涂料中触变剂介绍以及使用方法。
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流变助剂
1 - Reference, date, place
流变助剂的使用
流变助剂在厚浆型防腐涂料中大量使用，在配方里提供剪切流变，一段时间后 恢复。这段特殊的时间被称为“触变性”。 对于涂料设计者在低剪切的情况下提供高粘度，对于色漆体系提供极好的防尘 性和极好的分散性。 此外，极好剪切后的流变助剂的性能能确保在高剪切情况下无论刷涂、滚涂或 者喷涂都非常容易施工。 根据施工，触变性的流变助剂都会提供极好的流平性，同时也有足够粘度以达 到抗流挂性能。
10
在研磨的时候，触变性快速释放
without HDK N20ST TSp: 3 m/s
TSp: 5 m/s
1
TSp: 7 m/s
TSp: 8 m/s
0.1
TSp: 9 m/s
260 265 270 275 280 285 290
Relaxtime [s]
32 - Reference, date, place
在油漆中能够提供的性能：
A. 提高屈服值增加防沉抗流挂性
B. 触变增稠，方便施工
C. 提高施工膜厚，容易厚涂
D. 增加储存稳定性
16 - Reference, date, place
极性活化剂的添加比例：
添加量：
碳酸丙烯酯 甲醇 10-30% 20-40%
乙醇
Anti-Terra-203
30-60%
凝胶机理（溶剂体系）
初级片状粒子 ( DELAMINATED已经分层)
剪切力 氢键结构
14 - Reference, date, place
膨润土的特点：
1. 非常薄和柔韧的薄片 2. 中间带负电荷，边缘带正电荷 3. 薄片能在水和极性溶剂里膨胀和分开 4. 很高的比表面积 5. 极高的吸油量
15 - Reference, date, place
通过活化剂作用，形成凝胶 (HOUSE-OF-CARDS-STRUCTURE卡屋结构)
10 - Reference, date, place
有机膨润土的工作原理：
片状泥层堆积 (供货状态)
加入溶剂和润湿分散剂， 高速分散 片状泥层堆积 (膨胀后)
11 - Reference, date, place
0.1
1
10
10 2
10 3
10 4
10 5
剪切率
D [s - 1 ]
纵观生产，运输和存储过程中的剪切率
31 - Reference, date, place
气象二氧化硅的分散 – 机械分散的影响
在动态触变上，分散速度的影响
Relaxviscosity after D=500 at D= 0.5 1/s [Pas]
30 - Reference, date, place
网络结构，粘稠
LIFE CYCLE
所有涂料重要阶段的粘度
粘度
h [Pa · s]
3
10
控制
存储
-
生产 - phase 施工
运输 - phase
210
10
控制
流挂
1
由树脂，填料和溶剂控制
流平
控制
0.1
沉淀
包装过程
施工
0.01 0.001
:
0.01
混合机
20 - Reference, date, place
分散搅拌机
21 - Reference, date, place
高速分散机
22 - Reference, date, place
有机膨润土的分散工艺－极性活化剂添加顺序对使用效果的影响
正确的顺序
1. 使用高速分散机混合溶剂和润 湿分散剂（促进膨润土的表面 润湿） 注意：（对于极性不强的树脂 ，也可以在第一步加入） 膨润土 极性活化剂
有机膨润土的工作原理：
分散-形成单个片状结构
施加剪切力
片状泥层堆积 (膨胀后) 初级片状粒子 (已经分层)
12 - Reference, date, place
凝胶机理 (溶剂体系)：
Fs
Fhb Fs
力的平衡
Fhb- 氢键吸引力 Fs - 溶剂吸引力
Fs
Fs
13 - Reference, date, place
～50％
按膨润土的量计算添加量
17 - Reference, date, place
极性活化剂的作用：
使经过剪切分散后的无序排列的膨润土薄片，形成屋形的空间立 体结构（卡屋结构） 形成稳定膨润土的凝胶
18 - Reference, date, place
膨胀性膨润土的电镜照片：
19 - Reference, date, place
避免使用油漆分散膨润土
1. 2. 基本的原理与使用洗缸溶剂相同 由于膨润土的吸油量很高，每个配方中膨润土的加入量都是经过漆膜性能 评估的，因此不良的分散方法，会是膨润土的用量增加，进而会影响漆膜 的性能
25 - Reference, date, place
有机膨润土的性能(优劣势)： 优势：
1. 2. 3. 4.
Wacker HDK® N20
•亲水二氧化硅适合无极性体系 •憎水二氧化硅适合极性体系
35 - Reference, date, place
固体粉末状流变蜡
固体粉末状蜡粉需要一个激活的过程，在涂料生产过程中，典型是通过高速分 散，可以非常容易可以完成。
激活的过程通常需要温度和剪切，超过15-40分钟可以达到。
有机粘土的结构：
MONTMORILLONITE蒙脱土
(Al3,2Mg0,8)(Si8)O20(OH)4Na0,8
HECTORITE汉脱土
(Mg5,2Li0,8)(Si8)O20(OH)4Na0,8
+ Na
6O 4 Si
4 O + 2 OH 3,2 Al + 0,8 Mg 4 O + 2 OH 4 Si 6O
为什么极性活化剂的加入顺序如此重要：
由于有机膨润土在分散之前的状态可以称为－－集块薄片堆。 为了使他具有防沉降的作用，必须通过高速剪切的工艺，将其分 散至独立的薄片，并使用活化剂使这些独立的薄片稳定，并按一 定的顺序排列成我们称之为的－－卡屋结构。
因此这些独立的薄片的多少，直接影响到卡屋结构的好坏。
避免使用洗缸溶剂分散膨润土
由于洗缸溶剂中含有很多活性助剂，如果用洗缸水来分散膨润土，就会导致膨 润土颗粒（集块薄片堆）表面部分膨润土薄片被提前活化，这些被活化的薄片 就会形成保护膜，使膨润土颗粒无法进一步被分散成更多的薄片，直接导致两 个不良结果出现 1. 2. QC检测膨润土细度不合格 配方中使用标准用量的膨润土，但是成品油漆的流挂确达不到标准
激活过程中所使用的溶剂由蜡粉所需的激活条件所决定。
36 - Reference, date, place
固体粉末状流变蜡
37 - Reference, date, place
膏状流变蜡
膏状蜡通常不需任何特殊的激活，在中等剪切的条件下可以很容易混入涂料中。 可使用的溶剂有：
— — — — — — 二甲苯 醋酸丁酯 （无HAPS） 溶剂油 苯乙烯 丙二醇 其他
低增稠剂
无极性液体
强键作用 低增稠剂
弱键作用 高增稠剂
极性体系
弱键作用
强键作用
34 - Reference, date, place
推荐体系中的气相二氧化硅
PU 树脂 环氧 硝基漆 短油醇酸 不饱和聚酯 环氧酯 中油醇酸 丙烯酸树脂 聚醚 长油醇酸
极性
中极性
无极性
Wacker HDK® H18
Wacker HDK® H15
如果在高速剪切之前就加入活化剂或具有活化剂作用的树脂， 那么这些物质就会在膨润土颗粒的表面形成保护膜，导致内部的 独立薄片无法继续被剪切分散开；因此导致卡屋结构搭建的不好， 导致防沉降效果下降，相应的膨润土的用量就会上升；影响漆膜 的光泽。
24 - Reference, date, place
在分散膨润土时，应注意些什么
SAND沙 REACTION VESSEL反应器
QUAT STORAGE助剂储罐
MILL研磨机
BAGGING STATION包装
FILTER PRESS压滤机
DRYER干燥器
9 - Reference, date, place
有机膨润土的工作原理：
片状泥层的膨胀（润湿）
形成分散的初级粒子 (分散)
应用范围大 添加量少、效率高、加工性能稳定 良好的防沉性 价格便宜
劣势： 1. 在清漆中会有一点雾影和浑浊 2. 只有触变效果，没有牛顿性 3. 由于需要很好的分散，才能达到最佳的防尘效果，所以 较难用于后添加 4. 对分散体系有增稠效果 5. 一些产品中需要制成预凝胶
26 - Reference, date, place
+ Na 6O 4 Si
4 O + 2 OH
5,2 Mg + 0,8 Li 4 O + 2 OH 4 Si 6O
6 - Reference, date, place
有机粘土—制造有机膨润土：
CLAY MINERAL粘土矿物 + ORGANIC COMPOUND 有机化合物
表面改性
O R G A N O C L A Y有机膨润土
7 - Reference, date, place
膨润土制造有机膨润土的离子交换反应：
CH3
Na+ Na+ Na+ Na+
+
N+ ClCH3
N
N
N N
膨润土原料
有机化合物
有机膨润 土
8 - Reference, date, place
膨润土制造有机膨润土：
CLAY STORAGE 粘土储罐 CLAY SLURRY粘土浆 CENTRIFUGE离心分离机
高温煅烧气相二氧化硅
SiCl4 + 2 H2 + O2
通过比表面积控制性能
1200-1500 ° C
SiO2 + 4 HCl
燃烧
SiCl4 + 2 H2 + O2
SiO2 SiO2 SiO2 SiO2 SiO2
SiO2 protoMolecules particles
primary particles
不正确的顺序
1. 极性活化剂加到树脂溶剂体系里 或使用极性很强的树脂 2. 润湿分散剂 3. 膨润土 结果： 1. 分散不好 2. 效率低 3. 不稳定 4. 失光/雾影 5. 油漆流挂不好 6. 油漆低粘度 7. 细度不好
2. 3.
结果： 最佳效果
23 - Reference, date, place
38 - Reference, date, place
液体流变蜡
液体流变蜡应该在最后的生产过程中缓慢的加入，或者直接加入到成品中。
涂料中，使用溶剂的极性来决定所使用的液体流变蜡。
39 - Reference, date, place
Any Question
40 - Reference, date, place
d = 250 nm
d = 10 µm
97.5 vol% air
基本粒子不以单独粒子出现。
28 - Reference, date, place
以氢为桥梁的结构
29 - Reference, date, place
形成可逆性的网络结构
易分散 团聚被分散
剪切前的团聚
H键结构的建立
剪切下H键的破坏
中间链结构 聚合物
2 - Reference, date, place
流变助剂的使用
在实际的使用中，粘度随时间的变化曲线：
3 - Reference, date, place
重防腐涂料中流变助剂常用的种类
膨润土 气相二氧化硅
聚酰胺蜡
聚乙烯蜡
4 - Reference, date, place
膨润土原矿石
5 - Reference, date, place
aggregates
agglomerates
通过SiCl4的纯度来控制性能
空间结构控制性能
疏松度的wenku.baidu.com节控制性能
27 - Reference, date, place
物质结构
煅烧二氧化硅外观是蓬松的白色粉末，具有非常低的堆积密度小于 50 g/l. 比重of SiO2: ∼ 2200 g/l
d = 10 n
亲水及憎水
亲水的 WACKER HDK® 带来 更多的OH-基 per nm²
憎水的WACKER HDK® 带来 更少的OH-基 per nm²
33 - Reference, date, place
亲水的白炭黑要求更低 及 憎水的白炭黑要求更高极性 的涂料原材料
亲水极性二氧化硅
高增稠剂
憎水无极性二氧化硅
1 - Reference, date, place
流变助剂的使用
流变助剂在厚浆型防腐涂料中大量使用，在配方里提供剪切流变，一段时间后 恢复。这段特殊的时间被称为“触变性”。 对于涂料设计者在低剪切的情况下提供高粘度，对于色漆体系提供极好的防尘 性和极好的分散性。 此外，极好剪切后的流变助剂的性能能确保在高剪切情况下无论刷涂、滚涂或 者喷涂都非常容易施工。 根据施工，触变性的流变助剂都会提供极好的流平性，同时也有足够粘度以达 到抗流挂性能。
10
在研磨的时候，触变性快速释放
without HDK N20ST TSp: 3 m/s
TSp: 5 m/s
1
TSp: 7 m/s
TSp: 8 m/s
0.1
TSp: 9 m/s
260 265 270 275 280 285 290
Relaxtime [s]
32 - Reference, date, place
在油漆中能够提供的性能：
A. 提高屈服值增加防沉抗流挂性
B. 触变增稠，方便施工
C. 提高施工膜厚，容易厚涂
D. 增加储存稳定性
16 - Reference, date, place
极性活化剂的添加比例：
添加量：
碳酸丙烯酯 甲醇 10-30% 20-40%
乙醇
Anti-Terra-203
30-60%
凝胶机理（溶剂体系）
初级片状粒子 ( DELAMINATED已经分层)
剪切力 氢键结构
14 - Reference, date, place
膨润土的特点：
1. 非常薄和柔韧的薄片 2. 中间带负电荷，边缘带正电荷 3. 薄片能在水和极性溶剂里膨胀和分开 4. 很高的比表面积 5. 极高的吸油量
15 - Reference, date, place
通过活化剂作用，形成凝胶 (HOUSE-OF-CARDS-STRUCTURE卡屋结构)
10 - Reference, date, place
有机膨润土的工作原理：
片状泥层堆积 (供货状态)
加入溶剂和润湿分散剂， 高速分散 片状泥层堆积 (膨胀后)
11 - Reference, date, place
0.1
1
10
10 2
10 3
10 4
10 5
剪切率
D [s - 1 ]
纵观生产，运输和存储过程中的剪切率
31 - Reference, date, place
气象二氧化硅的分散 – 机械分散的影响
在动态触变上，分散速度的影响
Relaxviscosity after D=500 at D= 0.5 1/s [Pas]
30 - Reference, date, place
网络结构，粘稠
LIFE CYCLE
所有涂料重要阶段的粘度
粘度
h [Pa · s]
3
10
控制
存储
-
生产 - phase 施工
运输 - phase
210
10
控制
流挂
1
由树脂，填料和溶剂控制
流平
控制
0.1
沉淀
包装过程
施工
0.01 0.001
:
0.01
混合机
20 - Reference, date, place
分散搅拌机
21 - Reference, date, place
高速分散机
22 - Reference, date, place
有机膨润土的分散工艺－极性活化剂添加顺序对使用效果的影响
正确的顺序
1. 使用高速分散机混合溶剂和润 湿分散剂（促进膨润土的表面 润湿） 注意：（对于极性不强的树脂 ，也可以在第一步加入） 膨润土 极性活化剂
有机膨润土的工作原理：
分散-形成单个片状结构
施加剪切力
片状泥层堆积 (膨胀后) 初级片状粒子 (已经分层)
12 - Reference, date, place
凝胶机理 (溶剂体系)：
Fs
Fhb Fs
力的平衡
Fhb- 氢键吸引力 Fs - 溶剂吸引力
Fs
Fs
13 - Reference, date, place
～50％
按膨润土的量计算添加量
17 - Reference, date, place
极性活化剂的作用：
使经过剪切分散后的无序排列的膨润土薄片，形成屋形的空间立 体结构（卡屋结构） 形成稳定膨润土的凝胶
18 - Reference, date, place
膨胀性膨润土的电镜照片：
19 - Reference, date, place
避免使用油漆分散膨润土
1. 2. 基本的原理与使用洗缸溶剂相同 由于膨润土的吸油量很高，每个配方中膨润土的加入量都是经过漆膜性能 评估的，因此不良的分散方法，会是膨润土的用量增加，进而会影响漆膜 的性能
25 - Reference, date, place
有机膨润土的性能(优劣势)： 优势：
1. 2. 3. 4.
Wacker HDK® N20
•亲水二氧化硅适合无极性体系 •憎水二氧化硅适合极性体系
35 - Reference, date, place
固体粉末状流变蜡
固体粉末状蜡粉需要一个激活的过程，在涂料生产过程中，典型是通过高速分 散，可以非常容易可以完成。
激活的过程通常需要温度和剪切，超过15-40分钟可以达到。
有机粘土的结构：
MONTMORILLONITE蒙脱土
(Al3,2Mg0,8)(Si8)O20(OH)4Na0,8
HECTORITE汉脱土
(Mg5,2Li0,8)(Si8)O20(OH)4Na0,8
+ Na
6O 4 Si
4 O + 2 OH 3,2 Al + 0,8 Mg 4 O + 2 OH 4 Si 6O
为什么极性活化剂的加入顺序如此重要：
由于有机膨润土在分散之前的状态可以称为－－集块薄片堆。 为了使他具有防沉降的作用，必须通过高速剪切的工艺，将其分 散至独立的薄片，并使用活化剂使这些独立的薄片稳定，并按一 定的顺序排列成我们称之为的－－卡屋结构。
因此这些独立的薄片的多少，直接影响到卡屋结构的好坏。
避免使用洗缸溶剂分散膨润土
由于洗缸溶剂中含有很多活性助剂，如果用洗缸水来分散膨润土，就会导致膨 润土颗粒（集块薄片堆）表面部分膨润土薄片被提前活化，这些被活化的薄片 就会形成保护膜，使膨润土颗粒无法进一步被分散成更多的薄片，直接导致两 个不良结果出现 1. 2. QC检测膨润土细度不合格 配方中使用标准用量的膨润土，但是成品油漆的流挂确达不到标准
激活过程中所使用的溶剂由蜡粉所需的激活条件所决定。
36 - Reference, date, place
固体粉末状流变蜡
37 - Reference, date, place
膏状流变蜡
膏状蜡通常不需任何特殊的激活，在中等剪切的条件下可以很容易混入涂料中。 可使用的溶剂有：
— — — — — — 二甲苯 醋酸丁酯 （无HAPS） 溶剂油 苯乙烯 丙二醇 其他
低增稠剂
无极性液体
强键作用 低增稠剂
弱键作用 高增稠剂
极性体系
弱键作用
强键作用
34 - Reference, date, place
推荐体系中的气相二氧化硅
PU 树脂 环氧 硝基漆 短油醇酸 不饱和聚酯 环氧酯 中油醇酸 丙烯酸树脂 聚醚 长油醇酸
极性
中极性
无极性
Wacker HDK® H18
Wacker HDK® H15
如果在高速剪切之前就加入活化剂或具有活化剂作用的树脂， 那么这些物质就会在膨润土颗粒的表面形成保护膜，导致内部的 独立薄片无法继续被剪切分散开；因此导致卡屋结构搭建的不好， 导致防沉降效果下降，相应的膨润土的用量就会上升；影响漆膜 的光泽。
24 - Reference, date, place
在分散膨润土时，应注意些什么
SAND沙 REACTION VESSEL反应器
QUAT STORAGE助剂储罐
MILL研磨机
BAGGING STATION包装
FILTER PRESS压滤机
DRYER干燥器
9 - Reference, date, place
有机膨润土的工作原理：
片状泥层的膨胀（润湿）
形成分散的初级粒子 (分散)
应用范围大 添加量少、效率高、加工性能稳定 良好的防沉性 价格便宜
劣势： 1. 在清漆中会有一点雾影和浑浊 2. 只有触变效果，没有牛顿性 3. 由于需要很好的分散，才能达到最佳的防尘效果，所以 较难用于后添加 4. 对分散体系有增稠效果 5. 一些产品中需要制成预凝胶
26 - Reference, date, place
+ Na 6O 4 Si
4 O + 2 OH
5,2 Mg + 0,8 Li 4 O + 2 OH 4 Si 6O
6 - Reference, date, place
有机粘土—制造有机膨润土：
CLAY MINERAL粘土矿物 + ORGANIC COMPOUND 有机化合物
表面改性
O R G A N O C L A Y有机膨润土
7 - Reference, date, place
膨润土制造有机膨润土的离子交换反应：
CH3
Na+ Na+ Na+ Na+
+
N+ ClCH3
N
N
N N
膨润土原料
有机化合物
有机膨润 土
8 - Reference, date, place
膨润土制造有机膨润土：
CLAY STORAGE 粘土储罐 CLAY SLURRY粘土浆 CENTRIFUGE离心分离机
高温煅烧气相二氧化硅
SiCl4 + 2 H2 + O2
通过比表面积控制性能
1200-1500 ° C
SiO2 + 4 HCl
燃烧
SiCl4 + 2 H2 + O2
SiO2 SiO2 SiO2 SiO2 SiO2
SiO2 protoMolecules particles
primary particles
不正确的顺序
1. 极性活化剂加到树脂溶剂体系里 或使用极性很强的树脂 2. 润湿分散剂 3. 膨润土 结果： 1. 分散不好 2. 效率低 3. 不稳定 4. 失光/雾影 5. 油漆流挂不好 6. 油漆低粘度 7. 细度不好
2. 3.
结果： 最佳效果
23 - Reference, date, place
38 - Reference, date, place
液体流变蜡
液体流变蜡应该在最后的生产过程中缓慢的加入，或者直接加入到成品中。
涂料中，使用溶剂的极性来决定所使用的液体流变蜡。
39 - Reference, date, place
Any Question
40 - Reference, date, place
d = 250 nm
d = 10 µm
97.5 vol% air
基本粒子不以单独粒子出现。
28 - Reference, date, place
以氢为桥梁的结构
29 - Reference, date, place
形成可逆性的网络结构
易分散 团聚被分散
剪切前的团聚
H键结构的建立
剪切下H键的破坏
中间链结构 聚合物
2 - Reference, date, place
流变助剂的使用
在实际的使用中，粘度随时间的变化曲线：
3 - Reference, date, place
重防腐涂料中流变助剂常用的种类
膨润土 气相二氧化硅
聚酰胺蜡
聚乙烯蜡
4 - Reference, date, place
膨润土原矿石
5 - Reference, date, place
aggregates
agglomerates
通过SiCl4的纯度来控制性能
空间结构控制性能
疏松度的wenku.baidu.com节控制性能
27 - Reference, date, place
物质结构
煅烧二氧化硅外观是蓬松的白色粉末，具有非常低的堆积密度小于 50 g/l. 比重of SiO2: ∼ 2200 g/l
d = 10 n
亲水及憎水
亲水的 WACKER HDK® 带来 更多的OH-基 per nm²
憎水的WACKER HDK® 带来 更少的OH-基 per nm²
33 - Reference, date, place
亲水的白炭黑要求更低 及 憎水的白炭黑要求更高极性 的涂料原材料
亲水极性二氧化硅
高增稠剂
憎水无极性二氧化硅