增稠剂和分散剂

• Natrosol Plus 330
3
第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠剂的分子结构
2. 增稠剂的分子结构
◇ 纤维素醚类增稠剂 聚氨酯) ◇非离子聚氨酯增稠剂 (聚氨酯 聚氨酯
(Hydrophobically modified Ethylene oxide URethane)
◇疏水改性碱溶性乳液 (HASE)
2
第一部分: 第一部分: 增稠剂介绍
1.增稠剂分类 1.增稠剂分类
增稠剂/ 增稠剂/流变助剂
非缔合型
缔合型
纤维素 醚类
- HEC • Natrosol 250 HBR
碱溶性 丙烯酸乳液
- ASE-60
疏水改性 碱溶性丙烯酸乳液
HASE
TT-935
疏水改性 纤维素醚类
- HMHEC
非离子型 聚氨酯
- 聚氨酯 RM-2020NPR
第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠效果
HASE类缔合型增稠剂 类
局限性
使用时需调节pH 使用时需调节pH 耐水/ 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、 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/ 对表面活性剂/醇类溶剂/分散剂等较敏感
粘度
7.5 6.2-6.5
pH
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第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠效果
4. 增稠剂的增稠效果
16
第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠效果
纤维素醚类增稠剂的增稠效果 纤维素醚类增稠剂的增稠效果 增稠
易造成体积限制絮凝
水
⇒
⇒
17
纤维素醚类增稠剂的增稠效果 纤维素醚类增稠剂的增稠效果 增稠
36
ACRYSOL™ RM-12W流变特性 流变特性
ACRYSOL™ RM-12W
传统聚氨酯
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ACRYSOL™ RM-5000
◇无溶剂非离子型聚氨酯流变改性剂 ◇ 高效建立高剪切粘度 , 效率高于 ACRYSOL 高效建立高剪切粘度, 效率高于ACRYSOL ACRYSOL™ RM-2020NPR RM-
纤维素增稠剂
ACRYSOL TT-935
ACRYSOL RM-2020 NPR
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第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠效果
聚氨酯类缔合型增稠剂 聚氨酯类缔合型增稠剂
优势
生物稳定性好-抗生物降解 优异的抗飞溅性 近似醇酸漆的流动效果/施工性能 较好的耐水性及涂膜耐久性好 涂膜丰满度高，涂膜均匀， 涂膜丰满度高，涂膜均匀，可获得高光
1
蘸漆量 搅拌难易
10 100
滞刷性, 滞刷性 漆膜丰满度
1000 10 000
剪切速率 /秒-1 秒
Brookfield KU-斯托默 斯托默 ICI –高剪切 高剪切
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ACRYSOL™ RM-12W
◇无溶剂非离子型聚氨酯流变改性剂
Triton X-15 (HLB=3.6)
◇高效建立低剪切粘度 ◇适量添加能改善涂料的分水现象 ◇不影响流动的情况下，具有优异的抗流挂 不影响流动的情况下， ◇适用于喷涂, 厚涂 适用于喷涂, ◇可配合ACRYSOL 可配合ACRYSOL RM-2020NPR,RM-5000等使用 ACRYSOL™ RM-2020NPR,RM-5000等使用
增稠前 增稠后
乳液增稠前后的电子显微照片
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第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠效果
缔合型增稠剂增稠效果 缔合型增稠剂增稠效果 增稠
乳胶颗粒 胶束结构
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 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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第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠效果
6
第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠剂的分子结构
疏水改性碱溶性乳液(HASE)的分子结构 疏水改性碱溶性乳液(HASE)的分子结构
(Hydrophobically modified Alkali Soluble Emulsion)
R CH2 C C OH O CH2 H C C O C2H5 O
H O H H O H H H O H H H H O O O O H H H H O H H O
100万 (分子量: 10万 – 100万) 分子量: 10万 ◇粘度取决于分子量和极性基团的水合能力
◇巨大的水合体积
9
H H H H
H H H H
第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠机理
EO链段 链段
COOH
COOH
X
Y
( R = CH3 or H )
羧酸主链
疏水基团
增稠乳液相及水相 (分子 刚性相对较弱 分子)刚性相对较弱 分子
7
第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠机理
3.增稠剂的增稠机理
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第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠机理
羟乙基纤维素HEC增稠机理 羟乙基纤维素HEC增稠机理 HEC
低剪切粘度增稠剂 RM-12W, TT-615, DR-72 ASE-60
1000
中剪切粘度增稠剂 RM-8W, SCT-275, DR-1, TT-935
高剪切粘度增稠剂 RM-5000, RM-2020 NPR DR-73
粘度
100 10
1
0.1
沉降
0.01 0.001 0.01 0.1
流挂, 流挂 流平
纤维素衍生物, 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 其中 和R” 是： a) CH3 b) CH2COONa c) CH2CH3 d) CH2CH2OH e) CH2CH2CH(OH)CH3 f) CH2CH(OH)CH3 羧甲基纤维素钠（ 羧甲基纤维素钠（SCMC) （b） 羧甲基2 羧乙基纤维素钠（b+d） 羧甲基2-羧乙基纤维素钠（b+d） 羟乙基纤维素(HEC) 羟乙基纤维素(HEC) （d） Natrosol 250 HBR 甲基纤维素（MC） 甲基纤维素（MC） - (a) 羟丙基甲基纤维素(HPMC) a+f） 2-羟丙基甲基纤维素(HPMC) （a+f） 羟乙基甲基纤维素(HEMC) 2-羟乙基甲基纤维素(HEMC) (a+d) 羟丁基甲基纤维素(a+e) 2-羟丁基甲基纤维素(a+e) 羟乙基乙基纤维素(HEMC) 2-羟乙基乙基纤维素(HEMC) (c+d) 羟丙基纤维素(HPC) 2-羟丙基纤维素(HPC) (f) 5
缔合型增稠剂的使用 及 与分散剂之间的相容性
罗门哈斯中国公司大中华技术中心
1
内容提要： 内容提要：
第一部分: 第一部分: 增稠剂介绍
1. 增稠剂的分类 3. 增稠剂的增稠机理 5. 增稠效率影响因素 2. 增稠剂的分子结构 4. 增稠剂的增稠效果 6.增稠剂选择
第二部分:分散剂类型 第二部分: 第三部分: 第三部分:分散剂与增稠剂的配合使用
生产
第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠剂的分子结构
非离子型聚氨酯增稠剂(聚氨酯)分子结构 非离子型聚氨酯增稠剂(聚氨酯)分子结构
(Hydrophobically modified Ethylene oxide URethane)
线型类
亲水主链
聚氨酯链接
疏水基团
支链类
增稠乳液相 (分子 柔性 分子)柔性 分子
Triton X-114 (HLB=12.4)
Triton GR-7M (Anionic)
表面活性剂用量Wt % 表面活性剂用量 31
第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠效率影响因素
与有机溶剂(水溶性 的相互作用 与有机溶剂 水溶性)的相互作用 水溶性
1800 1600
Brookfield 粘度 cps
聚氨酯
优
流平性
差
优
漆膜丰满度
低
尚好-优
优
高光泽潜力
低
尚好-优
优
配方敏感性 pH敏感性 敏感性 耐擦洗性
不敏感
中度-敏感
敏感
不敏感 很好
中度敏感
不敏感
取决于配方 不好-好
优于纤维素增稠 剂 优于纤维素增稠 剂 很好
耐碱性
抗腐蚀性
低
低 中度-敏感
电解质敏感性
不敏感
不敏感
生物稳定性
差
优
优
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缔合型增稠剂的应用
乳液粒径大小的影响
增稠剂在乳液上的吸附
聚氨酯
50 nm 90 nm 140 nm
340 nm
600 nm
聚氨酯增稠剂浓度
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第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠效率影响因素
乳液种类影响 - 乳液的稳定形式
表面活性剂
?
乳胶颗粒
乳胶颗粒
亲水聚合物
表面活性剂稳定 胶体稳定
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第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠效率影响因素
COO- COO-
pH ~ 3-4
乳液形态供货
pH ~ 7-10
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第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠机理
HASE类缔合型增稠剂增稠机理 类缔合型增稠剂增稠机理 增稠
---- 增稠水相及乳液相
(分子量: 几万 – 几十万)
-
- -
--
--Leabharlann Baidu
乳液 乳液 -
-
-
乳液 -
14
HASE类缔合型增稠剂 类 粘度 - pH
纤维素醚类增稠剂
优势
配方相对简单 粘度稳定性好, 粘度稳定性好,对 pH 及涂料中其它组份敏感性小
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） 生产操作不便(干粉、水溶液、溶液浆）
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第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠效果
滚涂飞溅示意图
近20% ◇提供优异的流动性和流平性 ◇有效提高光泽 ◇ 适用于低气味、低VOC配方 适用于低气味、 VOC配方 ◇配方适用范围广,可在pH值变化大的配方内使用 配方适用范围广,可在pH值变化大的配方内使用 pH ◇与ACRYSOL RM-8W,ACRYSOL SCT-275配合使用 ACRYSOL™RM 8W,ACRYSOL™SCT 275配合使用 RMSCT-
第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠机理
聚氨酯缔合型增稠剂增稠机理
乳胶颗粒 胶束结构
水相中结构
与乳胶颗粒作用
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第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠机理
HASE类缔合型增稠剂增稠机理 类缔合型增稠剂增稠机理 增稠
粘度上升, 粘度上升, 体系增稠
COOH
碱性环境
COOH
(Hydrophobically modified Alkali Soluble Emulsion)
4
第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠剂的分子结构
纤维素醚类增稠剂
CH2OH O O OH OH OR" O OH O CH2OR' CH2OH O O OH OH O
增稠水相(氢键 增稠水相 氢键) 氢键 (环状分子 刚性 环状分子)刚性 环状分子
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第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠效果
聚氨酯类缔合型增稠剂 聚氨酯类缔合型增稠剂
局限性
增稠效率受乳液、PVC、 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/ 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 着色时粘度降低明显. --着色时粘度降低明显.
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第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠效果
HASE类缔合型增稠剂 类
优势
生物稳定性好-抗生物降解 生物稳定性好优良的抗飞溅性 纤维素醚类增稠剂及ASE比较， ASE比较 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， 液体形式供货，生产操作简单 低成本
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聚氨酯 缔合型增稠剂
亲水端
非离子表面活性剂
疏水基团
几千) (分子量: 几百 – 几千) 分子量:
线型类
聚氨酯
亲水主链
聚氨酯链接
疏水基团
增稠剂 支链类
10万 (分子量: 5万 – 10万) 分子量:
10
表面活性剂与乳液的缔合
乳胶颗粒
水溶液中表面活性剂胶束
疏水基团
亲水端
表面活性剂在乳胶颗粒表面的吸附
11
与表面活性剂的相互作用
表面活性剂
30
第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠效率影响因素
与表面活性剂的相互作用-续 与表面活性剂的相互作用 续
1800 1600 1400 1200
Triton X-15 (HLB=3.6)
Triton N-57
Brookfield 粘度 cps
1000 800 600 400 200 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
1400 1200
乙二醇
丙二醇
1000 800
甲基卡必醇
600 400 200 0
异丙醇 异丙醇
丁基卡必醇 0 5 10 15 20 25 30
溶剂用量Wt %
32
第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠剂选择
6. 增稠剂选择
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不同增稠剂性能比较
性质
抗飞溅性
纤维素
差
疏水碱溶性
很好 尚好-优
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第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠效率影响因素
影响缔合型增稠剂增稠效率的因素
◇ 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 颜料体积浓度 的影响 ◇体积固体含量(VS)的影响 体积固体含量 的影响
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第一部分: 增稠剂介绍第一部分: 增稠剂介绍-增稠效率影响因素