流变助剂(作用机理相关基础知识-涂料相关)

在涂料体系中，此流动特性并不常见，也 是不希望的（除了一些着色剂配方）：最 轻微的剪切应力（重力）就会使涂料流 动，施工后就会产生流挂现象。此类配方 同时也易于沉淀。
技术信息 L-RI 1
剪切速率
粘度与剪切速率之间的关系是一个主要因 典型剪切范围
素，从实际应用来说，必须考虑一个相对
较大的剪切速率范围（图3）。在涂料生
牛顿型流动行为
如果粘度不受剪切速率的影响，此流动是 最简单的形式，即牛顿型流动。此流动特 性只发生在理想的液体中，如水、纯溶剂 和矿物油。由于此粘度不受剪切速率影 响，因此可以在任何设定的剪切速率测量 （单点测量），而能得到对体系流变特性 完整的表征。
然而，上述流变特性可能也会对涂料的脱 泡/消泡和流平性能有负面效果：气泡上升 至涂层表面更加缓慢，表面流平性受到影 响。显然，恰当的流动性能总是根据不同 的施工方式的施工参数而得到的一个平衡。
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
假塑性/触变性
假塑性和触变性物质表现出类似的防沉降 行为：低剪切速率下具有的高粘度降低了 沉降的发生。
涉及到流挂和防流挂性时，假塑性流体和 触变性流体的区别变得非常明显：由于假 塑性材料施工后粘度的恢复非常迅速，因 而可以允许施工时达到可观的膜厚而不产 生流挂。
剪切速率 图6
触变性材料也可提高的防流挂性也有改 善，但由于其粘度恢复的过程相对较慢， 因此效果不如前者明显。然而另一方面， 这种特性却更有利于脱泡和流平。
能降低粘度，而可控絮凝助剂（如 ANTI-
TERRA-204）增加粘度和触变性。这些润
湿分散剂主要用于稳定颜料分散体，而它
们产生的流变性是有益的副产物（见技术
资料 L-WI1, 润湿分散剂）。
图2
2
沉降、流挂 涂料储存时，颜填料趋于沉降并形成硬 底，且不易重新搅匀（图1）。当在倾斜 或垂直的表面上施工时，厚涂常常发生流 挂（图2）。在低剪切范围内有较高的粘 度并有一个屈服点的涂料能显著降低沉降 和流挂，这就能保证储存更长的时间，而 沉降较少。
流挂 流平
粘度曲线
混合， 搅拌，泵送 图3
粘度
牛顿型 = 常数 假塑型 = f ( )
剪切速率 图4
3
技术信息 L-RI 1
涂料的流变特性
触变性 = 粘度随时间变化
粘度
= 常数
=0
触变性（粘度曲线）
时间 t 图5
假塑性流动特性
涂料体系中，较常见的流动是假塑性流 动，也就是“剪切变稀”。在此情况下， 粘度与剪切速率成反比，剪切力增加时粘 度降低，液体即涂料变稀。此类液体往往 有一个屈服值，在低剪切力下，不流动， 流动只有在达到或超过屈服值时才开始。 从施工性能来说，此流动特性具有优越 性。在高剪切力下，涂料具有低粘度，简 化了生产和施工时的操作。在较低剪切力 下，如储存时，涂料粘度较高，因此，有 效消除了颜料的沉降。同时在垂直面上涂 料的抗流挂性也有显著提高。可是在较低 剪切力下的较高粘度可能对涂料湿膜流平 和脱泡不利。假塑性材料的粘度必须注明 测定时的剪切速率才有意义。因此，对此 类材料的单点测量意义很小，材料的流变 特性只有通过完整的流动曲线（粘度曲 线）才能表达。
Substance for Success.
Rheology Additives 流变助剂
技术信息 L-RI 1
流变助剂
目录
涂料的流变特性 用于触变性流动效果的液体流变助剂 用于假塑性流动效果的液体流变助剂 BYK-405, 触变增效剂 用于控制流变性能的蜡助剂 制备完美的有机膨润土浆
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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）。
是一个常数。它取决于多个参数。除了温 料（铝粉颜料及珠光颜料）及消光剂的整
度的影响外，另一个主要参数是涂料对机 齐定向和在油墨中的印刷清晰性等特性。
械应力的响应情况，因为它会影响涂料的
施工性能。流变特性是一个很复杂的粘度 市场上已有很多涂料用的流变助剂，它们
和剪切力间的相互关系。
的作用机理基本相同。在液相中，这些助
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
剂（如 DISPERBYK-163, DISPERBYK-110）
粘度
Hale Waihona Puke Baidu
触变性流动行为
触变性是指粘度不仅与剪力有关，与时间 也有关。假塑性物质随剪切速率的变化而 有不同的粘度，但是此粘度不受时间影 响。当一触变物质在恒定的剪切速率下受 到剪切，随着剪切时间增加，粘度会下 降，剪切力一旦去除 ( =0)，粘度将会回 到起始值（图5）。但触变液体的流动和 粘度曲线是—典型的“滞后环”，即移除 剪力后的粘度恢复曲线与起始时从平衡状 态下开始的的剪切变稀曲线并不重合（图 7）。对于每一个剪切速率，前者的数值 均低于后者，这清楚地表明，对于触变材 料，一定的剪切速率对应的不是唯一的 粘度值；所测的粘度与先前的剪切过程 有 关。