法的剪切速率（S－1）施工方法喷涂刷涂/滚涂搅拌投料流平/流挂颜料沉降剪切速率&amp;gt;104 103－104 101－103 100－102 10－3－100 &amp;lt;10-3涂料主要有四部分组成：树脂、成膜物质、溶剂和填料。
这几种物质对涂料流变性的影响主要在低剪切速率方面，如颜料的絮凝，各种助剂的存在，所形成的结构使粘度变化很大；在高剪切速率下，结构被破坏，所呈现的粘度接近树脂溶液本身和分散颗粒对粘度的影响。
高低剪切速率下的粘度配合，使涂料有一个符合储存和施工所需的流变性能。
例如在涂料贮存中,希望体系有较高的粘度,防止颜料和填料的沉淀；在施工时开始要求体系粘度较低,有利于涂膜流平,但要求涂膜粘度在一定时间达到较高粘度,以免涂膜产生流挂和流淌现象；粉末涂料只有它的熔融体有足够低的粘度时才有足够的流平，另外粘度也对颜料在涂料中的分散有很大影响。
从以上分析也可以看出，涂料的流变性的以下几个方面的参数：屈服值、触变性、粘度恢复速度和施工剪切速率下的粘度对涂料的质量影响很大，所以这几个参数的测量在涂料的生产、研发和使用中备受重视。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
涂料的流变及流变剂
能够改善涂料流变性能的助剂称为流变改性剂，也称为流变剂。
一般的说，流变剂能够改善涂料的稳定性和涂装性，提高涂膜质量。
如：防止涂料贮存过程中颜、填料的沉淀，避免涂装过程中涂料的溅落、流挂，改善涂膜的流平性能等。
从流变学的观点来看，流变剂还分成触变性流变剂和假塑性流变剂，二者之间的差别在于外加剪切力撤除后体系结构恢复的速度。
这一特性是涂料流动和流平的主要影响因素。
假塑性流变剂由于具有极快的结构恢复速度，在外加剪切力去除后几乎立即恢复结构粘度，因而有利于涂料的防沉降和防流挂，但用量高时会对流动和流平产生不利的影响，并进而影响涂膜质量，如刷痕过重、喷涂时雾化不良等。
典型的假塑性流变剂是气相二氧化硅、可溶性蓖麻油和聚烯烃浆等。
触变型流变剂在外加剪切力去除后能够显示实时相关的结构恢复速度，用之于涂料中即能得到满意的抗流挂性，又不会损失流动和流平性，在涂料中的应用效果优于假塑性流变剂。
这类流变剂主要有有机粘土和氢化蓖麻油基有机蜡等。
触变性与填料的形状有关，粒子纵横比(aspectratio)越大，尺寸越小，触变性效果就越高。
一、气相二氧化硅。
气相二氧化硅是较早使用的流变剂，但现在使用的该产品在性能上有了较大提高。
气相二氧化硅为固体粉末，是球形微粒的集合体，其分子上含有羟基基团，能够吸附水分子和极性液体。
球形颗粒表面有硅醇基。
当气相二氧化硅分散于基料溶液中时，相邻球形颗粒之间的硅醇基团因氢键结合而产生疏松的晶格，形成三维网络结构，产生凝胶作用和很高的结构黏度。
在受到剪切力作用时，因氢键结合力很弱，网络结构破坏，凝胶作用消失，黏度下降。
剪切力去除后又能恢复原来静止时的形状。
气相二氧化硅在涂料中的用量视最终粘度要求和不加气相二氧化硅前涂料的粘度情况而定，一般为涂料总量的0.5%～3.0%(质量分数)。
气相二氧化硅在使用时易受涂料溶剂的影响，在非极性溶剂中的效果最好。
在极性溶剂中液体的分子和二氧化硅颗粒间吸引力增大，很难形成疏松的网络结构。
为此。
国外有专门用于极性溶剂的气相二氧化硅，如德国Degussa公司的Aerosil系列产品。
在涂料中气相二氧化硅可用于防锈涂料，厚浆涂料和装饰涂料等，以提高粘度，防止颜料沉降，改善涂膜流挂。
气相二氧化硅的缺点是在涂料贮存中粘度和触变性有下降趋势。
二、有机膨润土。
有机膨润土流变剂外观为粉状物质，微观上是附聚的黏土薄片堆，如图5—1a所示。
黏土薄片两面都附聚有大量的有机长链化合物，经分散并活化后，相邻薄片边缘上的羟基靠水分子连结，从而形成触变性的网络结构，外观则成凝胶状态。
如果没有水分子，则不能形成凝胶结构。
有机膨润土在使用时最好先制成凝胶，在涂料的生产过程中在颜料投料阶段将凝胶投入。
有机膨润土的预凝胶原理如所示。
即先在剪切力的作用下使溶剂或树脂溶液进入毛细孔隙中而将附聚的薄片堆润湿，使附聚的薄片堆解聚，这时体系的粘度显著增大。
在剪切条件下加入活化剂，使薄片间的距离加大。
继续剪切把薄片充分分散，即得到活化的触变结构，即膨润土凝胶。
最常用的活化剂是相对分子量低的醇类，例如甲醇和乙醇。
相对分子量低的酮，尤其是丙酮，也可以用作活化剂，但其气味较大，闪点较低，限制了其在工业涂料中的应用。
目前国内有机膨润土生产技术也比较成熟，有许多型号的产品。
天津有机陶土厂生产的TN064，TF4065和浙江临安助剂厂生产的S01，在国内应用较广。
这些产品的使用性能与美国NL公司的BENT0NE34相当。
制成预凝胶的使用效果高于干粉直接添加的效果。
三、氢化蓖麻油
氢化蓖麻油是由蓖麻油加氢制得的一种蜡状固体，经过处理，便可作为涂料的触变剂使用，主要用于增稠、防沉和防流挂。
它是12—羟基硬酯酸三甘油酯，在脂肪酸链上有羟基，因此显示出了某种程度的极性。
在非极性溶剂中能够溶胀凝胶化，溶胀粒子间因氢化蓖麻油分子中的极性基团而产生微弱的氢键结合，形成有触变性的网络结构，改善颜料悬浮性，控制流挂而不牺牲流动和流平性，通常不与涂料其它组成起反应，对涂料耐久性无不良影响，在配方中不泛黄，并赋予贮存稳定性和重现性。
氢化蓖麻油在使用时也需要活化处理。
活化过程及机理如图5—2所示。
在活化的第1阶段，先用基料溶液将氢化蓖麻油流变剂粉末分散，活化第2阶段是在搅拌状况下，将基料溶液-氢化蓖麻油粉末混合物升温至43～53℃，该过程需持续20～30min，使颗粒溶胀充分。
然后在搅拌的情况下冷却至常温，得到具有触变性能稳定的流变结构。
在活化的过程中，温度的控制是主要的。
如果超过最高活化温度，在冷却时搅拌不够，则氢化蓖麻油就不能形成触变性的凝胶网络而会析出“晶粒”。
同样，活化温度低且活化持续时间不够，也会出现这种情况。
遇到活化不好起“晶粒”时，可以按正确的活化方法进行重新活化。