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水性涂料以水作為溶劑或者分散介質(zhì)，同時也需要其他助劑的協(xié)助才能達(dá)到良好的產(chǎn)品性能。常見的水性涂料助劑主要有：

• 濕潤分散劑

• 消泡劑

• 增稠劑

• 成膜助劑

• 其它助劑

今天就來介紹一下水性涂料助劑的研究和使用。

水性涂料用濕潤劑分陰離子型和非離子型。

濕潤劑和分散劑配合使用能取得理想的結(jié)果。濕潤劑的用量一般為千分之幾。其負(fù)作用是起泡和降低涂膜的耐水性。

濕潤劑的發(fā)展趨勢之一是逐步取代聚氧乙烯烷基（苯）酚醚（APEO或APE）類濕潤劑，原因是其導(dǎo)致大白鼠雄性激素減少，干擾內(nèi)分泌等。在乳液聚合時，聚氧乙烯烷基（苯）酚醚被廣泛用作乳化劑。

雙胞表面活性劑也是新發(fā)展。它是由間隔基連接的兩個雙親分子。雙胞表面活性劑*顯著的特點(diǎn)是臨界膠束濃度（CMC）比其“單胞”表面活性劑低一個多數(shù)量級，其次是高效。

1.2分散劑

乳膠漆用分散劑分為四大類：磷酸鹽類分散劑、多元酸均聚物分散劑、多元酸共聚物分散劑和其他類分散劑。

磷酸鹽類分散劑中用得*多的是聚磷酸鹽，如六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉、三聚磷酸鉀（KTPP）和焦磷酸四鉀（TKPP）。其作用的機(jī)理是通過氫鍵和化學(xué)吸附，起靜電斥力穩(wěn)定作用。其優(yōu)點(diǎn)是用量低，約0.1%左右，對無機(jī)顏料和填料分散效果好。但也存在不足之處：一是隨著PH值和溫度的升高，多聚磷酸鹽容易水解，造成長期貯存穩(wěn)定性不良；二是多聚磷酸鹽在乙二醇、丙二醇等二醇類溶劑中不完全溶解，會影響有光乳膠漆的光澤。

磷酸酯分散劑是單酯、雙酯、殘余醇和磷酸組成的混合物。磷酸酯分散劑能穩(wěn)定顏料分散體，包括活性顏料，如氧化鋅。在有光涂料配方中，能提高光澤和擦凈性。不同于其他濕潤分散劑，加入磷酸酯分散劑不影響涂料的KU和ICI粘度。

近些年來，分散劑的研究克服了高分子量會產(chǎn)生絮凝的問題，向高分子量發(fā)展是其趨勢之一。

通過酸堿作用或氫鍵作用，氨基對許多顏料都有很好的親和力。以氨基丙烯酸為錨固基的嵌段共聚分散劑得到重視。

傳統(tǒng)水性涂料消泡劑品種很多，一般分為三大類：礦物油類消泡劑、聚硅氧烷類消泡劑和其他類消泡劑。

礦物油類消泡劑使用比較普遍，主要用于平光和半光乳膠漆中。

聚硅氧烷類消泡劑表面張力低，消泡和抑泡能力強(qiáng)，不影響光澤，但使用不當(dāng)時，會造成涂膜縮孔和重涂性不良等缺陷。

傳統(tǒng)水性涂料消泡劑以與水相不相容而達(dá)到消泡目的的，因此容易產(chǎn)生涂膜表面缺陷。

近幾年，開發(fā)了分子級消泡劑。這種消泡劑是將消泡活性物質(zhì)直接接枝在載體物質(zhì)上形成聚合物。該聚合物分子鏈上帶有濕潤作用的羥基，消泡活性物質(zhì)分布在分子四周，活性物質(zhì)不易聚集，與涂料體系相容性良好。

另據(jù)報(bào)道，這種分子級消泡劑是以超接枝星形聚合物作為不相容表面活性劑，在水性涂料應(yīng)用中取得很好結(jié)果。

增稠劑有多種多樣，目前常用的是纖維素醚及其衍生物類增稠劑、締合型堿溶脹增稠劑（HASE）和聚氨酯增稠劑（HEUR）。

3.1、纖維素醚及其衍生物

羥乙基纖維素（HEC）是1932年由Union Carbide公司首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的，至今已有70多年的歷史了。目前，纖維素醚及其衍生物類增稠劑主要有羥乙基纖維素（HEC）、甲基羥乙基纖維素（MHEC）、乙基羥乙基纖維素（EHEC）、甲基羥丙基纖維素（MHPC）、甲基纖維素（MC）和黃原膠等，這些都是非離子增稠劑，同時屬于非締合型水相增稠劑。其中在乳膠漆中*常用的是HEC。

疏水改性纖維素（HMHEC）是在纖維素親水骨架上引入少量長鏈?zhǔn)杷榛?，從而成為締合型增稠劑。其增稠效果可與分子量大得多的纖維素醚增稠劑品種相當(dāng)。它提高了ICI粘度和流平性，降低了表面張力，如HEC的表面張力約為67mN/m，HMHEC的表面張力為55-65mN/m。

3.2、堿溶脹型增稠劑

堿溶脹增稠劑分為兩類：非締合型堿溶脹增稠劑（ASE）和締合型堿溶脹增稠劑（HASE），它們都是陰離子增稠劑。非締合型的ASE是聚丙烯酸鹽堿溶脹型乳液。締合型HASE是疏水改性的聚丙烯酸鹽堿溶脹型乳液。

3.3、聚氨酯增稠劑和疏水改性非聚氨酯增稠劑

聚氨酯增稠劑簡稱HEUR，是一種疏水基團(tuán)改性的乙氧基聚氨酯水溶性聚合物，屬于非離子型締合增稠劑。HEUR是由疏水基團(tuán)、親水鏈和聚氨酯基團(tuán)三部分組成。疏水基團(tuán)起締合作用，是增稠的決定因素，通常是油基、十八烷基、十二烷苯基、壬酚基等。親水鏈能提供化學(xué)穩(wěn)定性和粘度穩(wěn)定性，常用的是聚醚，如聚氧乙烯及其衍生物。HEUR分子鏈?zhǔn)峭ㄟ^聚氨酯基團(tuán)來擴(kuò)展的，所用聚氨酯基團(tuán)有IPDI、TDI和HMDI等。締合型增稠劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是疏水基封端。但有些市售HEUR兩端疏水基取代度低于0.9，*好的也只1.7。應(yīng)嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，以獲得分子量分布窄的和性能穩(wěn)定的聚氨酯增稠劑。大多數(shù)HEUR是通過逐步聚合法合成的，因此市售HEUR一般是寬分子量的混合物。

除了上面介紹的線性締合型聚氨酯增稠劑，還有梳狀締合聚氨酯增稠劑。所謂梳狀締合聚氨酯增稠劑是指每個增稠劑分子中間還有垂掛的疏水基。

疏水改性氨基增稠劑（hydrophobically modified ethoxylated aminoplast thickener—HEAT）將特種氨基樹脂變成可接4個封端疏水基，但這四個反應(yīng)點(diǎn)的活性是不一樣的。在正常的疏水基加量時，也只有2個接上封端疏水基，這樣合成的疏水改性氨基增稠劑和HEUR沒有多大區(qū)別。若加入較多的疏水基，如達(dá)8%，調(diào)節(jié)反應(yīng)條件，可生產(chǎn)出具有多個封端疏水基的氨基增稠劑。當(dāng)然，這也是一種梳狀增稠劑。這種疏水改性氨基增稠劑能防止配色時，由于加入色漿，帶入大量表面活性劑和二醇類溶劑，而造成涂料粘度下降問題。原因是強(qiáng)疏水基能阻止解吸，以及多疏水基有強(qiáng)締合作用。

疏水改性聚醚增稠劑（HMPE）疏水改性聚醚增稠劑的性能與HEUR相似，它的增稠機(jī)理是既有氫鍵的作用，也有端基的締合作用。與一般增稠劑比較，它的防沉降和抗流掛性能好。根據(jù)端基的不同極性，改性聚脲增稠劑可分為三種：低極性聚脲增稠劑、中極性聚脲增稠劑和高極性聚脲增稠劑。前二種用于溶劑型涂料增稠，而高極性聚脲增稠劑既可用于高極性溶劑型涂料中，也可用于水性涂料增稠。

盡管成膜助劑對乳膠漆的成膜有很大作用，但成膜助劑是有機(jī)溶劑，對環(huán)境是有影響的，所以發(fā)展的方向是環(huán)境友好型的有效成膜助劑。

一是降低氣味。

二是降低揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）。在歐洲，VOC是指那些沸點(diǎn)等于或低于250℃的化學(xué)物質(zhì)。沸點(diǎn)超過250℃的那些物質(zhì)不歸入VOC的范疇，所以使成膜助劑向高沸點(diǎn)發(fā)展。

三是低毒、安全、可接受的生物降解性。

四是活性成膜助劑。丙烯酸雙環(huán)戊烯基氧乙基酯（DPOA）是不飽和的可聚合有機(jī)物，均聚物Tg=33℃，無氣味。

在較高Tg值的乳膠漆配方中，不需成膜助劑，而加DPOA，并加入少量催干劑，如鈷鹽。DPOA就可降低成膜溫度，使乳膠漆在室溫成膜。但DPOA不揮發(fā)，不僅環(huán)境友好，而在催干劑作用下進(jìn)行氧化自由基聚合，增加了涂膜的硬度、抗粘性和亮度。因此，DPOA被稱為活性成膜助劑。

其他助劑

5.1納米TiO2光催化劑

納米TiO2光催化劑一般采用銳鈦型TiO2。它不僅具有良好的抗菌作用，而且能凈化空氣和降解有機(jī)物。其原理是：銳鈦型TiO2是半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度為3.2eV，只有大于3.2eV的光子，即波長小于388nm的紫外光，才能將價帶中的電子激發(fā)至導(dǎo)帶，從而在導(dǎo)帶形成帶負(fù)電的高活性電子，在價帶產(chǎn)生帶正電的空穴。高活性電子可將吸附在TiO2表面的OH-和H2O分子氧化成羥基自有基·HO，而吸附或溶解在TiO2表面的O2則易被帶正電的空穴俘獲形成·O2-?！O和·O2-的氧化能都在5OOKJ/mol以上，這就是納米TiO2光催化劑具有良好的抗菌、凈化空氣和降解有機(jī)物的原因。

但納米TiO2光催化劑在涂料中使用還存在如下一些問題需要解決。

• ·HO和·O2-在抗菌、凈化空氣和降解有害有機(jī)物的同時，也降解涂料組分，包括樹脂和顏料，這就牽涉樹脂的選擇和如何解決配色問題。

• 陰天、雨天、室內(nèi)和晚上幾乎沒有紫外光，其抗菌、凈化空氣和降解有機(jī)物的性能受到很大影響?，F(xiàn)在正在通過摻雜，降低激發(fā)能，使其可采用可見光。

• 納米TiO2的分散并保持穩(wěn)定。

5.2負(fù)離子涂料添加劑

據(jù)報(bào)道，負(fù)離子涂料添加劑的主要成分是負(fù)離子素，將其添加劑加入涂料后，該涂料能不斷釋放出負(fù)離子，從而改善空氣質(zhì)量。

5.3水性催干劑

隨著涂料水性化的發(fā)展，水性催干劑的研究開發(fā)和應(yīng)用也在穩(wěn)步進(jìn)行。