有机膨润土

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• •
涂装
流平 流挂
103~105
0.01~0.1 0.001~0.1
施工粘度
很低粘度 高粘度
涂料流挂理论和因素分析
• 涂料的流挂理论
• 涂料涂布于垂直面时，受到两个 作用力，一种是表面张力，使涂 料表面流动、体积缩小而流平。 另一种是重力，引起涂料向下流 动而流挂。
•
• ρ g x² • V = ————— η • ²
各类增稠剂在不同剪切速率下的粘度
高固含和低VOC选择--增稠剂对涂料稀释比的影响
• 由小到大的排列 • 膨润土<HEC <丙烯酸增稠剂<缔合型丙烯 酸增稠剂<聚氨酯增稠剂 • 主要因素 • 假塑性,水相增稠,疏水性,缔合作用
增稠流变剂的合理加入方式
• • • • • • • • 增稠流变剂品种 加入阶段 加入方式 羟乙基纤维素 研磨前或研磨后 预制 3.5%胶加入 丙烯酸增稠剂 研磨前或研磨后 以两倍水稀释加入 膨润土 研磨前 干粉直接加入 加乳液前 干粉加入（高速分散） 研磨前后 预凝胶 丙烯酸缔合增稠剂 研磨前或研磨后以两倍水稀释加入 聚氨酯增稠剂 研磨后 两倍溶剂（丙二醇或 丙二醇丁醚）稀释
控制油墨飞溅
有机膨润土在密封胶中的作用
水性膨润土产品和应用
水性膨润土增稠流变剂特点
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触变效应：高剪切低粘度、低剪切高粘度 • 适用PH范围广，使用方便，直接干粉加入，无需活化。 • 耐候性，抗腐抗酶变性优良。在不同温度下粘度稳定。 • 稳定性：生物稳定性优越，良好的热稳定性。 • 经济性：单独使用显著降低成本，与矸溶共聚物、羟 乙基纤维素、聚氨酯增稠剂共用可提高流变性能。 • 与有机高分子增稠剂比较,不易絮凝和浮色发花。 • 用量极限明显，超过一定值，粘度急剧上升。
注意事项
• 值得注意的是：极性活化剂使用无水甲醇或乙 醇，没有明显凝胶结果，是因为极性活化剂移 动到有机膨润土薄层表面，起氢键键合能力的 主要由水分子完成，甲醇和乙醇主要是起一个 引入作用，那么为什么不能用水作为活化剂直 接加入？那是因为水移动到有机膨润土薄层表 面时，造成薄层表面的部分分离，并包裹薄层 堆，形成了苞囊状，更不利于薄层堆的剪附聚。
• B 润湿性树脂体系
1、树脂和溶剂 2、搅拌下加入，分散10分 钟 3、极性活化剂 高速分散 5～10 分钟 4、润湿剂 5、颜填料 分散研磨 6、调整包装
预凝胶加入方式
• C 适合触变型研磨料
1、溶剂和树脂 2、有机膨润土预凝胶 搅拌加入，分散均匀 3、润湿剂 4、颜填料 分散研磨 5、调整包装
介绍主要内容 • 涂料流变性能概述 • 有机膨润土产品介绍
涂料的流变性能需求
• • • • • • 项 目 混合 高速分散 剪 切 速 率S-1 理 想 粘 度 10~100 103~105 中等粘度 高粘度
砂磨和球磨 104~107 低至中等粘度 泵送与包装 10~100 储存 0.001 低粘度 高粘度
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不同溶剂体系有机膨润土的选择
• 有机膨润土－溶剂体系选择参考表
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有机膨润土的加入方式
• 预凝胶-碾磨前加入:如10%预凝胶配制,溶剂87份,搅拌下加入
有机土10份,搅拌5分钟,加入极性溶剂,继续搅拌5分钟.在混料时 加入.
• 预凝胶-后调整加入:预制凝胶,在碾磨后加入. • 干粉-碾磨前加入:混料时搅拌下加入,然而进行碾磨. • 复合胶-后调整加入:如10%复合胶配制,溶剂86.5,搅拌下加入
• 涂料沉降的首要因素是 颜料粒径，应尽可能研 磨分散 • 涂料粘度是沉淀的控制 因素，粘度越高沉淀速 度越慢，采用流变助剂， 提高低剪切条件下的粘 度 • 选用低密度非球状的填 料，阻挡颜料沉降
影响涂料流变性能的主要因素
• 树脂或乳液：化学组成、表面性质、粒径、乳 化剂 • 溶剂品种和用量 • 颜填料的影响：粒子形状、表面电性、酸碱度、 边缘羟基 • 润湿分散剂：吸附与溶剂化基团、电性、空间 位阻、HLB • 增稠流变剂：分子量、支链化或交联密度、溶 剂化能力、缔合能力
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膨润土增稠流变剂的评价
• 胶体性能：HG/T2248-91。简易方法，200ml溶剂，15 克膨润土，搅匀，5克极性活化剂，搅拌2--5分钟。胶 体稠度，透明度。 • 流变性能：用流变仪测定触变环线。用粘度计测定触 变指数，Rn/Rn*10 • 防沉试验：加速防沉试验。沉降体积法，100ml量筒。 • 抗流挂试验：测定湿膜流挂厚度。垂流法，同等厚度 的垂流长度。 • 储存试验：粘度稳定性，细度，色泽，沉降分层情况。
• 影响流挂的首要因素是 涂膜厚度，应控制合适 的湿膜厚度来防止流挂 • 选用较高的触变指数和 较短的粘度回复时间的 流变助剂，有利于涂料 的流挂控制 • 选用密度较低的颜填料 • 缩短涂料凝胶时间和表 干时间
涂料沉降理论和因素分析
• 涂料沉降斯托克斯 定律
• 218 r²(ρ - 1) ρ • V = —————— • η
膨润土结构和组成
改性剂结构图例
有机膨润土结构
• 有机膨润土粉末为附聚的薄层堆，有机长链横卧于薄 层表面，为了使有机膨润土薄层堆相互之间完全剪聚， 然后使薄层堆内各个薄层分离，需要机械能、化学能 和适当的热能，使有机长链被涂料中的有机组分溶剂 化而直立于薄层，这就是活化过程。具体表现为附聚 的薄层堆在剪切力的作用下使溶剂或基料渗入毛细管 状缝隙而润湿，导致薄层堆的剪附聚，这时通常体系 粘度增加，然后仍在剪切力下，加入极性活化剂（95 ％甲醇/95％乙醇/碳酸丙烯酯），并继续剪切，以完成 氢键，使薄层堆完全分离，从而形成凝胶结构。 • 极性活化剂加入适量的时候，极性活化剂移动到有机 膨润土薄层表面，使薄层分离的更远，削弱了使其密 切结合在一起的范德华力，在剪切力下将薄层完全分 离，显现了有机膨润土的高度凝胶强度；极性活化剂 加入不足的时候，薄层尚未完全分离，造成了凝胶强 度低；极性活化剂加入过量时，多余的极性活化剂移 动到了有机膨润土薄层边缘，对其氢键合有干扰，从 而削弱了其凝胶强度。
• D 适合非触变型研磨 料
1、溶剂和树脂 2、润湿剂 3、颜填料 分散研磨 4、有机膨润土预凝胶 搅拌加入，分散均匀 5、分散研磨 调整包装
高速分散的优化条件
有机膨润土预凝胶制备方法
• 溶剂 83～85 • 有机土 10 搅拌下加入，分 散5～10分钟 • 极性活化剂3～5 高速分散10分钟 • 剪切速率大于 13S-1 主要极性活化剂及 用量 乙醇/水(95/5) 甲醇/水(95/5) 碳酸丙烯酯/水 (95/5) 丙酮/水(95/5) 用量为有机土加入 量的30～50%
极性活化剂比例和预凝胶粘度
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混合溶剂膨润土预凝胶制备方法
• 混合溶剂膨润土预凝胶制备时，应先用良溶剂 湿润膨润土，然后加极性活化剂高速分散，再 加其他溶剂混合均匀。
• 例：
• • • •
BP127高极性溶剂预凝胶制备
二甲苯 BP185有机土 95%乙醇 丁醇 69.6 10 3 17.4 搅拌下加入高速分散 高速分散，D>13 搅拌均匀
有机膨润土在溶剂中分散过程
膨润土薄片间的氢键缔合结构
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有机膨润土胶体触变环线
• 涂料在高剪切条件下的流动性能 主要受基料，溶剂和颜料的影响。 流变助剂则控制和影响了在低至 超低剪切速率下的粘度和流动性 能。 • 起点的高粘度有理于储存稳定， 防止颜料沉降。 • 高剪切点的低粘度有理于喷涂和 刷涂的流平。 • 高剪切点至回复点的粘度回复时 间需在一个理想的范围，时间过 短不理于流平，时间过长易产生 流挂。
增稠流变剂的热稳定性能表现
• 有机膨润土增稠流变剂 与一般有机合成或天然 高分子增稠剂不同，具 有优越的温度稳定性， 因而在使用过程中没有 最高或最低操作温度的 限制，涂料的储存稳定 性良好，高温抗流挂效 果是其他有机增稠流变 剂难以达到的。
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有机膨润土品种选择要素
• 不同品种有机膨润土的溶剂适用范围不同，应 根据配方溶剂组成选择。 • 根据树脂的润湿性和涂料生产工艺制定膨润土 加入方式，选择符合分散条件的产品。 • 按照防沉和抗流挂的要求选择不同流变性能的 膨润土。 • 考虑色泽、透明度、黄变性和消光影响等选择 副作用小的有机膨润土。
有机膨润土的其他市场
• • • • • • 油墨 密封胶 润滑脂 钻井泥浆 塑料橡胶 有机废水处理
有机膨润土在油墨中的作用
• (1) 印刷网点的控制,有肋于制得一致 的 、清晰的印刷品 • (2) 飞墨的抑制, 减少飞墨现象,颜色玷 污和环境污染问题 • (3) 粘性的稳定,增进了油墨在 印刷机 墨辊上的一致性 • (4) 改善油墨渗透 • (5) 控制油墨分层
有机膨润土特性和应用
膨润土原矿
膨润土的组成
• 膨润土的主要矿物成分是蒙皂石(Smectite)族矿物，为 有益组分。蒙皂石族矿物包括二八面体和三八面体两 个亚族，而膨润土所含通常为二八面体亚族中的矿物， 有以下三种矿物： 蒙脱石E+0.33(Al1.67Mg0.33)Si4O10(OH)2· nH2O 贝得石E+0.33Al2(Si3.67Al0.33) O10(OH)2· nH2O 绿脱石E+0.33Fe3+2(Si3.67Al0.33) O10(OH)2· nH2O 其中E+为可交换的层间阳离子。 • 膨润土中常混杂有非蒙皂石族的矿物，含量不等。混 杂成分可归为三类：其他粘土矿物，例如高岭石和伊 利石；粒状及片状硅酸盐矿物和岩屑；可溶性盐类。 非蒙皂石族矿物及各种杂质对膨润土的物理化学性能 有明显的影响，因此为有害组分,生产有机膨润土时， 通过提纯去除这些杂质。
水性膨润土的应用领域
• • • • • • • 磁砖粘接腻子触变剂 保温砂浆保水触变,替代纤维素醚 石膏地坪保水防沉防渗水 沥青乳液流变改性剂 乳胶漆防分水 水性胶粘剂流变改性 水性油墨增稠剂
水性膨润土的流变特性
水性膨润土的流变特性
膨润土在腻子中的应用
水性膨润土的滑爽效应
涂料品种和施工方式与增稠剂的选择
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增稠流变剂在涂料体系中的作用
• 无增稠流变剂的乳胶漆呈明显的假塑性状态，整体粘 度较低，高剪切粘度更低，增稠剂的主要任务是提高 整体粘度尤其是高剪切粘度。 • 在溶剂型涂料中，树脂能提供一定范围的粘度主要是 中高剪切粘度，加入增稠剂的目的是提高低剪切粘度。
有机土10份,搅拌5分钟,加入聚不饱和羧酸类分散剂3.5份,继续搅 拌5分钟.在碾磨后加入,可泵送.
干粉加入方式
• A 低润湿性树脂体系 （环氧、聚酯、丙烯酸、 短油醇酸等树脂）
1、溶剂 2、搅拌下加入，分散10分钟 3、极性活化剂 高速分散5～ 10 分钟 4、树脂 5、润湿剂 6、颜填料 分散研磨 7、调整包装