水性涂料配方助剂平衡的关注点PPT课件

1、 吴晓天 水性涂料配方助剂平衡的关注点 第六届全国水性工业涂料涂装技术峰会 2019.05 无锡该PPT为内部资料，非商业行为，请遵守国家的知识产权等法规。所提到的公司牌号仅为举例参考，本人不对其应用结果承担责任。序随着人类对环保意识的提高，用水取代溶剂制备高分子液体涂料已大势所趋。在水性涂料的配方设计中，往往会沿袭溶剂型涂料的配方设计思路，只是试图用水替换溶剂。为了使涂膜具有更好的抗性，会尽量选择一些疏水性较强的树脂，对于助剂则是按名称来选择效率更高的。很多配方师更多地关注配方单一原料的功能，但是忽略了这些原料配合在一起时的相互冲突。本文将侧重水性涂料配方设计的原理及其中各原料之间的关联及冲

2、突。因为涂料与涂膜的关注点并不完全一致。水性涂料含有较高体积份的水量，故涂料配方更多地关注与水的相容性。如果是溶剂型涂料考虑与溶剂的相容性本无可厚非，但是作为将来需要抗水的涂料则必须要考虑脱水后的涂膜的抗水性。所以水性涂料稳定性与涂膜抗性之间形成了微妙的冲突。目前树脂和助剂制造商都在设法平衡这个冲突。但是配方的平衡最终不是靠单个原料就能满足的。本文就是在这个框架下探讨配方平衡的的要点。 非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶 中和成盐使疏水物质在水相中增溶 使极性物质在水相增溶的助溶剂 聚电解质水相增溶与非离子表面活性物质水相增溶的冲突及平衡 涂膜的抗水性与涂料的亲水亲油平衡稳定性之间的关系主

3、要内容水与极性溶剂可以互溶，但水与非极性溶剂是不能互溶的。如果要强制混合，也不会形成均一的混合物，最终会分离为水油两相，被称作悬浊液。或者向油相中加入适量的乳化剂，入水后形成水包油或油包水的均一乳状液体。在水性涂料中，助溶剂为极性溶剂，成膜助剂为非极性（或弱极性溶剂）。高聚物极性较低，在水中需要被乳化分散或中和成盐。非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶现用的HLB值均以石蜡的HLB=0，油酸的HLB=1， 油酸钾的HLB=20，十二烷基硫酸酯钠盐的HLB=40， 作为标准。阴、阳离子表面活性剂的HLB值在1-40之间； 在實踐中陰陽離子表面活性劑的HLB值意義不大。非离子表面活性剂的HLB值

4、在1-20之间。经验证明非离子表面活性剂的HLB值對水性塗料的影響很大。 非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶HLB值的范围 应用 1.5-3.0 消泡 3.0-6.0 W/O型乳化 7.0-9.0 润湿渗透 8.0-18 O/W型乳化 13-15 净洗 15-18 增溶 非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶进行乳化操作时，在为被乳化物选择合适的表面活性剂时，应首先考虑其HLB值，其次考虑被乳化物与表面性剂疏水基之间的亲和力。如果两者亲和力不好，则表面活性剂就会脱离乳化粒子，自己形成胶束而溶于水中。这时，被乳化物容易失去保护膜，发生聚集，而使乳状液破坏，使被乳化物分离出来。两者结构越相近，

5、其亲和力就越大，因此：乳化矿物油时，以带有脂肪烃带有脂肪烃链的芳香烃为疏水基的为宜分散有机颜料，以带芳香烃的最为适宜 非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶疏水基主体虽为烃类，但按实际应用可分为以下六种：脂肪族烃基：十二烷基、十八烷基、十八烯基等。芳香族烃基：萘、苯基、酚等。芳香族烃链：脂肪烃、十二烷基苯、二丁基萘基、壬烷基苯酚等。疏水基中有弱亲水基：蓖麻醇酸（-OH基）、油酸丁酯 （-COO-基）、 聚丙二醇（-O-）等。环烃基：松香酸皂中的环烃基和环烷酸皂类中的环烷烃基。其他特殊疏水基：全氟烷基、部分氟烷基、硅氧烷基等。按经验可将疏水基强弱次序排列如下：全氟烷烃 硅氧烷烃 脂肪烃（烷烃环烷

6、烃烯烃） 连有脂肪烃基的芳烃 芳烃 弱亲水基的烃非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶 疏水基的影响：在直链烷烃表面活性剂中，如果亲水基在疏水基的末端，从8个碳原子开始，其表面活性随碳原子的增加而增加，碳原子为8-12时表现出较佳的润湿性能，碳原子为12-16时具有较好的胶体性能，但润湿性能下降。对于相同亲水基的表面活性剂，随着疏水碳链的增加，它的HLB值将下降。润湿作用最适宜HLB值为7-15，如果下降到7时，适宜W/O乳化作用。非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶2021-11-1111/11/2021非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶表面活性剂的分子量的大小对其性质的影响是显著的。

7、在同一类型的表面活性剂中，随疏水基中碳原子数的增加，其溶解度及CMC均有规律的减小，但在水溶液中，降低表面张力却有明显增长。这种影响表现在润湿、乳化、分散、洗涤等作用的性质上，一般经验是：表面活性剂分子量较小的，润湿及渗透作用较好；分子量较大的，乳化、分散作用较好。2021-11-1111/11/2021 脂肪醇聚氧乙烯醚的通式为：R一般为饱和或不饱和的C12-18 的烃基，可以是直链也可以是枝链。N是环氧乙烷的加成数，表示分子中氧乙烯基的数目。n越大分子亲水基上的氧越多，就越能与水形成更多的氢键，水溶性越好。C12-18，n 6-8 为纺丝油剂C12-18，n 10-20 为乳化剂和匀染剂C

8、7-9 ， n 5为渗透剂C12-18， n 15-20 为平平加C12的脂肪醇聚氧乙烯醚俗称为AEO，C12/14的脂肪醇聚氧乙烯醚或C13异构醇聚氧乙烯醚常用来取代壬基或辛基酚聚氧乙烯醚润湿剂。非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶 seminarpc1/3Verdik6/6 脂肪醇聚氧乙烯醚 HLBCMCmg/l表面张力mN/mC12/14，EO 712,510028C12/14, EO 10 替代NP014,510031C12/14，EO 2017,010040C12/14,EO 30 替代NP3017,527043C12/14, EO 4018,050044,5C12/14， EO5

9、018,570045烷基酚聚氧乙烯醚NP 10 C9， EO1013,5 分散剂的分子量, 颜填料粒子可 能会相互架桥并在储存期内出现胶化现象。提高颜填料的分散剂的用量有助于避免胶化此类现象非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶seminarpc1/3Verdik6/6 非离子聚氨酯类流变剂与聚羧酸类无机分散剂相容性差 聚氨酯增稠剂的聚醚主链是亲水的并在水中形成氢键。如果水中存在高浓度的离子，水分子将优先与离子结合，导致HEUR的聚醚链脱水收缩并部分降低了水溶性，甚至完全析出 征兆: 脱水收缩，分层/ 遮盖力下降/ 失去流动性 解决方案: 选择较低离子度的分散剂，即多元共聚或嵌段共聚的疏水改性

10、的分散剂替换通用的铵盐和钠盐均聚物。 非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶流变助剂流变助剂牛顿型假塑性牛顿型添加量添加量0.350.250.7常温常温粘度粘度(KU)93105956 rpm/60 rpm16,800/4,06028,600/8,42018,200/4,3602粘度粘度(KU)1101231106 rpm/60 rpm29,200/7,10057,600/-29,100/7,09040 粘度粘度(KU)92100956 rpm/60 rpm20,000/430017,600/55,3022,100/4,760 疏水改性缔合型增稠剂对温度的敏感性非离子表面活性剂使疏水物质在水相

11、中增溶 疏水性越强，温变性越大。相对亲水的聚醚类流变剂温变性较小表面活性剂浓度表面活性剂浓度低剪粘度低剪粘度5.710.913.318.216.0HLB 值值水漆体系中使用的高HLB 值的表面活性剂的浓度越高对疏水改性增稠剂的负面影响越大，增稠效率越低。非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶 非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶 未增稠乳液HEC增稠乳液疏水缔合增稠的乳液HEC对乳液的水相增稠，并将乳液粒子挤到一起聚氨酯疏水改性增稠流变剂与乳液粒子缔合型成网状结构，聚醚链与水分子形成氢键并建立体系粘度非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶 使用了疏水改性的分散剂制备的钛白浆，加入疏水改性的聚

12、氨酯增稠剂，形成稳定的缔合网状结构，亲水的聚醚链再与水分子形成氢键缔合。即使没有乳液仍然可以显现出稳定的缔合效果。使用了聚羧酸盐分散钛白浆，再用HEC 对水相增稠，只有氢键缔合，虽然有明显的增稠效果，但是颜料粒子被挤压到一起，只有靠兑水稀释才能恢复均相，如果分散剂量不足，则会在储存后附聚成二次颗粒团 吸附了疏水改性分散剂的无机浆料粒子也可以与疏水改性流变剂形成缔合作用储存7天，涂料：水=1：5，放大100倍电镜 疏水改性分散剂磨浆加乳液调漆后， 再加入聚氨酯增稠剂后的状态 钠盐分散剂磨浆加乳液调漆后 再加入纤维素增稠后的状态 不同配方设计对涂膜的微观状态的影响非离子表面活性剂使疏水物质在水相中

13、增溶 涂料储存7天，涂料：水=1：5，放大5000倍不同配方设计对涂膜的微观状态的影响非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶 疏水改性分散剂磨浆，加乳液调漆后 再加入聚氨酯增稠剂后放大5000倍的状态 钠盐分散剂磨浆，加入乳液调漆后 再加入纤维素增稠后放大5000倍的状态立德粉:轻钙/700#:滑石粉/425#:重钙/400# = 20:20:5:5(固体分：70%，6 rpm) HASE 在疏水改性漿料和普通漿料中应用对比非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶 分别使用疏水改性和普通钠盐分散剂研磨无机浆料后加入带有疏水非离子侧链的HASE，在没有添加乳液时的粘度状态。此时红色曲线显现出除了羧

14、基与水分子形成的氢键作用外，还有与疏水改性分散剂形成的疏水缔合带来的增稠效果。蓝线是使用普通钠盐分散剂的浆料，只有与羧基形成的氢键缔合作用。立德粉:轻钙/700#:滑石粉/425#:重钙/400# = 20:20:5:5假塑性聚氨酯增稠剂在疏水改性浆料中的增稠效率較高(固体分：70%，6 rpm)聚氨酯締合性增稠劑在改性浆料和普通浆料中的应用对比非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶 项目项目空白空白HECASE假塑性假塑性HEUR添加量添加量(固体固体%乳液乳液)0.08添加量添加量(%乳液乳液)0.0/1.780.2粘度粘度(mPas)6 rpm5,30014,30015

15、,00014,00060 rpm9702,6302,5404,510触变指数触变指数(TI)5.465.455.93.1 不同类型增稠剂在丙烯酸乳液中的增稠对比非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶 在具一定疏水性的苯丙乳液中分别使用了单纯氢键缔合的增稠剂与非离子疏水改性的缔合型增稠剂，低剪粘度几乎近似，但是聚氨酯增稠剂对中剪粘度（60转）明显提高。这对流平和抗飞溅有积极作用。性能性能品牌品牌A A品牌品牌B B浅色调色漆浅色调色漆品牌品牌C C 浅色调色漆浅色调色漆品牌品牌D D 浅调色漆浅调色漆高固低粘高固低粘浅调色漆浅调色漆重量固含重量固含 56%56% 60%60% 61.561.5

16、3535 60%60%体积固含体积固含36%36% 40%40%42%42% 29%29%42.7%42.7%使用说明使用说明兑水兑水15%15%兑水兑水20%20%兑水兑水10-20%10-20%不兑水搅拌不兑水搅拌均匀施工均匀施工可不兑水搅可不兑水搅拌均匀施工拌均匀施工流流变变性性STORMERSTORMER粘粘度度97.797.7102KU102KU110KU110KU82KU82KU102KU102KU6 6 转黏度转黏度mpampa，s s21500215002609426094185001850035993599459945996060转黏度转黏度mpampa，s s4700470

17、066996699470047002010201031993199流动或流线流动或流线好，流线细好，流线细好，流线细好，流线细好，流线细好，流线细好，流线细好，流线细好，流线细好，流线细储存开罐外观储存开罐外观脱水收缩分水脱水收缩分水严重脱水收缩严重脱水收缩无分水成冻状无分水成冻状分水乳液分水乳液无脱水分层无脱水分层 制备高体积固含，低施工粘度水漆在技术上是可行的 几种涂料的brookfield粘度与KU粘度的比对 非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶 HEC 固体固体%123粘度粘度(mPas)6 rpm2,00022,00082,00060 rpm9006,800/触变指数触变指数(TI

18、)2.223.23/纤维素醚对水的增稠性能非离子表面活性剂使疏水物质在水相中增溶 碱溶胀型增稠剂ASE对水的增稠效果固体固体%123粘度粘度(mPas)6 rpm6,00028,00055,00060 rpm1,3004,8009,100触变指数触变指数(TI)HEUR假塑性假塑性 疏水缔合型增稠剂对水的增稠效果 固体固体%123粘度粘度(mPas)6 rpm5.52215060 rpm5.522137.5触变指数触变指数(TI)1.01.01.09低分子HEUR的聚醚链直接与水分子氢键缔合无法增稠高分子增稠剂与水分子形成氢键起到保水增稠作用高分子增稠剂与水分子形成氢键起到保

19、水增稠作用-+-+剪切面扩散层+- 硬性层双电层质点+无机颜填料表面电荷状态对分散浆稳定性的影响中和成盐使疏水物质在水相中增溶分子式:(C3H3NaO2)n传统聚羧酸酸钠盐分散剂，有良好的降粘及分散效果但会影响涂膜的抗水性并造成分层中和成盐使疏水物质在水相中增溶中和成盐使疏水物质在水相中增溶通过引入疏水改性的苯乙烯和对羧基进行部分酯化来改善分散剂的疏水性，苯乙烯可以进行下述的两元共聚，也可以与马来酸酐和丙烯酸三元共聚。中和成盐使疏水物质在水相中增溶锚固作用是向颜料表面提供足够强的结合力，使分散剂分子不容易从颜料表面脱落，是分散剂发挥作用的前提。锚固基团部分和颜填料作用力通常有以下几种：通过静电

20、斥力、空间位阻作用稳定被机械力分散后的颜料粒子。起稳定作用的部分除了要起到稳定作用，还要求和成膜物质相容性好。如果相容性不好，色漆可能出现浮色、发花、絮凝，干燥后漆膜表面发生缺陷。阴离子通过静电斥力稳定颜料粒子效果好，但和疏水性的成膜物质相容性不好，可见离子稳定基团难以兼顾优异的稳定性和好的相容性，在有机颜料水性分散剂中不宜多用。长链聚醚作稳定基团，能最大程度兼顾和成膜树脂的相容性，但稳定效果不如离子基团。和无规共聚物相比，嵌段或接枝结构形式的聚合物，能最大程度发挥分散剂中锚固基团和稳定基团的作用。中和成盐使疏水物质在水相中增溶有机颜料在水中分散稳定与否, 直接影响着产品的应用性能。由于小分子

21、表面活性剂中亲油基团对极性较低的颜料颗粒表面结合力强，容易从颜料粒子表面解吸附，导致颜料粒子重新絮凝；同时亲水基团不能产生足够的稳定效应, 因此颜料分散体系不能稳定。国外的助剂公司近年来开发的高分子分散剂是采用基团转移聚合技术合成了甲基丙烯酸酯类亲水-亲油嵌段共聚分散剂，使有机颜料在水中分散及稳定性提高。江苏晗泰开发出了了阴非离子嵌段共聚物作为有机/无机颜料的分散剂，使亲油颜料在水中的增溶作用不单纯依赖亲水聚醚。使无机颜料表面具有更多的阴离子锚定基团，而嵌段的烷基改善了与通用水性树脂的相容性。值得注意的是阴非离子分散剂在应用时必须要注意与二级分散体树脂，ASE增稠体系的协同，因争夺胺可能导致颜

22、料附聚或树脂水溶性下降。嵌段共聚分散剂中的锚固基团 提供和无机颜填料有足够强的结合力，分散剂分子不容易从无机粒子表面脱落，是分散剂发挥作用的前提。磷酸、磷酸盐、羧酸、羧酸盐能和无机颜填料形成共价键、配位键，适合用作分散剂剂的锚固基团。嵌段共聚分散剂与树脂相容的部分 选用几个和常用树脂相容性好的非离子链段中和成盐使疏水物质在水相中增溶seminarpc1/3Verdik6/6中和成盐使疏水物质在水相中增溶ASE碱溶胀增稠剂基于丙烯酸，甲基丙烯酸或丙烯酸乙酯，分子量大约为20万至50万。这类乳液为酸性，在用碱中和后，如氨，氢氧化钠，其羧基被中和为碱溶树脂，并溶于水相中，电离后，羧基静电排斥，使主链

23、在水相中伸展并与水分子形成氢键，起到增稠的作用。ASE 会与无机颜料产生吸附效应。所以应加大聚羧酸盐分散剂的量，尽量实现对颜填料的饱和吸附。从而避免ASE引起的附聚效应。ASE会与两价金属离子形成水不溶的螯合物，一旦形成羧酸钙/镁，将失去增稠效果。seminarpc1/3Verdik6/6中和成盐使疏水物质在水相中增溶与颜料表面所吸附的分散剂的相互作用 ASE 增稠剂 的羧基组分类似分散剂，可能吸附到无机颜填料表面 无机颜填料 (通常使用聚羧酸盐分散剂)如果颜填料表面没有吸附足够的分散剂，碱溶胀增稠剂 就有可能吸附到颜填料表面，导致附聚。取决于分散剂的品种由于增稠剂的分子量 分散剂的分子量,

24、颜填料粒子可 能会相互架桥并在储存期内出现胶化现象。提高颜填料的分散剂的用量有助于避免胶化此类现象seminarpc1/3Verdik6/6中和成盐使疏水物质在水相中增溶HASE与聚羧酸盐类分散剂竞争吸附 HASE增稠流变剂的主链与聚羧酸盐分散剂在颜填料表面竞争吸附，因为HASE的分子量远高于分散剂，导致架桥絮凝。 征兆: 流动性变差/ 胶化 / 遮盖力下降 / 失光 解决方案: 较高酸性的分散剂与HASE竞争吸附，所以提高聚羧酸盐类分散剂的用量，使其在无机颜填料饱和吸附，使HASE 无法吸附到颜填料表面，从而避免架桥絮凝。尽量避免使用疏水改性的多元共聚物。因为此类分散剂的羧基少， 不利于与H

25、ASE 在无机物表面的竞争吸附。使极性物质在水相增溶的助溶剂剪切率剪切率S-1粘度粘度 Pas成膜助剂Texanol1,2 丙二醇丁二醇丁基二乙二醇无溶剂树脂树脂Acronal 290D，溶剂量为，溶剂量为5%使极性物质在水相增溶的助溶剂在水漆中加入极性助溶剂会对HEUR的缔合作用产生负面影响，曲线看出添加了极性较高的溶剂后，聚氨酯增稠剂在乳液中的增稠作用下降。而较疏水的成膜助剂在乳液中对聚氨酯增稠的疏水缔合作用影响不大。聚电解质是带有可电离基团的长链高分子，这类高分子在极性溶剂中会发生电离，使高分子链上带上电荷。链上带正或负电荷的聚电解质分别叫做聚阳离子或聚阴离子。聚电解质分别具有电解质和高

26、分子的一些性质。聚电解质溶液类似电解质溶液，可以导电，类似高分子溶液，有很大的粘度。作为软物质体系，聚电解质对水性涂料，水墨，水性粘合剂的结构、稳定性和相互作用具有重要影响。其不仅对溶胶体系有重要的作用，对凝胶体系同样重要，目前流行的水包水体系的卡屋结构的稳定性也需要关注聚电解质稳定性对粒子凝胶大小及强度的影响。水性涂料中所使用的ASE增稠剂、钠盐/铵盐分散剂、阴离子乳化剂等均可被称为聚电解质，是一类线型或支化的合成或天然水溶性高分子，其结构单元上含有能电离的基团。聚电解质水相增溶与非离子表面活性物质水相增溶的冲突及平衡 阴离子碱溶胀增稠剂在水中的粘度通常随着稀释而增加，反离子对聚离子的中和作

27、用减弱，使链伸展，因此粘度增大。水性涂料的粘度稳定性，与分散剂，增稠剂关系很大，而这些助剂又受制于温度变化。所以在露天施工的涂料的稳定性也需要关注聚电解质的稳定条件。 聚电解质的溶液性质与所用溶剂关系很大，若用非离子化溶剂，其溶液性质与普通高分子相似，但在离子化溶剂中，其溶液性质与普通高分子不同 聚电解质水相增溶与非离子表面活性物质水相增溶的冲突及平衡 通用聚羧酸盐分散剂，ASE和HASE类丙烯酸增稠剂以及通用丙烯酸建筑乳液的电导率将随着温度的提高而提高，这些都具有聚电解质的特性。 实验说明其离子浓度（电离程度）随着温度而变化。在水性体系中这些聚电解质的增溶作用会受制于很多外部条件，对于露天使

28、用的，要随季节变化而仍要达到稳定效果的水性涂料必须要面对温度的变化。在涂料的检测时可以规定在25摄氏度的室温条件下指标，但实际应用时不可能保持这个温度。所以就必须要清楚地知道将影响涂料稳定性或使用性能的主要因素是什么? 如何做微调。很多涂料商喜欢使用无机色浆，认为有机色浆使用大量的非离子分散剂，对温度敏感，无机色浆采用阴离子分散剂，故比较容易控制展色性。其实也不尽然，即使都是使用阴离子分散剂，随着温度的变化，体系在水相中的增溶度也会变化，所以温度也同样会影响到展色性。所以说聚电解质稳定性也是两亲平衡过程中的重要控制点之一。聚电解质水相增溶与非离子表面活性物质水相增溶的冲突及平衡溶剂浓度低剪粘度

29、乙二醇丙二醇甲基卡必醇丁基卡必醇使极性物质在水相增溶的助溶剂甲基和丁基卡必醇的加入量会严重影响聚氨酯增稠剂的疏水缔合效果，丙二醇的量加大时也会对缔合效果产生负面影响。当然不同的乳液表现可能会各不相同，化学师需要认真评估。聚电解质水相增溶与非离子表面活性物质水相增溶的冲突及平衡离子型表面活性剂的溶解度随温度升高而增大，温度上升到某一温度后（某一表面活性剂所特定），溶解度增加很快。也即在较低的一段范围内无大变化，达到一定温度以后溶解度急剧增加，有一个明显的突变点。这一点的突变温度称为克拉夫特点(Krafftpoint)所谓克拉夫特点是离子型表面活性剂在水中溶解度剧增时的温度，如低于此点温度时，在溶

30、液中的结晶或凝胶物能与单一离子共有。而高于此点时，则由于已经溶解的表面活性离子形成胶束，出现胶束效应而使溶解度急剧上升。正好在此点温度时，表面活性剂的溶解度亦即该点时的临界胶束浓度。一般离子型表面活性剂应用在克拉夫特点以上时使用。 乳膠漆中陰離子表面活性劑通常含在乳液中以乳化劑的形式存在，其對環境溫度升高不敏感。其“水包油”的增溶特性，也導致了穩泡。聚氧乙烯醚类非离子型表面活性剂一般在温度较低时易溶解于水中并成为澄清的溶液，温度升高到一定程度后（每一个表面活性剂会不尽相同），表面活性剂将在水中混浊、析出、分层。离子型表面活性剂在水溶液中的CMC比非离子型表面活性剂大得多。疏水基相同时，离子型表

31、面活性剂的CMC大约为非离子型表面活性剂的100倍，两性型表面活性剂的CMC则与同碳原子数疏水基的离子型表面活性剂相近。所以非离子表面活性剂多用来作润湿剂。 聚电解质水相增溶与非离子表面活性物质水相增溶的冲突及平衡在非离子表面活性剂的水溶液内，溶入电解质以后，与升高温度一样，由于电解质对水的亲和力大于水对表面活性剂的氢键结合，而使水逐渐有脱离的倾向，结果是浊点下降。 电解质对壬基酚氧乙烯加成物浊点的影响 非离子表面活性剂 浊点 纯水 3%NaCl 3%Na3PO4 3%NaOH9-氧乙烯基壬基酚 50 45 43 3110.5-氧乙烯基壬基酚 70 61 60 45.520-氧乙烯基壬基酚 1

32、00 95 92 73 聚电解质水相增溶与非离子表面活性物质水相增溶的冲突及平衡霍夫曼水性涂料主推杀菌防霉一览表（举例）离子型的杀菌剂也要关注整个配方体系的平衡选用。 牌号Defros 化学名称 环保状态 应用环境加量%离子状态甲醛VOC最高温 度pHD29杀菌CMIT，MIT，甲醛含甲醛，氯无604-90.1-0.3多价离子BK 杀菌特殊结构甲醛释放体HHT含甲醛无808-120.1-0.3非离子BT杀菌苯并异噻唑啉酮无甲醛无802-120.1-0.4一价离子C15杀菌CMI，MI无无604-90.1-0.3一价离子M9防霉二氯辛基异噻唑啉酮（DCOIT）无含溶剂220无限0.2-2非离子M

33、3防霉干粉防霉防藻异辛基异噻唑啉酮，咪唑衍生物，芳基脲衍生物无低1003-100.5-3非离子QB20消毒变质产品复原含甲醛含溶剂无限无限0.05-0.5非离子聚电解质水相增溶与非离子表面活性物质水相增溶的冲突及平衡颜填料聚合物助剂水蒸發助溶剂揮發 涂膜的抗水性与涂料的亲水亲油平衡稳定性之间的关系水， 极性溶剂（助溶剂）和非极性溶剂（主溶剂）在制备涂料时 和离开涂料成膜时所产生物理化学变化是化学师应关注的。成膜物是一个具有抗水性的物质，在涂料制备时的水性化的原理及稳定性是涉及多学科的综合体。随着环保要求或功能的改进其中任何一物质的改变都会牵一发而动全身！粘结料与无机颜填料之间的偶联，聚合物脱水

34、过程中形成的交联是水性工业涂料中的重点！各类助剂在水相中的表现，及脱水过程产生的转变对成膜及展色会产生很大的影响！水性涂料不仅需要好的原料还需要有合理的配方及相应的工艺。涂膜的抗水性与涂料的亲水亲油平衡稳定性之间的关系 疏水配方要保证两亲平衡，在储存，施工时应确保为水包油，施工后， 水分蒸发，渗透， 迅速破乳， 成膜。这时可能会形成油包水的快干涂膜并具有初期抗水性。 疏水配方的PVC不需太低， 这样可提高涂膜硬度，抗沾污性。 涂膜的透气性降低了起泡的风险， 涂膜整体疏水，提高了抗渗透性。疏水涂料水含量过低也可能造成稳定性差。建议不挥发体积份控制在40-45%之间。 不引起化学性质改变的同种分子

35、间的可逆结合作用所形成的比较复杂的分子称缔合分子。分子间形成氢键是发生缔合的主要原因。此外，极性分子间偶极的相互作用也可能引起分子的缔合。缔合是放热的过程，升高温度会减弱分子的缔合倾向，甚至完全消灭。离子缔合ionic association两个异号电荷离子相互接近到某一临界距离形成离子对的过程。缔合胶体（associated colloid)，胶束缔合向水中加入一定浓度的表面活性剂后，会开成一种缔合体叫胶束。由于胶束的形成减少了疏水基与水的接触面积，从而使系统稳定。而由于胶束形成的溶液称为缔合胶体。涂膜的抗水性与涂料的亲水亲油平衡稳定性之间的关系水性涂料首先要认识水的特性，在水相中可以呈现的

36、缔合作用有四种。疏水缔合聚合物是指在聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物。其溶液具有独特的性能，在水溶液中，此类聚合物的疏水基团由于疏水作用而发生聚集，使大分子链产生分子内和分子间缔合。当聚合物浓度高于某一临界浓度后，大分子链通过疏水缔合作用聚集，形成以分子间缔合为主的超分子结构动态物理交联网络，流体力学体积增加，溶液粘度大幅度升高。 涂膜的抗水性与涂料的亲水亲油平衡稳定性之间的关系涂膜的抗水性与涂料的亲水亲油平衡稳定性之间的关系氢键缔合氢键缔合涂料体积固含对涂膜性能的影响性能性能1#2#3#4#PVC%25.525.326.826.8NVV%不挥发体积份不挥发体积份45.63

37、645.936.5颜颜/填料填料%钛白钛白/硫酸钡硫酸钡钛白钛白/硫酸钡硫酸钡钛白钛白/重钙重钙钛白钛白/重钙重钙添加量添加量%30/524/530/524/5乳液添加量乳液添加量%50425042KU/TI84/3.986/3.6683/3.9285/3.08对比率对比率0.9760.9580.9760.957光泽度（光泽度（60）59.141.24222.1涂膜的抗水性与涂料的亲水亲油平衡稳定性之间的关系水漆中水多就一定要多加亲水助剂，这就势必会影响到两亲平衡，上表显示在同样PVC，NVV条件下，通过助剂调整可以求得相同的KU/TI和对比率，但是漆膜致密度却无法相同，脱水后光泽差异很大。

38、涂膜的抗水性与涂料的亲水亲油平衡稳定性之间的关系在水分散涂料中对连续相-水增稠的不同方式对涂料会产生不同的流变结果。水性涂料中水占总体积份一般可达到55%。 但并不是说全部的水都是作为连续相。 浆料中的无机物的粒径，堆积密度， 比表面积，结晶构造， 形状， 吸油量等都会影响到无机物的分散稳定性， 聚集体或附聚体的形成会将部分连续相的水转变为分散相。 最终将影响涂料的流变性，尤其是高PVC水漆。在低PVC水漆中无机物的密度高， 份数少， 保水效果差， 树脂量高， 作为连续相的水的体积偏高， 对涂料的施工性和贮存性能要求也高， 流变助剂的缔合作用更为突出，这就对两亲平衡提出更高的要求。在溶剂型涂料

39、中， 溶剂对无机物是连续相， 对树脂则是形成真溶液的溶剂。流变性能主要是控制树脂的流变性，PVC及选择适当比表面积和吸油量的无机物。涂膜的抗水性与涂料的亲水亲油平衡稳定性之间的关系鉴于色漆乳液中的水量无法降低， 控制水量的工作就只能放在打浆段了。 减水打浆或称制备高固体分胶体有许多方法可实现：提高无机颜填料的密度和堆积密度及加入量， 降低其吸水率。相应提高无机物和乳液的份数， 减水, 不改变PVC。选用适当的亲水性较强的润湿剂或分散剂 但这样做的结果也会有相应的副作用， 无机物密度的提高，亲水润湿分散剂的降粘作用引起了沉降问题。保水型增稠剂可解决此题， 但又带来流平和抗水的问题。 至此我们可指出涂料制备的瓶颈是如何控制连续相-水的加入量！传统乳液传统乳液传统的乙烯基单体胶体乳液胶体乳液羧基含量高，传统型乳液羧基中和后，呈透明溶液-流变控制乳液流变控制乳液延续乳液聚合，首先通过 SGO（固體級齊聚物） 工艺形成保护性胶体, 然后进行乳液聚合自交联乳液自交联乳液为了提高耐