油性聚酰胺蜡浆

聚酰胺蜡的作用原理：聚酰胺蜡主要有两部分构成，非极性的脂肪烃部分和极性的酰胺基官能团。酰胺基中的氧原子电负性大，易和烃基部分的氢原子形成氢键。氢键可在分子间或分子内形成，分子内氢键使分子呈卷曲状，整个分子对外界显非极性状态，不可能建立起立体网状结构，没有防沉作用；另一种是分子间氢键，这是聚酰胺蜡防沉降的基础，但一般来讲，未经活化处理的聚酰胺蜡大部分呈团聚，相互缠绕的分子束，没有形成展开的立体网状结构，极大地影响了其防沉降效果。

油性蜡浆适用行业：汽车漆，工业漆，木器漆。

水性聚酰胺蜡浆

在溶剂中进行活化处理的目的是将聚酰胺蜡充分分散成分布均匀、呈拉直状态的分子个体，当没有外界剪切力或温度降低时，均匀分散于整个体系中的聚酰胺分子迅速在原位形成分子间氢键，从而形成触变性膏体。氢键当受到剪切力时，分子的粘联被拉开，结构破坏，黏度会下降；当剪切力消失，又重新形成氢键，体系粘度迅速增大。

水性蜡浆适用行业：木器漆，工业漆，建筑漆。

聚酰胺蜡触变剂作用和机理

聚酰胺蜡触变剂是通过有机酸与有机胺类物质发生聚合、脱水等反应制备，温度的控制是影响产品品质的一个重要因素，温度过高易发黄，过低又会导至脱水不完全。

有机蜡的活化过程及触变原理

①蜡粉在剪切力下体系温度逐渐升高，有机蜡颗粒软化膨胀

②活化过程中蜡纤维通过氢键形成立体网状结构，赋予触变性

③高剪切力下破坏网状结构，流动性变强，不影响流平

④去除剪切力后蜡纤维结构重新搭桥，又形成立体网状结构

温度的选择主要是根据原料的性质来决定，因为不同的聚酰胺，其聚合、脱水温度不同。

根据产品形态的不同，聚酰胺蜡有微粉蜡和活化蜡浆两种。

微粉蜡是采用将固态蜡产品直接粉化或熔融液态蜡雾化冷却制得，其优点是有利于大批量、长距离运输，节约运输成本。

蜡粉适用行业：船舶漆，桥梁漆等重防腐体系。

成膜助剂是能够降低乳液涂料最低成膜温度的涂料助剂，是对乳液中聚合物微粒具有

(1)作用原理溶解性，又能够和水相互混溶的溶剂。成膜助剂在乳液粒子的融合和结膜阶段起着溶剂的作用，使聚合物颗粒表面溶胀、变软，使其在成膜过程中更容易变形。在成膜助剂的作用下，乳液粒子之间的界面消失，形成连续均匀的膜。这就增大了低温成膜的可能性，最低成膜温度随成膜助剂的增加而下降。用量继续增大后，降低MFT的作用减少，再增大用量就看不出有多大效果了。而成膜助剂最终会从涂膜中逸出，是涂料中VOC的主要来源，不宜多加，控制在涂料配方量的1%~2.5%为宜(与乳液用量和乳液的玻璃化温度显著相关)。大多数配方体系中，使用一种成膜助剂即可，但有时也需用几种成膜助剂来起增溶作用，以调节挥发速度。Tg高的硬聚合物乳液应选挥发速度慢和增溶作用大的成膜助剂。

(2)对成膜助剂的性能要求

为了能够有效降低最低成膜温度，要求成膜助剂具有以下性能。

①水不溶性当乳液涂料涂覆到多孔底材表面时，其中的部分水分会吸入到底材中。因此，会有部分水溶性成膜助剂不能有助于聚合物在这类底材表面上成膜。这就意味着达到同样结果时，水溶性成膜助剂用量应比水不溶性成膜助剂大。

②挥发速率在水分挥发后，成膜助剂会使树脂颗粒变软，但成膜助剂不能残留在于涂膜中。由于成膜助剂与其能溶解的树脂具有较好的相容性，最后的微量成膜助剂挥发得很慢。因此，实际涂膜要经历几周才能变硬。

③低凝固点乳液涂料冬季室外贮存时，要求凝固点低。有些溶剂，是优质的乳液涂料用成膜助剂，但在10℃以上就凝固，可以想象，在冬季使用凝固的液态成膜助剂会到某些限制。

④水解稳定性有些乳液pH值在9左右，如果成膜助剂用在这类乳液中就会发生水解，降低其使用效果。乙二醇醚酯就是一种会水解的成膜助剂。尽管这些醇醚酯类在降低乳液MFT上效果显著，但会水解还原成乙醇醚原始化合物。

随着水性涂料规模的不断壮大，对于高效消泡剂的需求量也逐渐增加。我国对于消泡剂的研究已经有了近20年的历史。第一代消泡剂主要是以动植物油作 为载体。20世纪60年代，基于聚醚链的环氧烷嵌段物的第二代消泡剂诞生。第三代消泡剂的代表是以聚二甲基硅氧烷为主要活性物，也是目前应用最为广泛的 消泡剂。

基于目前消泡剂在涂料行业的应用现状，未来消泡剂的发展将主要集中在以下4个方面：

(1)提高现有活性组分的机械稳定性及贮存稳定性，确保在涂料体系中保持高效性和持久性。可以通过现有活性组分的化学改性或者探索新的活性组分， 以平衡相容性与消泡效率。

(2)针对不同的涂料体系，开发特殊的消泡剂种类，从传统的通用型往专用型发展，最大化发挥定制消泡剂的功能。

(3)取代传统的组分单一、经济效益较差的产品， 开发复配协同型的高效消泡剂产品。

(4)从环境资源角度出发，开发多功能新型分子级消泡剂，如兼具润湿功能、降低涂料的最低成膜温度、减少或摈弃成膜助剂的使用、降低VOC的排放量等。

消泡剂分类

1、矿物油类消泡剂

其中矿 物油作为消泡剂载体，主要以芳香族或者脂肪族矿物油为主，而芳香族矿物油容易使涂料产生黄变的风险，且对人体生理有害，已很少使用。疏水粒子主要为 二氧化硅、石蜡、金属皂或者聚脲。消泡剂中的少量的乳化剂则可以将疏水粒子很好地分散在载体油中，并且也可以提高消泡剂与体系的相容性。出于环境及健康因素的考虑，传统的APEO类乳化剂已被线型或支链状的脂肪醇类化合物取代。矿物油类消泡剂主要用于哑光和半光的乳胶漆。对于高质量的水性工业涂料，矿物油类消泡剂的引入容易引起表面的油分离及 光泽降低的风险。矿物油类分散剂主要作用机制为流体夹带作用。

2、有机硅类消泡剂

其中硅油作为 消泡剂的载体，主要成分为聚硅氧烷或聚甲基硅氧烷 类。聚硅氧烷聚合物中的Si—O键相当灵活，硅氧骨架 提供了较高的铺展系数，而甲基基团则提供了疏水性及低表面张力。这些特性使得聚硅氧烷消泡剂非常高 效。并且聚硅氧烷也可以通过改性来提高其相容性， 如使用聚醚链来改性可以提高聚二甲基硅氧烷的亲 水性，因此提高其在极性体系中的相容性。由于其含有有机硅，因此这类消泡剂价格比矿物油类昂贵， 通常用于高端涂料中。有机硅消泡剂也可以通过与疏水性粒子如聚脲、二氧化硅等结合来提高其硅油的分 散性和消泡性能。相比矿物油类，有机硅消泡剂的主要优势在于不会导致高光体系的光泽降低，也不会影响体系的色浆相容性。聚硅氧烷的化学结构使得其相 比非硅类消泡剂具有更好的降低表面张力的作用，因此由于具有更好的渗透和铺展系数而能够发挥作用。 有机硅消泡剂作用主要为桥连-拉伸机理。

3、分子消泡剂

分子消泡剂本质上是一种非离子型表面活性剂，在气泡薄层上与稳泡类的表面活性剂发生竞争吸附与取代。涂料配方中的润湿分散剂、乳化剂等主要通过离子间作用力、氢键及范德华力来稳定气泡，而分子消泡剂则是在分子水平上破坏这些作用力而达到 消泡效果。常规的消泡剂主要是通过与体系的不相容 性来达到消泡性能，但也会产生一些副作用，如表面缺陷、重涂性差以及贮存后的性能下降。作为一种表面活性剂，分子级消泡剂与大多数的体系相容性好， 并且还能提供润湿效果。总地来说，分子消泡剂在消泡效率与相容性方面达到了较好的平衡，对于控制微泡及宏泡均十分高效。分子消泡剂适用于低黏度、 高光泽及低PVC的色漆及清漆。

消泡剂作用机制

消泡剂是一种破坏气泡周围表面活性剂双电层的助剂，使得气泡壁失去稳定而破裂，从而释放出包裹的气体。典型的消泡剂主要由载体油、活性固体粒子、乳化剂组成。其中载体油可以是矿物油、硅油、天 然油、白油等，能够迅速地将活性固体粒子如疏水二氧化硅、石蜡或者金属皂类运送到气泡膜发挥作用。乳化剂用于调节消泡剂与涂料主体相的相容性。

选择最佳的消泡剂的原则在于寻求其消泡效率和与体系的相容性二者之间的平衡。高度不相容的消泡剂在体系中的作用效率非常高，但由于不能融合到体系中而迁移到气液界面，极容易产生表面缺陷。然而相容性高的消泡剂迅速融合到涂料体系中，而不足以提供高效的消泡效率。对于消泡剂在水性涂料中的作用机制，可以分为桥连-去润湿、桥连-拉伸以及流体铺展夹带3大类。

气泡控制在众多工业领域都是必要的，如造纸 业、水处理、医药、染料及涂料行业。随着国家环保法规的持续升级和居民环保意识的不断提高，水性涂料取得了长足的发展。水性涂料配方中存在的乳化剂、润湿分散剂，使得体系的表面张力降低，容易稳定体系中的气泡。而气泡的存在会对涂料的生产及涂装造成不利的影响。色漆在研磨过程中，气泡在颜填料 周围形成的“空气包”降低了剪切力的传递效率，使得研磨时间增长。在涂料涂装后，残留在表面的干泡不仅会影响涂膜的美观，而且会成为腐蚀的中心，降低涂膜的耐久性。为了杜绝这些问题，几乎所有的水性 涂料均需要添加消泡剂。消泡剂的活性组分可以通过 干扰和破坏气泡的稳定效应来达到消泡的目的。不同类型的消泡剂作用方式不尽相同，因此理解消泡剂的作用机制有助于系统地调节其中的关键物理化学参数，使得机理中的主要步骤可控，以达到最佳的消泡 效率。

常遇到的问题

1、水的高表张带来的问题

2、原材料（聚合物、助剂等）对pH的挑剔

3、水性材料的耐水性问题

4、带电荷原材料特别是无机颜填料的挑战

5、水性无树脂色浆带来的问题

如何选择分散剂？

1、选择润湿性更好的分散剂

2、选择适应更宽泛pH值的分散剂

3、提高耐水、保证分散性

4、选择既能优异降粘又可保证高光泽的分散剂

5、色浆降黏和稳定性的平衡

水性色浆降黏和稳定

1、在水性体系中，降黏并非评价色浆的最重要数据，低剪切下过低的黏度会更容易沉降

2、对于水性体系，色浆黏度的稳定性是更好的评价指标，稳定性好的色浆往往能更好的稳定颜料

3、在我们评价水性色浆体系时，要更多的进行常温和热储存的测试，这往往能影响到色浆的各种性能以及在加入涂料后的稳定性

4、色浆黏度的稳定，往往意味颜料分散的稳定，为之后颜料在涂层中的表现甚至对改善浮色发花都会有正面的影响

分散效率试验方法

试验的目的，在于从众多的润湿分散剂中选出最合适的品种并确定最佳用量。在初步筛选时，可采用以下两种方法进行：

1、观察颜料粒子的重力沉降

用重力沉降法对分散剂效率进行初步筛选，十分简单易行。其方法是:将待选的分散剂极稀溶液装人一系列试管中，再加人一定而少量的待分散颜料，经猛烈摇动后，置于一旁，观察相对沉降速率、上层清液浊度及最终沉降体积。相对沉降速率越小，上层清液浊度越大，最终沉降体积越小，说明分散效率越好。

2、测定颜料分散体的粘度

加入分散剂引起粘度大幅度下降是分散很实际的指标。使用该法可选择最佳的分散剂及其用量。方法是:

（1）用颜填料和水制成浆料

（2）每次在浆料中滴入0.05%左右的分散剂（基于颜填料的质量比），并测量粘度

（3）达到最小粘度再做三次滴加

（4）作出粘度对分散剂的曲线图

（5）最佳分散剂用量=最小分散剂用量*150%

值得注意的是，并非分散剂用量越大，粘度会越低。由于粘度的逆增长或平稳效应在分散剂浓度低时也常常表现出来，分散剂过量不仅会造成浪费，也会带来其它负作用。有时改变剪切速率测定粘度也有帮助。

润湿和分散助剂归属于研磨范畴，要使性质得到最佳展现，研磨的配方和组分投人的次序都会影响到研磨的质量。因此，要选出最佳分散剂及其用量，得到最佳的研磨配方和操作工艺，还要进行反复试验。

选用润湿分散剂应考虑的因素尽管厂家不会详细地提供助剂的组成和制造工艺，一般厂家的说明书中都会讲到性能和应用。因此，通过阅读说明书、与厂家服务人员交流，基本上可以掌握某种助剂用于何处。对于涂料配方设计者来说，就要注意以下原则：

1、涂料体系

涂料按介质不同划分为水性、溶剂型、粉末等几大体系。一般情况下，所用的润湿分散剂是不通用的。助剂提供者首先应介绍该助剂是用于水性的或是溶剂型，以与使用者的要求相吻合。如果用错，不仅起不到润湿分散效果，还会造成意想不到的弊病。

2、颜料

涂料中需要的颜料也分为很多类型，如有机和无机，还有碱性和酸性，不同的颜料也具有不同的特点，每种颜料需要的润湿分散剂也不同。无机颜料如碳酸钙、滑石粉、钛白粉、铁红、铁黄等，这些极性的分子结构非常易于与酸性基团如羧酸，磷酸或硫酸官能团相互作用，一般选用阴离子型如羧酸盐类、磷酸酯类、磺酸盐类等。对有机颜料来说，芳香基团会很有效果，含有芳香基团（如苯基和萘基）的分散剂，对分散体的长期稳定特别有帮助。

3、基料(即树脂)

不同的树脂体系对颜料的润湿性不同，因此对润湿分散剂的选择也有一些限制。

4、体系相容性

在一个涂料体系中，所使用的助剂一般不仅仅是润湿分散剂，可能还有流平剂、消泡剂等，这样相容性就极为重要。有些润湿分散剂的乳化性能较强，很可能会使消泡剂乳化而失去消泡能力。注意相容性，有利于配方平衡，使产品综合性能得以兼顾。

5、良好的价格性能比

在低价的产品中使用高质高价的助剂，造成成本的大幅度上升，是很不经济的。选用何种润湿分散剂，还要与产品的档次相一致，以求价格与性能的统一。