涂料中的流变学基本原理增稠剂的类型和选择
水性涂料粘度及增稠剂
水性涂料粘度及增稠剂一、涂料生产、储存和施工中的剪切作用和理想的流变特性二、各种型号粘度计表征的粘度三、增稠剂的种类非缔合型的增稠流变剂主要提供中低剪切粘度和假塑性，而通过缔合型增稠流变剂的选择可提供不同剪切条件下的粘度，尤其是高剪切粘度。
1)纤维素醚及其衍生物羟乙基纤维素(HEC)是大分子纤维素进入连续的水相中，通过分子链上羟乙基和羧基的水合作用及其分子间的缠绕，而增加体系粘度，当体系受到剪切作用，速率逐步增加时，HEC 分子可从无序按剪切力的方向作有序排列，变得易于滑动，粘度下降，当剪切作用力减弱时，又可逐渐回复到原有的结构，表现为触变性。
这种水相增稠的机理与所用乳液、颜料和其它助剂的关联度不大，因而匹配性较好，使用面较广，缺点是流平性差，滚涂易飞溅，生物稳定性较差纤维素分子主要靠在水中的溶胀来增稠，在水中溶胀主要是因为高分子主链与水形成氢键的结果，同时它的粘度与其分子量有很大的关系。
分子量越大，单位质量的增稠能力越大。
2.5%浓度纤维素溶液外观对比之下缔合式增稠剂本身溶液粘度一般很低，然而碱溶胀式产品在中和之后与之相似。
纤维素的分子量对粘度的影响当分子量较低时，较高的高剪切粘度可以实现，但是其用量也很高，所以并不经济。
当分子量较高时，因为增稠效果太好，使用量低。
高剪切粘度不能实现（太低），同时其它性能如流平行性也将随之消失。
在乳胶溶液中加入纤维素后，由于纤维素自身靠溶胀增稠，它将挤压乳胶粒子不断相互接近，当纤维素用量达到一定浓度，将引起乳液的絮凝。
同样的原理是用于乳胶漆中。
这里是两张实际的显微镜照片。
左图所示是没有纤维素的条件下，干燥的乳胶粒子均匀的分散。
这对涂料的性能影响很大。
右图所示，由于纤维素的加入，干燥以后的乳胶粒子不再均匀分散，其中没有粒子的地方是由于纤维素溶胀所至。
纤维素增稠引起的涂料辊涂时的飞溅现象,细小的粒子是涂料在粉刷过程飞溅所致。
纤维素类增稠剂的优缺点2)碱溶膨胀型增稠剂丙烯酸类增稠剂,包括聚丙烯酸盐及碱增稠的丙烯酸酯共聚物两个类型。
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
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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
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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
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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
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pH ~ 3-4
乳液形态供货
pH ~ 7-10
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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
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水性涂料粘度控制技术----增稠流变剂
水性涂料粘度控制技术----增稠流变剂水性涂料为更好的满足生产、包装、储存、施工的需要，配方设计时需对涂料进行流变控制，水性涂料中除了树脂、颜料、助溶剂会形成原有的流变特性外。
工程师对水性涂料流变控制最直接高效的方法就是添加增稠流变剂。
什么是物质流变学？流变学是一门研究物质分子在外力作用下的变形与流动规律的一门学科。
流变学中包含牛顿流体和非牛顿流体。
一、牛顿流体纯液体或低分子物质在层流的条件下，剪切应力与剪切速率成正比。
而水性涂料的流变性质不符合牛顿流体的特性。
二、非牛顿流体水性涂料具有典型的非牛顿流体的流变性质混合物、大多数含高分子或高分子的液体不遵循牛顿粘度定律，这种物质的流动剪切速度与剪切应力不呈线型关系。
它是通过分子链段的相继跃迁来实现，即通过链段的逐步位移完成整条大分子链的位移。
1、粘度、屈服值、触变性定义粘度是流体内部反抗流动的内摩擦阻力，与分子间的缠绕和分子间的作用力相关，单位Pa.s ,它不是一个具体数据值，它是与剪切速率对应变形曲线。
屈服值：指液体开始流动所需要的最小移动应力。
液体内部凝胶网状结构的强度有关，屈服值过大，流动性就会变差，屈服值过小，容易流挂。
触变性：指液体受外力的搅拌时由稠变稀的现象。
与液体形成的双电层效应及絮凝有关。
剪切稀释型非牛顿流体：指剪切力增大，粘度随着非线型减小。
如：水性涂料剪切膨胀型非牛顿流体：指剪切力增大，粘度随着非线型增大。
如：聚氯乙烯悬浮液。
水性涂料在生产、储运、施工过程中会产生不同剪切与流变要求，这使得需要按应用要求调整水性涂料体系不同的剪切粘度。
涂料根据其不同的工作条件，有不同的粘度要求，常用测试粘度大致可分为以下三种：1. 储存状态下的粘度（Brookfield粘度由布氏粘度计测试）涂料粘度的大小会牵涉到其保存期的长短。
涂料其实是固液混合液，固体颗粒如钛白粉、高岭土等均匀分布在主体树脂溶液中，在重力作用下，固体颗粒会沉降到底层并分层、结块造成品质下降。
PUR增稠剂的作用机理及在水性涂料中的应用
PUR增稠剂的作用机理及在水性涂料中的应用报告编号：7.01E 概况水性涂料都采用增稠剂，为系统提供理想的流变性能。
除了传统的增稠剂，如高分子量纤维素醚、多糖和无机增稠剂以外，人们开始使用越来越多的聚氨酯增稠剂。
PUR增稠剂具有极强的牛顿流动特性，其流平性能、一次刷涂厚度和耐擦洗性都是最佳的。
PUR增稠剂的增稠作用机理为分子里内含的疏水和亲水成分。
1.介绍水稀释涂料的出现已经有几十年了。
50年以前，乳胶漆在涂料工业中起着重要作用。
越来越多的人有兴趣将乳胶漆用于各种广泛的应用，如替代含有机溶剂的醇酸树脂涂料，这个数量明显增加。
其中，最重要的原因是这种水性涂料更环保。
作为高光泽、易于施工、具有良好流平性能的醇酸树脂涂料的替代品，这种水性涂料会出现大量问题，如润湿性能、泡沫的形成、干燥性能、流平差、刷涂性、成膜性能，等等。
最后3个性能受流变性的影响尤其明显。
通常，通过纤维素增稠剂的辅助作用，来调节常规乳胶漆的流变性。
这种涂料的流变性能与传统醇酸树脂涂料不同。
该乳胶漆的粘度曲线（流变性）表现出粘度与剪切速率的一种非线性相关关系。
剪切速率的增加将引起粘度（结构粘度）的减少。
至于醇酸树脂涂料，当粘度出现少量减少时，涂料的结构粘度即降低。
这种流变性的不同说明了乳胶漆和醇酸树脂涂料在流动性能和涂层厚度上的不同。
而聚氨酯或PUR增稠剂是流变助剂领域中一个最重要的成果。
这种缔合型增稠剂用于水性涂料配方，这些涂料的流变性能与醇酸树脂涂料一致。
该文将详细说明这种PUR增稠剂系列的性能和用途，并与传统增稠剂相比较。
2.流变学流变学是研究物质流动性能的一门科学。
2.1流动行为和流动液体流动分为层流和湍流。
如果人们将平行、无限薄的几个液体层（我们可以将它看作液体的组成）相对移动到另一层，没有出现液体层混合，这种液体流动为层流。
如果液体层出现混合，这种流动即为扩散流动。
当引入的大量能量（用于引起液体流动）消失并且不用于实际流动目的时，即产生紊流。
增稠剂选择
乳胶漆流变性的调整与增稠剂的选择徐玲张先进胡志滨(深圳海川化工有限公司实验中心518040)吴晓天Cognis香港有限公司文摘本文工作对不同种类乳胶漆的流变性调整方法进行了研究包括在高中低PVC乳胶漆的粘度控制苯丙纯丙醋丙醋叔乳胶漆中增稠剂的选择与应用对建筑乳胶涂料的生产具有一定的指导意义关键词乳胶漆增稠剂乳液增稠作用分类号TQ639The Thickener Application and Viscosity Adjustingin Emulsion PaintsAbstract The thickener application and viscosity adjusting in emulsion paints were studied. It was found that the appropriate emulsion paints rheology could be obtained by thickener selection, The thickener must be applied according to the PVC of paint and emulsion used in paint. The result was an important guidance for emulsion paints production.Key words Architecture paint Thickener Emulsion Rheology1. 前言1.1乳胶漆的流变性乳胶漆的流变性是构成漆膜外观和性能的重要影响因素之一粘度对漆的颜料沉淀性涂刷性膜丰满性流平性以及垂直表面上的膜的流挂性都有影响这些影响的结果最终将表现在干膜的质量上粘度mPa.s图1 乳胶漆不同剪切速率下粘度变化[1]简单剪切下乳胶漆的典型粘度曲线必须满足不同操作过程的要求如图1全部范围内的粘度曲线可由Casson 经验方程[2]表示=+T0/D nD 剪切速率S -1T0屈服值dyn/cm 2屈服值可由下式计算T0=0.0056 1.35剪切速率0.085S -1屈服值由低剪切速率下的粘度决定低剪切速率下的涂料的流变性质主要由增稠剂与颜填料乳胶粒子形成的结构粘度决定这种结构粘度使乳胶漆呈现出一定的屈服值即在低剪切速率下在沉降流挂流平等过程中尽管结构很弱但对流动具有很大的抵抗力代表无穷大剪切速率下体系的粘度在中至高剪切力条件下由体系组分间作用而产生的结构粘度易被破坏结构影响可以忽略乳胶漆的粘度由漆中固体组分的组成和用量决定高剪切下的适宜粘度一般为2.5至5.0P 涂刷性良好涂膜厚度最佳在高剪切停止后缔合开始恢复这一特点使乳胶漆流变性呈现出带有触变性的假塑型流体特征恢复速率为增稠剂粘度的函数恢复时间过快不利于流平过慢易产生流挂乳胶漆生产过程中一般只控制中剪切速率下的粘度Stomer 粘度KU 值KU 值相同的乳胶漆在低高剪切速率范围内粘度存在差异1.2乳胶漆中的增稠剂 涂料组成影响乳胶漆的流变性改变乳液浓度以及分散在乳胶漆中的其它固体物质的浓度可以调节粘度但调节范围有限成本较高乳胶漆粘度主要通过增稠剂进行调节常用增稠剂有纤维素醚类碱溶胀聚丙烯酸乳液类非离子缔合型聚氨酯类等[3]羟乙基纤维素醚类增稠剂主要增加乳胶漆的中低剪粘度触变性大屈服值大纤维素类增稠剂疏水主链与周围水分子是通过氢键缔合提高了聚合物本身的流体体积减少了颗粒自由活动的空间提高了体系粘度在颜料和乳液颗粒之间形成一个交联的网状结构以使其相互分离对颜料乳液粒子极少吸附 碱溶胀聚丙烯酸乳液增稠剂主要提高中低剪粘度屈服值较大触变性大丙烯酸乳液与氨水或有机碱起中和反应同时基本树脂被溶解羧基在静电排斥的作用下使聚合物的链伸展开从而使乳胶漆体系粘度升高与乳胶漆中的颗粒有弱吸附如Cognis 公司的SN-636926非离子缔合型聚氨酯增稠剂分为两种类型疏水性强的具有假塑性特征在增加高剪粘度的同时可以显著提高中低剪粘度并且触变性较大如Cognis 公司的SN-612DSX-1550DSX-1514亲水性强的表现出牛顿型特征低中剪增稠效率低主要增加高剪粘度如Cognis 公司的SN-621N 620DSX-3000DSX-2000等这类增稠剂屈服值小流动性好与乳胶漆中各种组分均有吸附作用这三类增稠剂的性能作用价格各有特点针对乳胶漆配方不同的需求可以综合考虑搭配使用求得最佳应用效果本文对不同颜填料体积浓度PVC 乳胶漆粘度特点与增稠剂的选择与应用进行了研究2.实验结果2.1高PVC 乳胶漆粘度控制 市场上低成本高PVC 的乳胶漆占有工程漆的较大份额乳胶漆中颜填料用量较高常达到45%以上乳液用量低至10%PVC 高达80%由于漆中颜填料用量较高为防止颜填料沉降保证乳胶漆不分层要求贮存粘度较高可应用较高分子量的羟乙基纤维素HEC来提高中低剪粘度但同时由于屈服值大造成漆的流平性较差也可配合碱溶胀型增稠剂如Cognis 公司的SN-636提高中低剪粘度同时提高保水性只用HEC 和碱溶胀型增稠剂高剪粘度通常达不到要求涂刷性差丰满度低飞溅性强可采用缔合型增稠剂来改善流平性涂刷性丰满度高PVC 漆中乳液量少乳液粒子较粗非离子缔合型增稠剂与乳液之间作用较弱可以使用牛顿型缔合型增稠剂如Cognis 公司的SN-620和2000D 提高高剪粘度改善涂刷性流动性飞溅性丰满度下面以两种高PVC乳胶漆为例探讨这一类乳胶漆的粘度控制2.1.1 PVC=78%内墙工程漆 这一类较低成本工程乳胶漆要求贮存期短故贮存粘度较低使用前不兑水或兑水小于10%表1列出了这类乳胶漆中增稠剂搭配实例表1 PVC=78%乳胶漆增稠剂搭配实例原料1# 2# 3# 分散剂5034 /PE-100 5034/PE-100 5040 颜填料 立德粉 21% 轻钙 24% 滑石粉 5% 锐钛 5% 高岭土 16% 重钙 24% 滑石粉 5% 锐钛 6% 高岭土 14% 重钙 24% 滑石粉 6%乳液 苯丙10% 苯丙10% 苯丙10%增稠剂 HEC 0.2% 636 0.6% 2000D 0.8% HEC 0.2% 636 0.3% 620 0.9% 2000D 0.3%HEC 0.3% 620 0.6% 2000D 0.5% KU 83 92 83 Brookfield 6rpmmPa.s10000 11400 8500 触变指数TI4.0 3.4 3.9 贮存稳定性5030天 不分层 未反粗 不分层 未反粗 不分层 未反粗 注SN-503450403204PE-100N-1005027436均为Cognis 公司分散润湿剂牌号 有诸多因素会导致乳胶漆在贮存过程中发生液固相分离即分层或脱水收缩现象研究中发现高PVC 乳胶漆中发生分层时上层清液中富含水相增稠的HEC 增稠剂这种现象形成缓慢易于重新搅拌均匀一般不影响性能只是开罐效果不佳产生分层的主要原因颜填料沉降与体积排斥絮凝颜填料沉降的影响因素包括体系粘度低剪切范围粘度颜填料粒径分布形状密度分散状态 体积排斥絮凝采用HEC 时纤维素分子吸附弱极容易被漆中的润湿剂乳液中的表面活性剂等所置换游离于水相中由于纤维素分子较强的刚性结构的作用压迫颜料乳液颗粒相互靠近当粒子间隔小于可溶聚合物的螺旋直径时可溶聚合物就会被挤出粒子之间的间隔区域造成聚合物的局部低浓度于是就出现一个不平衡的渗透压这个压差将把颜料乳液粒子压到一起所造成的微絮凝物的特性取决于粒子粒径和所占的体积分数以及水溶聚合物的浓度在这样的体系中流动所要求的能量的相当部分需用来破坏这个粒子絮凝物即产生屈服应力这种微絮凝粒子加上增稠剂将会在贮存过程中变粗加快下沉产生大规模的相分离下面为影响贮存稳定性的一些实例颜填料影响表2 颜填料影响实例 原料1# 2# 3# 分散剂5034/PE-100 5034 /PE-100 5034/PE-100 颜填料 立德粉-1 21% 轻钙 24% 滑石粉 5% 立德粉-2 21% 轻钙 24% 滑石粉 5% 锐钛 5%高岭土 21% 重钙 24%滑石粉 5%乳液 苯丙 10% 苯丙 10% 苯丙 10%增稠剂 HEC 0.2% 636 0.6% 2000D 0.8% HEC 0.3% 636 0.3% 2000D 0.5% HEC 0.2%636 0.3% 620 0.9% 2000D 0.3%KU 83 83 92Brookfield 6rpmmPa.s10000 9400 11400贮存稳定性5030d 未分层 未反粗 分层5%粘液 未反粗 未分层 未反粗 颜填料的粒径与形状对沉降分层有影响颜填料颗粒细则沉降慢比表面积大则吸附分散剂的量较大吸附相对稳定立德粉-1轻钙的颗粒细密度小悬浮性好而立德粉-2重钙的密度大滑石粉高岭土系填料颗粒为针状或棒状结构在静止时可形成触变结构粘度较高防止颜料沉底润湿剂影响表3 润湿剂影响实例原料4# 5# 分散剂 5034 0.4% PE-100 0.1% 5034 0.4% PE-100 0.3%颜填料 立德粉-2 21% 立德粉-2 21%轻钙 13% 重钙 10% 滑石粉 5% 轻钙 13%重钙 10%滑石粉 5%乳液 苯丙 10% 苯丙 10%增稠剂OP4400 0.3% 636 0.4% 1550D 0.3% OP4400 0.3% 636 0.4% 1550D 0.3%KU 92 93 Brookfield 6rpmmPa.s 13400 10600贮存稳定性5030ds 分层5%粘液分层10%粘液表3中的两组配方显示使用较多的润湿剂一方面使颜填料解絮凝另一方面降低了增稠剂的吸附作用使增稠剂分子更易于游离最终造成分层 2.1.2 PVC=64%的内墙漆 这类乳胶漆要求贮存期不低于半年需要调节适宜的中高剪粘度使涂料具有良好的涂刷性流平性抗飞溅性还要提高低剪粘度防止贮存期分层表4中列出了增稠剂应用实例表4 PVC=64%乳胶漆实例原料1# 2# 3# 4# 5# 分散剂5040/3204 5040/3204 5040/3204 5040/3204 5040/3204 颜填料 锐钛 BA01 8% 立德粉20%轻钙 12% 重钙6% 滑石粉6%锐钛 BA01 8%立德粉 21% 轻钙 12% 重钙 6% 滑石粉 5%R-244 8% 高岭土 10% 重钙 22% 硅灰石粉 10% R-244 8% 高岭土 16% 重钙 16% 硅灰石粉 10% 锐钛 BA01 8% 高岭土 15% 轻钙 8% 重钙 16% 滑石粉 5% 乳液 苯丙4303 18% 苯丙B96 18% 苯丙D68M 18% 苯丙D68M 18% 苯丙B98 18%增稠剂 HBR-250 0.2% 636-0.4% 612-0.2% 2000 0.2%HBR-250 0.2% 636-0.4% 612-0.4% 2000 0.2% HBR-250 0.2% 636-0.3% 612D-0.9% HBR-250 0.12% 636-0.2% 612D-0.3% 2000D 0.3% HBR-250 0.2% 636-0.2% 612D-0.8% 620-0.4% KU 103 111 104 107 106 Brookfield 6rpm(mPa.s)23500 30000 15300 1820022500 T 0 8.9 12.4 4.9 6.3 8.4 TI 4.2 4.0 3.44 3.87 4.2 贮存稳定性 5030d 未分层 未反粗 未分层 未反粗 未分层 未反粗 未分层 未反粗 未分层 未反粗 表4中1#和2#漆中的颜填料总量达到52%需提高低剪粘度防止沉降利用公式2可计算出屈服值一般该值需大于10dyn/cm 2才能防止颜填料沉降通常加入HEC 636来提高低剪粘度可能同时造成漆的流平性下降高剪切速率粘度仍达不到要求表4中乳胶漆中的乳液用量18%添加假塑性较大的612或612D 来提高中剪粘度比较有效改善了流平性加入牛顿型流变助剂2000D增加高剪粘度改善涂刷性提高漆膜丰满度3#和4#漆中用了较多的高岭土悬浮性好不易产生分层2.2中等PVC 乳胶漆2.2.1增稠剂搭配中等PVC 乳胶漆中乳液用量较多使用普通HEC 碱溶胀乳液增稠剂中剪粘度达到要求时低剪粘度过高流平流动性均较差采用假塑性聚氨酯类缔合型增稠剂可以同时提高中低剪粘度增稠效率高流动性好但低剪粘度屈服值较低不足以抗流挂通常将上述两者配合使用采用假塑性增稠剂612612D 15501550D 添加量较少对苯丙纯丙乳液可以同时提高中低剪粘度顾及一道遮盖及涂刷性配合使用牛顿型增稠剂620和2000D下面是一些具体实例表5 中等PVC 乳胶漆原料1# 2# 3# 4# 分散剂5040 5040 5040/PE-100 5040/PE-100 颜填料 立德粉301 20% 重钙1500# 5% 立德粉30120% 重钙1500#5% 立德粉301 20% 轻钙800# 22% 滑石粉1250# 10%立德粉30120% 轻钙800# 22% 滑石粉1250# 10% 乳液 苯丙6512 45% 苯丙6512 45% 苯丙 28% 苯丙 28%增稠剂 636 0.36% 612D 0.23% 620 0.15% HBR250 0.1% 612D 0.23% 620 0.15%612D 0.6% 2000 0.4% 612D 0.3% 636 0.33% KU 90 92 88 92 Brookfield 6rpm(mPa.s)14500 17000 5000 12500 TI 3.5 4.2 2.82 3.62 流平/流挂 好/好 差/好 好/差 好/好贮存稳定性5030d 未分层 未反粗 分层10% 未反粗 分层10% 未反粗未分层 未反粗表5中可以看出只用缔合型增稠剂如3#漆中剪粘度适合但低剪粘度过低易分层易流挂配合HEC 或636可以提高低剪粘度抗流挂HEC 与缔合型增稠剂配合使用时两者比例体系中表面活性剂助溶剂等都会影响贮存稳定性使漆产生分层现象如表5中的2#通常由于体积控制絮凝引起脱水收缩2.2.2增稠剂与乳液匹配假塑性大的非离子缔合型增稠剂[4]对乳液增稠效率受乳液种类影响很大一般对苯丙纯丙乳液效率高对醋丙醋叔乳液效率较低同一类乳液乳胶粒子大小表面活性剂种类不同增稠效率也存在差异 应用缔合型增稠剂时乳液种类与增稠剂增稠效果关系较大下面是对不同种类乳胶漆增稠剂应用实例表6苯丙纯丙乳胶漆原料1# 2# 3# 4# 5# 6# 分散剂5040 5040 5027/436 5027/ 436 5027/436 5027/436 颜填料%37 40 38 38 36 23 乳液 苯丙 296D 30% 苯丙 296D 35% 苯丙 6512 38% 苯丙6512 38% 苯丙D68M 40% 纯丙261 45%增稠剂 6360.4% 1550D0.8%636 0.4 % 1550D 0.6% 636 0.4% 620 0.8% 636 0.3% 612D 0.3% 636 0.2% 620 0.6% 636 0.4% 620 1.0% KU 91 91 89 94 92 102 Brookfield 6rpm(mPa.s)12200 15000 10200 17400 12100 21000 TI 4.1 3.9 3.63 4.44 3.54 3.70 贮存稳定性5030d 未分层 未反粗 未分层 未反粗 未分层 未反粗 未分层 未反粗 未分层 未反粗 未分层未反粗表7醋丙醋叔乳胶漆应用实例原料1# 2# 3# 4# 5# 分散剂5040/3204 N-100/5040 N-100/3204 N-100/3204 N-100 颜填料32% 32% 35% 32% 30% 乳液 醋叔3502 42% 醋叔3502 42% 醋叔3502 38% 醋叔323 42% 醋丙7448 40%增稠剂 636 0.5% 612D 1.2% 6360.5%612D 1.0%1550D0.4%612 0.7% 620 0.5% 636 0.3% 612D 0.15% 636 0.6% 612 0.4% 2000 0.2% KU 91 88 88 91 93 Brookfield6rpmmPa.s13100 9300 8900 10900 14500 TI 3.88 3.56 3.5 2.95 4.03 贮存稳定性 未分层 未分层 未分层 未分层 未分层5030d 未反粗 未反粗 未反粗 未反粗 未反粗 醋丙醋叔乳胶漆需采用假塑性较大的缔合型增稠剂才能有效提高中剪粘度2.3低PVC 乳胶漆流变性调整低PVC 乳胶漆中乳液用量高采用缔合型增稠剂增稠效率高同时由于缔合型增稠剂与乳胶粒子间存在缔合作用干燥的漆膜光泽高致密性好表8 低PVC 乳胶漆实例 原料1# 2# 3# 4# 5# 6# 分散剂5027/3204 5027/3204 5027/3204 5027/3204 5027/3204 5027/3204 金红石钛白20% 20% 22% 22% 22% 25% 乳液 纯丙2550 57% 纯丙2550 50% 纯丙AC-261 55% 纯丙AC-261 55% 纯丙AC-261 55% 纯丙1113 55% 增稠剂 636 1.0% 6360.4% 612 0.2%636 0.2% 1550D0.1% 636 0.2% 620 0.55% 636 0.3% 2000D 0.2% 636 0.5% 2000D 0.3% KU 85 108 91 92 88 91 Brookfield 6rpm(mPa.s)22500 28500 5300 12900 14500 15000 TI 5.92 4.0 1.84 3.463.97 3.64贮存稳定性5030d 未分层 未反粗 分少量清液 反粗 分大量乳液 未返粗未分层 未反粗 未分层 未反粗 未分层 未反粗 苯丙纯丙乳液与假塑性大的缔合型增稠剂之间具有极强的缔合作用使用不当既得不到需要的性能又会导致体系不稳定表中2#和3#漆的数据表明当采用细颗粒乳液制备高光泽低PVC 乳胶漆时假塑性极强的缔合型增稠剂缔合作用太强少量添加中低剪粘度急剧上升这少量增稠剂的会产生架桥絮凝作用使体系不稳定有研究表明[1]在很低的HEUR 增稠剂和表面活性剂浓度下存在絮凝和相分离的区域此时HEUR 分子吸附在一个以上的乳液粒子上发生架桥现象因为增稠剂宁可吸附在乳液粒子上而不在水中连接在低增稠剂浓度下没有足够的增稠剂与所有的粒子之间形成稳定的网络当加入了更多的增稠剂时更多的粒子就与絮凝体连在一起当增稠剂的量已能满足所有的粒子这时增稠剂分子在水中开始连接当把表面活性剂加入处于架桥絮凝的絮凝体之中时增稠剂就会从乳液粒子上解吸下来成游离态形成水相连接在架桥絮凝区域有絮凝体还有处于布朗运动的游离乳胶粒子絮凝体包裹着颜料粒子发生沉降上层为水和乳胶粒子混合体如表中3#漆 当体系中应用较大量的缔合型增稠剂时一定量的表面活性剂会导致缔合型增稠剂完全从乳液粒子上解吸下来非吸附的增稠剂使乳液粒子通过体积限制过程出现絮凝在完全解吸情况下需要大量增稠剂才能造成絮凝这是由于聚氨酯类增稠剂的分子量较低主链更为柔韧在体积限制区域出现絮凝时漆样表现为一个絮凝体和清液组成的两相体系在清液中不存在乳液粒子如表中2#漆牛顿型缔合增稠剂与苯丙纯丙乳胶粒子缔合作用较弱较高用量下也不会产生絮凝现象同时获得适宜的中高剪切粘度和良好的涂刷性如表中的1#4#5#6#漆3结论1高PVC乳胶漆的粘度控制应保证贮存中不分层考虑采用HEC碱溶胀增稠剂与缔合型增稠剂配合颜填料分散体系也应适当调整2中PVC乳胶漆采用碱溶胀增稠剂与缔合型增稠剂配合使用低PVC乳胶漆一般可采用碱溶胀增稠剂与牛顿性的缔合型增稠剂配合使用3在中低PVC乳胶漆中非离子缔合型增稠剂的选择一定要根据乳液性质来确定本文将发表在涂料工业2002年第1期参考文献[1] 德国汉高水性涂料助剂应用指南[2] T.C巴顿涂料流动和颜料分散第二版333页化学工业出版社1988年[3]钱逢麟竺玉书涂料助剂630页化学工业出版社1990年[4]徐玲等乳胶漆中缔合型增稠剂与乳液作用现代涂料与涂装2001年第5期。
增稠剂资料整理
增稠剂一；增稠剂的分类1.纤维素类纤维素类又分为非缔合型（HEC）缔合型（HMHEC）最有名的纤维素增稠剂包括：羟乙基纤维素（Hydroxyethyl Cellulose，HEC）羟丙基纤维素（Hydroxypropyl Cellulose，HPC）羟丙基甲基纤维素（Hydroxypropylmethyl Cellulose，HPMC）、甲基纤维素（Methyl Cellulose，MC）、羧基甲基纤维素（Carboxymethyl Cellulose，CMC）疏水性改质羟乙基纤维素（Hydrophobically Modified Hydroxyethyl Cellulose ，HMHEC）多糖碱溶涨类(丙烯酸类)碱溶涨类又分为非缔合型（ASE）缔合型(HASE)聚氨脂类聚氨脂类又分为聚氨脂类疏水性改性非聚氨酯增稠剂无机类无机又分为膨润土凹凸棒土气相二氧化硅络合有机金属增稠剂二：特性研究及作用机理纤维素类非缔合型纤维素增稠剂纤维素类增稠剂的增稠机理：是疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，提高了聚合物本身的流体体积，减少了颗粒自由活动的空间，从而提高了体系黏度。
也可以通过分子链的缠绕实现黏度的提高，表现为在静态和低剪切有高黏度，在高剪切下为低黏度。
这是因为静态或低剪切速度时，纤维素分子链处于无序状态而使体系呈现高粘性；而在高剪切速度时，分子平行于流动方向作有序排列，易于相互滑动，所以体系黏度下降。
纤维素增稠剂增稠水相，该增稠作用不受连结料、颜料和助剂的影响。
这种分子链较长、有分支，部分呈卷曲状。
在其余情况下，分子链处于理想的序状态（高粘度）。
随着剪切速率的增加，分了逐渐与流动方向平行，这使一个分子到另一个分子之间的滑动更为容易，即低粘度，因而，这种纤维素增稠剂表现出假塑性和结构粘度。
通过高分子量的纤维素醚，可获得明显的假塑流动性能。
特点：纤维素类增稠剂的增稠效率高，尤其是对水相的增稠；对涂料配方的限制少，应用广泛；可使用的 pH 范围大。
乳胶漆流变性的调整与增稠剂的选择
乳胶漆流变性的调整与增稠剂的选择摘要：研究了在高、中、低剪切速率下乳胶漆流变性的调整，包括高、中、低PVC乳胶漆的粘度控制，以及苯丙、纯丙、醋丙、醋叔乳胶漆中增稠剂的选择与应用。
关键词：乳胶漆；增稠剂；增稠作用1.前言1.1乳胶漆的流变性乳胶漆的流变性是构成漆膜外观和性能的重要影响因素之一，粘度对漆的颜料沉淀性、涂刷性、膜丰满性、流平性以及垂直表面上的膜的流挂性都有影响，这些影响的结果最终将表现在干膜的质量上。
简单剪切下乳胶漆的典型粘度曲线，必须满足不同操作过程的要求，如下图[1]。
粘度（mPa.s）（图略）图1乳胶漆不同剪切速率下粘度变化全部范围内的粘度曲线可由Casson经验方程[2]表示：η=η∞+（T0/D）nD—剪切速率，S-1T0——屈服值，dyn/cm2；屈服值可由下式计算：T0=0.0056η1.35（剪切速率0.085S-1），屈服值由低剪切速率下的粘度决定。
低剪切速率下的涂料的流变性质，主要由增稠剂与颜填料、乳胶粒子形成的结构粘度决定，这种结构粘度使乳胶漆呈现出一定的屈服值。
即在低剪切速率下，在沉降、流挂、流平等过程中，尽管结构很弱，但对流动具有很大的抵抗力。
η∞代表无穷大剪切速率下体系的粘度，在中至高剪切力条件下由体系组分间作用而产生的结构粘度易被破坏，结构影响可以忽略，乳胶漆的粘度由漆中固体组分的组成和用量决定，高剪切下的适宜粘度一般为2.5至5.0P，涂刷性良好，涂膜厚度最佳。
在高剪切停止后，缔合开始恢复，这一特点使乳胶漆流变性呈现出带有触变性的假塑型流体特征，恢复速率为增稠剂粘度的函数，恢复时间过快不利于流平，过慢易产生流挂。
乳胶漆生产过程中一般只控制中剪切速率下的粘度（Stomer粘度KU值）。
KU值相同的乳胶漆，在低、高剪切速率范围内粘度存在差异。
1.2乳胶漆中的增稠剂涂料组成影响乳胶漆的流变性，改变乳液浓度以及分散在乳胶漆中的其它固体物质的浓度可以调节粘度，但调节范围有限，成本较高；乳胶漆粘度主要通过增稠剂进行调节。
防水涂料增稠剂配方_概述说明以及解释
防水涂料增稠剂配方概述说明以及解释1. 引言1.1 概述：防水涂料是一种常用于建筑物、维修工程和制造业中的涂料，其主要功能是在材料表面形成阻隔层，以防止水分渗透。
为了增强涂料的粘稠度和流变特性，需要添加一种叫做防水涂料增稠剂的成分。
本文将全面介绍防水涂料增稠剂配方的概况、说明以及解释。
1.2 文章结构：为了更好地组织文章内容，本文将按照以下结构进行论述：第2部分：防水涂料增稠剂配方介绍2.1 增稠剂的作用2.2 增稠剂的分类2.3 常见的增稠剂成分第3部分：防水涂料增稠剂配方说明3.1 配方设计原则3.2 增稠剂的选择与比例3.3 其他添加剂和工艺要点第4部分：防水涂料增稠剂配方解释4.1 稳定性和流变特性解释4.2 对涂料性能影响的解析4.3 环境友好型增稠剂解释第5部分：结论5.1 总结主要内容5.2 展望未来发展趋势通过以上结构，本文将系统地介绍防水涂料增稠剂配方的相关知识，以便读者能够全面了解和掌握该领域的重要概念和应用。
1.3 目的：本文的目的是为读者提供一种对防水涂料增稠剂配方有全面、清晰理解的方法。
通过深入探讨增稠剂的作用、分类和成分，并进一步说明配方设计原则、选择与比例以及其他添加剂和工艺要点的重要性，我们将帮助读者更好地应用防水涂料增稠剂。
在最后一部分中，我们将总结文章主要内容，并展望未来该领域的发展趋势，以鼓励读者参与并推动这项技术的不断创新和改善。
通过本文，读者将获得关于防水涂料增稠剂配方的全面知识，为其在实践中取得更好效果提供指导。
2. 防水涂料增稠剂配方介绍2.1 增稠剂的作用防水涂料增稠剂是一种可以增加涂料粘度和流变性能的添加剂，其主要作用是提高防水涂料的附着力和耐久性。
增稠剂可以使涂料更易于施工，在垂直表面上形成较好的涂膜厚度，同时还可以提供较好的遮盖性和填充性。
2.2 增稠剂的分类根据其化学结构和来源，防水涂料增稠剂可以分为多种类型。
常见的分类包括有机增稠剂、无机增稠剂和天然增稠剂。
增稠剂介绍
增稠剂介绍(总2页) -CAL-FENGHAL-(YICAI)-Company One 1■CAL-本页仅作为文档封面.使用请直接删除增稠剂简介：增稠剂是一种流变助剂，不仅可以使涂料增稠，防止施工中出现流挂现象，而且能赋予涂料优异的机械性能和贮存稳泄性。
对于黏度较低的水性涂料来说，是非常重要的一类助剂。
增稠剂有水性和油性之分。
尤英是水相增稠剂应用更为普遍。
增稠剂实质上是一种流变助剂，加入增稠剂后能调肖流变性，使胶黏剂和密封剂增稠，防止填料沉淀，赋予良好的物理机械稳左性，控制施工过程的流变性（施胶时不流挂、不滴淌、不飞液），还能起着降低成本的作用。
特别对于胶黏剂和密封剂的制造、储存、使用都很重要，能够改进和调节黏度，获得稳定、防沉、减渗、防淌、触变等性能。
分类：增稠剂的品种很多，主要有无机增稠剂（以膨润丄为主）和有机增稠剂（纤维素类、碱溶胀型丙烯酸乳液类、缔合型聚氨酯类等）。
但英中用量最大的还是疑乙基纤维素、缔合型聚氨酯、碱溶胀丙烯酸乳液3类产品。
1.纤维素类纤维素类增稠剂（HEC）及憎水改性纤维素型增稠剂（HMHEC）是涂料中用得最为广泛的增稠剂种类。
纤维素及其他的多糖类增稠剂常以粉状形式存在，应用时常和颜料一起研磨成颜料浆。
当后添加时，纤维素和苴他无机粉状增稠剂会给涂料带来更多的问题。
以液体形式供货的HEC和HMHEC产品为涂料的生产带来了方便。
2.缔合型聚氨酯第二类经常用于水性涂料的增稠剂为非离子缔合型的聚合物，最常见的为憎水改性的乙氧基化聚氨酯及相似的含原、腮-氨酯及陋键的氧化乙烯/氧化丙烯。
非离子缔合型的增稠剂通常以水/共溶剂溶液或水溶液的形式存在。
因此当其用于涂料时较难分散，且需较长的时间才能使其得以充分发挥作用。
3.碱溶胀丙烯酸乳液碱溶胀丙烯酸乳液用于水性涂料的增稠剂为碱可溶或溶胀的乳液，有2种基本类型：传统的丙烯酸酯类（ASE）和憎水改性缔合型聚丙烯酸酯类（HASE）。
此类增稠剂需加适当的碱调节pH,使其由低黏度的乳液转变为水性的增稠剂。
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，
水性涂料中增稠剂的选择
从20世纪80年代开始，我国涂料助剂需求量开始迅速增加。世界许多助剂跨国企业如BYK、Henkel、EFKa、Ciba、Degussa、Rohm & Hass、Grace、Bayer、Eastman、Rodia等都进入了中国市场，国内助剂企业如浙江华特、无锡绿田、深圳海川化工等也有一系列产品推向市场。但与跨国公司相比，国内企业的产品在系列化和产品性能上还存在一定差距，一些产品开发还处于模仿阶段，今后应该集中精力开发我们的特色产品。为了满足环保的要求，应扩大水性涂料助剂的市场份额，缔合型增稠剂在水性涂料中已经成功地使用了数十年。但是，传统产品一般会将部分有机溶剂引入水性体系，因此，最近的开发方向是液体缔合型无溶剂增稠剂。对聚丙烯酸增稠剂添加某些物质进行共聚改性，与其它增稠剂复配也是目前研究的重要内容。
聚丙烯酸类增稠剂聚丙烯酸类增稠剂具有较强的增稠性和较好的流平性，生物稳定性好，但对pH值敏感、耐水性不佳。
缔合型聚氨酯类增稠剂这种缔合结构在剪切力的作用下受到破坏，黏度降低，当剪切力消失黏度又可恢复，可防止施工过程出现流挂ห้องสมุดไป่ตู้象。
并且其黏度恢复具有一定的滞后性，有利于涂膜流平。聚氨酯增稠剂的相对分子质量(数千至数万)比前两类增稠剂的相对分子质量(数十万至数百万)低得多，不会助长飞溅。纤维素类增稠剂高度的水溶性会影响涂膜的耐水性，但聚氨酯类增稠剂分子上同时具有亲水和疏水基团，疏水基团与涂膜的基体有较强的亲合性，可增强涂膜的耐水性。由于乳胶粒子参与了缔合，不会产生絮凝，因而可使涂膜光滑，有较高的光泽度。缔合型聚氨酯增稠剂许多性能优于其它增稠剂，但由于其独特的胶束增稠机理，因而涂料配方中那些影响胶束的组分必然会对增稠性产生影响。用此类增稠剂时，应充分考虑各种因素对增稠性能的影响，不要轻易更换涂料所用的乳液、消泡剂、分散剂、成膜助剂等。
增稠剂的种类与机理
增稠剂的种类与机理
稠剂是指一种添加物，通过改变液体的粘度特性来影响其流变性。
它是在石油
钻井、水处理和石油加工等应用程序中使用的一种类型的化学物质，有助于防止粘性液体流失，并保证其稳定性。
稠剂可以分为质子交换型、非质子交换型和滞后型三类。
质子交换型稠剂是基于它能与水混合，在缔合点上加入离子，改变离子数量及
其组合而形成热液体相，这种稠剂可以自由控制，能够有效改变粘度，用于许多液体。
非质子交换型稠剂是基于它能够通过超键缔合，缩短水溶液中有机物之间的距离，引起聚集，而改变流变性的基础上发展的，其机理是在水溶液中形成热液体相，能够产生稠度，用于许多油性液体。
滞后型稠剂是根据滞后剂表面张力能改变液体粘度，在一定条件及时间内有显
著效果，剂量少耐受性好等特点而发展的，其机理是经由滞后剂与液体结合形成聚集网状结构，从而改变流变性的。
以上就是有关稠剂的种类及机理。
不同的稠剂具有不同的特点及特性，据不同
的应用需求来选择合适的稠剂，以保证液体稳定性，尽快达到预期的使用效果。
增稠剂的种类及增稠机理
增稠剂的种类及增稠机理
粘度是液体流动的重要物理性能，如果粘度不够，流体的流动性能将会变差，使得它不易分布、不易膨胀，控制不准确而且努力耗气，影响系统工作效率。
因此，增稠剂的引入是促使流体粘度升高的有效方法。
增稠剂的种类比较多样，主要包括矿物类、植物类和合成类。
矿物类增稠剂是从石棉、云母等类型的矿物中处理而获得，其特性是膨胀性好、粘度系数大，因此，一般用于重做酸性地层，耐磨性也适中。
植物类增稠剂是从植物枝叶、茎、根中处理而获得，其特征是质轻、价格低，但是膨胀性差、不稳定，容易受温度、盐度变化影响，会出现气泡。
合成类增稠剂是从含有环状基团的烃或者二元羧酸的双酯中分离而获得，其特点是粘度系数高，且有一定耐压性、耐温性，但价格会高于其它类型增稠剂。
增稠机制由以下几个方面来控制：
1、二聚物颗粒吸附：溶液中的极性分子增加，导致二聚物颗粒吸附，引起凝集及离子交换，增加溶液的粘度；
2、离子的作用：离子之间的交换需要消耗溶液中的能量，形成庞大的网络体系，而消耗的能量会使溶液的粘性增大；
3、层状结构的作用：增稠剂的分子结构易形成膜状或层状结构，使得粘度系数增大；
4、分子胶结作用：增稠剂分子之间会形成某种结构，从而抵抗流体流动，使得粘度系数增大。
增稠剂是一种有效的提高液体粘度的物质，提高的流体的粘度不只将有助于实现更好的流体分布，而且还能有效提高系统的工作效率，减少耗气现象。
现在市场上有很多种不同类型的增稠剂，他们具体机理也不尽相同，以便在系统中满足不同的需求。
增稠与流变机理
締合性增稠劑的增稠原理
颜填料颗 粒
疏水端
增稠剂分子 链
乳液颗粒
与乳液颗粒和颜填料颗粒相连接形成结构性排列 締合型增稠作用受制于配方中的疏水成分和所用表面活性剂的疏 水性，溶剂性质和温度及水量。單獨對水相幾乎不增稠
不同类型流变助剂的增稠特点
ED Greater China
不同类型增稠剂在苯丙乳液7035中增稠对比
ED Greater China
聚合物和无机物粒子如何在储存和施工时都能均匀分布？
色差是涂膜内的颜 料分层现象。不同 的沉降速率导致了 这种现象。
花斑是涂膜中颜料 的无规分散形成的 色斑。贝纳尔德漩 涡导致了这种现象。
ED Greater China
不同的缔合型增稠剂
对涂料的低剪，中剪和高剪粘度有不同的控制能力
ED Greater China
缔合型增稠剂的命名
HEUR ：疏水改性乙氧基化氨基甲酸酯 Hydrophobically modified Ethylene oxide Urethane HASE：疏水改性碱膨胀乳液 Hydrophobically modified Alkali Swellable Emulsion HM-HEC：疏水改性羟乙基纤维素 Hydrophobically Modified HydroxyEthyl Cellulose
项目 添加量(固体%乳液) 添加量(%乳液) 粘度(mPa·s) 6 rpm 60 rpm 触变指数(TI)
空白 0.0 0.0 5,300 970 5.46
HEC 0.2 / 14,300 2,630 5.45
ASE1130 DSX1516 0.5 1.78 15,000 2,540 5.9 0.08 0.2 14,000 4,510 3.1
润湿剂增稠剂的基本原理及其在乳胶漆中的应用.
剪切应力和剪切速率的关系为一条直线
在给定温度下粘度与剪切速率无关 包括简单的流体:如水、有机溶剂和矿物油
典型的非牛顿流体
塑性
剪 切 应 力
假塑性
塑性
粘 度
剪切速率
假塑性 剪切速率
剪
切
粘
膨胀性
应
度
力
膨胀性
剪切速率
剪切速率
粘度的时间依赖性
粘
粘
度
速率/时间
各类非牛顿型流动特点
• 表面活性剂分子中同时存在亲水基疏水基。亲水基通常是溶于 水后容易电离的基团，如羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐等，以及在 水中不电离的羟基或聚氧乙烯基。疏水基能与油类互相吸引、 溶解，通常是由石油或油脂组成的长碳链的烃基 ，可以是脂肪 烃，也可以是芳香烃。
表面活性剂分类和结构特征
表面活性剂通常按离子类型分为离子型（溶于水后电离成 离子）和非离子型（溶于水不电离）。
– 尽可能少用 – 使用适当的消泡剂
• 耐水性 --- 表面活性剂分子中含有大量亲水基团，其在干漆膜 中仍然保留着吸水的趋势。
– 尽可能少用 – 非离子问题最少
分散剂
1. 为什么需要分散剂？ 2. 分散的基本概念和分散剂的定义 3. 分散剂的分类 4. 分散剂的作用机理
为什么需要分散剂？
• 颜填料在水相中是较难分散的 • 颜填料在水相中总是趋向于沉降和结块 • 分散剂的使用可以使颜填料达到均匀的分散状态，并稳定分
分散剂用量的确定 – 最佳分散剂用量
• 颜填料粒子表面持续的吸附与解吸附作用 • 增稠剂、表面活性剂与分散剂的竞争 • 最小分散剂用量和最佳分散剂用量的关系
最佳分散剂用量 =最小分散剂用量的150% （精确用量应根据遮盖力、着色力和光泽的表现来确定）
增稠剂的分类与选择
增稠剂的分类与选择增稠剂是日常工作和生活经常接触到的一种助剂，那什么是增稠剂呢增稠剂就是能让当前液体的稠度加大的一种助剂。
如酸奶中的增稠剂，果冻中的增稠剂，雪糕中用的增稠剂，速溶豆浆，米糊，芝麻糊等等中的增稠剂。
还有工业中也经常会使用增稠剂，如涂料增稠剂，印花增稠剂，胶水增稠剂等等。
人们最早用淀粉去增稠食品，其实就是一种最早的增稠剂。
那增稠剂的分类有哪些呢1．天然增稠剂：淀粉、黄原胶、明胶、瓜尔胶、天然橡胶、琼脂等等2．纤维素类：甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠3．无机增稠剂：有机膨润土、硅藻土、气相法白炭黑、钠基膨润土、硅凝胶等等4．合成高分子：聚氨酯增稠剂、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、卡波树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯共聚乳液等等。
那如何选择增稠剂呢1．是工业中还是食品中使用的如果在食品中使用工业增稠剂，其后果会非常严重，还可能会对生命构成巨大的危害！所以食品中一定要添加食品增稠剂，而工业中可以用工业增稠剂。
2．看是水性的增稠剂还是油性的增稠剂，水性中加水性增稠剂，油性中加油性增稠剂。
3．水性增稠剂一般都要比较长的时间和水混溶，所以需要长时间的搅拌，或用高速剪切机加快其相溶的速度。
而油性增稠剂一般都要在加热的状态下，令物质和增稠剂相溶后才能起来增稠的效果。
4．有一种工业水性增稠剂是使用很简单的，不需要机器，也不需要长时间的混溶，在调节其酸碱度，让PH值达到7-8左右，就可以增稠的丙烯酸类增稠剂叫碱溶胀增稠剂。
只需要用个棍，在慢慢搅拌下，加入碱性的物质（如氨水或烧碱液）当PH值达到7以上就慢慢可变稠了。
使用相当的方便。
（碱性过强会变稀，强碱下会失效。
）5．在日用化妆品中，常要求是透明的。
要求透明度相当高，所以一定要选择水溶后是透明的增稠剂。
而不能是乳白色的。
6．有些增稠剂，在强酸，强碱，或电解质，或阴离子，阳离子的特殊体系中是起不了增稠作用的。
乳胶漆增稠流变剂的选择与应用
收稿日期：!"""#$$#$%作者简介：王春伟，（$&’(#），男，浙江临安人，浙江华特集团总工程师，从事涂料和涂助剂生产技术管理和研发工作。
文章编号：$""’—($(%（!""$）"$#""("#")乳胶漆增稠流变剂的选择与应用王春伟冯炎龙（浙江杭州临安市科达涂料化工研究所杭州)$$)""）摘要介绍了乳胶漆增稠流变剂的类型和特点，讨论了增稠流变剂的选择要求，以及通过增稠流变剂的协同作用，提高乳胶漆的性能。
关键词乳胶漆增稠流变剂应用在涂料生产、贮存、施工和成膜过程中，希望涂料在各种剪切条件下具有工艺所要求的粘度，如在贮存中，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。
涂料在不同剪切条件下体现的粘度变化，称之为流变性能。
乳胶漆的主体是颜料的水分散体和聚合物的水分散体的混合物，按悬浮体的流变性来说，粘度与分散相的体积浓度有关，当分散相的有效体积小于**+时，它的粘度基本上接近分散介质的粘度，对水分散体来说，那就是水的粘度。
水的粘度很低，不可能具有施工的流变性，所以使用水溶的增调剂与水分子水合，增大有效体积、减少“自由”水含量并通过分子间的相互缠绕而提高体系的粘度。
增稠流变剂的品种很多，增稠机理和特性各不相同，不同品种乳胶漆的流变性能也有不同的要求，了解增稠流变剂的特性对合理正确应用是十分必要的。
!增稠流变剂的品种和特性羧甲基纤维素钠的价廉，增稠能力较强，但其有耐水性差，影响流平，易霉变等缺陷，目前使用渐趋减少，仅在少量低档涂料中使用。
羟乙基纤维素是大分子纤维素进入连续的水相中，通过分子链上羟乙基和羧基的水合作用及其分子间的缠绕，而增加体系粘度，当体系受到剪切作用，速率逐步增加时，,-.分子可从无序按剪切力的方向作有序排列，变得易于滑动，粘度下降，当剪切作用力减弱时，又可逐渐回复到原有的结构，表现为触变性。
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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
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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
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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
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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⇒
⇒
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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
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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
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增稠效率受乳液、PVC、体积固含量 等多种因素影响
对表面活性剂/醇类溶剂/分散剂等敏感 -着色时粘度降低明显
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增稠效果
HASE类缔合型增稠剂
(如:TT-935, DR 系列)
优势
生物稳定性好-抗生物降解 优良的抗飞溅性 与纤维素醚类增稠剂及ASE比较，漆膜丰满度和
流平性改善 液体形式供货，生产操作简单 低成本
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
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增稠效率影响因素
乳液粒径大小影响
50 nm 90 nm
HEUR
140 nm
增稠剂在乳液上的吸附
340 nm 600 nm
聚氨酯增稠剂浓度
剪切时间增加 （剪切速率恒定）
触变性
震凝性
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涂料与流变学的关系
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涂料和流变学的关系
沉降（贮存过程）
涂装给料 蘸涂料
流挂/流平
制备
研磨或高速分散
涂料振荡器
施工
刷涂、辊涂、喷涂
Very slow flow/流动很慢 Dry Paint
Very rapid flow/流动很快
1. 增稠剂的分类 2. 常见增稠剂的分子结构 3. 增稠剂的增稠机理 4. 增稠剂的增稠效果 5. 增稠效率影响因素 6.增稠剂选择
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1. 增稠剂分类
增稠剂/流变助剂
非缔合型
缔合型
纤维素 醚类
碱溶性 丙烯酸乳液
- HEC
- ASE
• Natrosol 250 • ASE-60 HBR
疏水基团
亲水端
(分子量: 几百 – 几千)
聚氨酯 增稠剂
线型类 支链类
亲水主链
聚氨酯链接
疏水基团
(分子量: 5万 – 10万）
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表面活性剂与乳液的缔合
乳胶颗粒
表面活性剂在乳胶颗粒表面的吸附
水溶液中表面活性剂胶束
亲水端
疏水基团
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增稠剂机理
聚氨酯缔合型HEUR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
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HASE类缔合型增稠剂
(如:TT-935, DR系列)
粘度
6.2
7.5
pH
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4. 增稠剂的增稠效果
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增稠效果
纤维素醚类增稠剂的增稠效果
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涂料和流变学的关系
涂料施工：漆膜丰满度
刷涂、辊涂和喷涂操作取决于高剪切速率（ >103sec-1）下 的粘度
高剪切速率下的粘度越高，施工过程中涂料分布所受到 的阻力越大，因而一次施工能获得较厚的漆膜。反之， 高剪切速率下粘度低意味着涂料分布时受到的阻力较低 ，涂料容易铺展在基材表面相应漆膜较薄，导致遮盖力 降低
胶束结构
乳胶颗粒
水相中结构
与乳胶颗粒作用
增稠乳液相
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增稠剂机理
HASE类缔合型增稠剂增稠机理
(如:TT-935, DR系列)
COOH COOH
碱性环境
pH ~ 3-4 乳液形态供货
粘度上升, 体系增稠
COO- COO-
pH ~ 7-10
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增稠剂机理
HASE类缔合型增稠剂增稠机理
涂料中的流变学基本原理 增稠剂的类型和选择
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流变学：
描述物体在外力作用下产生流动 和形变规律的学科
基本概念
剪切应力：物体单位面积切线方向的力 剪切速率 粘度：流体阻碍流动的程度
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剪切力
剪切应力
面积
剪切应力
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剪切速率
V
剪切速率
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增稠效果
纤维素醚类增稠剂
优势
配方相对简单 粘度稳定性好,对 pH 及配方其它组份敏感性小
局限性
易受微生物侵蚀 施工时抗飞溅性差 流平及光泽展现差 生产操作不便(干粉、水溶液、溶液浆）
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增稠效果
滚涂飞溅示意图
纤维素增稠剂
ACRYSOL TT-935
ACRYSOL RM-2020 NPR
涂料在这种剪切速率下的粘度对防止颜料的沉淀至关重要
克服沉降的常用方法
平衡颜料/填料的粒径分布（采用小粒径填料代替部分粒径较大的填料） 尽量降低溶剂和表面活性剂的用量，它们会降低低剪切速率下的粘度 通过选择增稠剂调高低剪切下的粘度（如将RM-2020NPR 替换为RM-
2020NPR/RM-8W 混合物 加入少量（ 0.5-2 g/L ） HEC来增加低剪切粘度。但会影响流动和流平性
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增稠效果
聚氨酯类缔合型HEUR增稠剂
(如:RM-2020NPR, RM-8W) 优势
生物稳定性好-抗生物降解
优异的抗飞溅性 类似醇酸漆的流动效果 较好的耐水性及涂膜耐久性 涂膜丰满度高，涂膜均匀，可获得高光
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增稠效果
聚氨酯类缔合型HEUR增稠剂
局限性
O
O
O
O OH
OH
O
OH
O
OH
CH2OR'
OH 分子量: 10万 – 100万
(环状分子)刚性
纤维素衍生物, 通过取代到纤维素主链上的烷基不同得到不同产品
其中R和R” 是：
a) CH3 b) CH2COONa c) CH2CH3 d) CH2CH2OH e) CH2CH2CH(OH)CH3 f) CH2CH(OH)CH3
剪切速率
250mm/0.25s 湿膜厚度
剪切速率
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粘度
牛顿认为要维持这种速度上差异的力与垂直于流体的速度差异（即速度梯度） 成正比，用下式来表示：
粘度 = 剪切应力/剪切速率 粘度的SI单位为帕斯卡·秒， 涂料行业通用单位泊（厘泊） 1 Pa.s = 10 Poise =1000CP
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塑性
剪
切
应
力
假塑性
剪切速率
剪
切 应
膨胀性
力
剪切速率
塑性
粘 度
假塑性 剪切速率
粘
度
膨胀性
剪切速率
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粘
粘
度
度
触变性
震凝性
剪切速率/时间
剪切速率/时间
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各类非牛顿型流动特点剪源自条件粘度变化下降上升
剪切速率上升
假塑性
膨胀型
（剪切变稀） （剪切变稠）
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增稠效果
HASE类缔合型增稠剂
局限性
使用时需调节pH 耐水/耐碱性相对较差 与分散剂配合使用不当时可能造成颜料絮凝或光泽下降 增稠效率受乳液、PVC、体积固含量等多种因素的影响 对表面活性剂/醇类溶剂/分散剂等较敏感
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增稠效率影响因素
5.影响缔合型增稠剂增稠效率的因素
疏水改性 碱溶性丙烯酸乳液
疏水改性 纤维素醚类
-HASE TT-935
非离子型 聚氨酯
- HMHEC • Natrosol Plus 330
-HEUR
• RM-2020NPR
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2. 增稠剂的分子结构
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