一、水性助剂的作用

水性涂料中的水性助剂是一种可以调整涂料性能的添加剂。它可以通过调整涂料在涂刷过程中的流变性能和表面张力等方面，改善涂料的性能，使涂料在不同的使用环境下具有更好的性能和稳定性。

二、水性助剂对水性涂料耐水性的影响

1.改善涂料的耐水性能

水性涂料在水分的影响下容易失去附着力和耐久性。但添加适量的水性助剂可以使涂料更好的抗水性能，在潮湿的环境中也能保持涂料的良好性能。

2.改善涂料的乳化性能

水性助剂可以通过调整涂料中的表面张力和乳化性能，提高涂料的分散性和稳定性，从而使涂料更好的乳化和分散。

3.调整涂料的性能

通过添加不同种类的水性助剂，可以调整涂料的性能。例如，添加防腐剂和防霉剂可以使涂料具有更好的防腐和抗菌性能；添加表面活性剂可以提高涂料的附着力和耐候性；添加增稠剂可以提高涂料的覆盖力和遮盖力。

消泡剂目前在水性涂料中常用的种类

01有机硅类消泡剂:

如TEGO Airex902W(含疏水粒子)、BYK024、DC65AGITAN 155等，是在有机硅主链上以各种有机侧链来改性控制相容性。引入基于E0的聚醚链(R1)可提高亲水性，进而提高了在极性体系中的相容性。引入基于P0的聚醚链可以提高疏水性。聚二甲基硅氧烷也可用甲基烷基聚硅氧烷代替。当第二个甲基被较长的烷基链(R2)取代后，有机硅的表面张力会升高。一般来说，这意味着稳泡作用的降低。它具有表面张力低、消泡迅速、抑泡时间长、成本低、用量少、应用面广等特点，但可能造成缩孔、流平不良等副作用。

02矿物油类消泡剂:

如BYK-034、AGITAN®A202E、ADEKA NATE B-943等常用于乳胶漆、中光及平光等体系。丙烯酸酯消泡剂是一种由矿物油和聚醚酯经过特殊工艺精造而成的消泡剂。丙烯酸酯消泡剂对水性工业涂料、水性烤漆等体系产生的泡沫也有强效的消泡效果，其特点是用量少、不漂浮、抑泡持久、耐酸碱、适用于高中温，但是有可能产生降低光泽的副作用。

03其他聚合物类消泡剂:

如Surfynol MD20、118、DF110D、AD01等是有机双生炔二醇消泡剂，其动态表面张力低，移动速度快，较快地达到了平衡又夹带了很少量的缔合水，不利于泡沫稳定，因此达到了消泡的作用和效果。这类特殊的消泡粒子在水基体系中扩散很快，对泡沫的破环持久而有效。此外，其相容性较好，可消微泡和大泡不会产生像其他传统消泡剂的副作用，若体系稳泡能力强，可配合其它传统消泡剂使用。

水性涂料的生产和应用过程中如果产生泡沫会严重阻碍生产进度也会大大降低漆膜品质，在了解其原理基础上选择适合自身水性涂料体系应用的消泡剂对于涂料生产商和应用者是必须研究的重要课题。

消泡剂的消泡原理

01桥连-拉伸作用:

分散均匀的消泡剂渗透进入泡沫弹性膜并且在膜中分布，并通过表面张力的降低导致薄层破裂;

02桥连-铺展作用:

分散均匀的消泡剂渗透进入泡沫薄层并且形成单分子膜，使其附着力降低，易于薄层破裂;

03桥连-排湿作用:

含疏水粒子的消泡剂到达薄层的表面，而且在薄层的顶端吸附表面活性剂，薄层由于表面活性剂的缺失而破裂。

消泡剂是指能降低水、溶液、悬浮液等的表面张力，防止泡沫形成，或使原有泡沫减少或消灭的物质。消泡剂需要与体系不太相容，还需要有正的渗透系数和扩散系数。

消泡剂是在泡沫薄层形成阶段或之后起作用，水性涂料中泡沫的稳定机理是体系多种组分存在特别是表面活性剂的存在，会定向到气液界面，降低表面张力使泡沫的膜壁达到一定的厚度，产生稳定作用，具体稳定作用原理有:

马兰格尼效应:表面活性剂导致液体回流，抵消重力作用，

静电作用:表面活性剂的静电排斥使气泡液体层膜增厚，从而稳定。

(3) 聚酰胺蜡

含大量羟基和酰胺基，能形成强烈的氢键，通过大分子链相互缠绕形成网状结构而具有触变性，如BYK 440、海明斯 P2100W（块状）。

优 点

触变性较强，低剪粘度较高，而高剪粘度较低，容易做到较高膜厚；

优异的防沉降和抗流挂性能；

对光泽的影响不大。

缺 点

块状有机蜡需要高速机械搅拌以及温度、溶剂活化；

在水性体系里有稳泡的可能性；

对生产工艺要求较高。

(4) 缔合型碱溶胀增稠剂

当pH调节至碱性时，羧酸根离解，从而通过羧酸根离子间的同性静电斥力使分子链由螺旋状伸展为棒状，提高水相的粘度同时由于含有疏水基团改性，能够与乳胶粒子产生缔合而增加乳液相的粘度，如陶氏化学的DR-72、TT935、海明斯RHEOLATE AP 425等。

优 点

耐生物降解性好；

漆膜光泽和流平性较好；

较好的抗飞溅性能；

成本较低。

缺 点

需要在碱性条件下才能发挥作用；

增稠效率受乳液、PVC、体积固含量等影响；

对助溶剂，表面助剂，分散剂等的选择较为敏感。

(5) 缔合型聚氨酯

这类流变助剂最为常用，通过聚氨酯链接在水性涂料中扩展，亲水主链在水相中亲和稳定，疏水基团与乳胶粒子、表面活性剂、颜料等疏水结构缔合，形成立体网状结构达到增稠，如海明斯 WT-105A、RHEOLATE 299、高泰Coapur XS83和陶氏RM-8W等。

优 点

容易得到很高的光泽以及流平性；

对于高剪粘度表现较好，在高剪切下表现出优异的抗飞溅性；

耐生物降解性能好；

耐水性以及涂膜耐久性好。

缺 点

在低剪切条件下粘度的表现有限；

对助溶剂以及分散剂等较为敏感；

乳液类型、PVC、体积固含量等都可影响它的增稠效率。

此外，水性涂料还常应用非缔合型的纤维素类和粘土类流变助剂。水性涂料的流变问题较复杂，流变助剂在水性涂料中的应用仍需不断摸索，朝着性能复合化的方向发展，在保障一种性能的同时改善其他的性能；另外，通过开发和使用新品种，开发全新概念的水性涂料流变助剂。

流变助剂的种类

(1) 气相二氧化硅

气相二氧化硅之间形成硅醇氢键，大量的硅醇键存在使体系内可以形成交联的网络结构，从而实现防沉降和防流挂作用，如赢创Aerosil系列。

优 点：

无机物稳定性好，不存在生物降解可能；

防沉降和防流挂性能好；

具有良好的颜料稳定性；

不影响防腐性能，甚至能增加防腐性能；

能增强漆膜附着力和韧性；

对温度，助溶剂的选择不敏感，无需活化。

缺 点

常规气相二氧化硅在水性体系里的添加不是特别容易；

需要一定的添加量才能达到交联网络的建立；

添加量大时可能影响光泽和流平；

需要良好的分散使之形成小的附聚体。

(2) 聚脲聚氨酯

通过聚脲聚氨酯（聚醚）之间形成的N-H氢键，形成交联网状的结构，从而实现防沉降的作用，如BYK 420、德谦2810。

优 点

液态，易添加，无需活化；

对体系防沉降非常有效；

高剪粘度低，易施工。

缺 点

与溶剂、体系的极性相关性大；

高剪切下会破坏其针状晶体结构；

高剪切粘度恢复需要时间，所以抗流挂的性能有限。

水性涂料中的流变助剂主要起到两种功能：

(1) 防止流挂：当涂料处于立面时，由于重力作用会向下流动，若涂料的抗流挂性能较差，则会产生不同程度的流挂现象，防止流挂发生的助剂是一种流变助剂；

(2) 控制流变：使涂料具有触变性，提高涂料粘度。

流动与流平促进剂（长波流平）

通常为非硅类流平剂——丙烯酸酯聚合物流平剂，该类流平剂能够平衡漆膜表面张力差异，获得真正平整的、类似镜面的漆膜表面。借助与体系的相容性在涂层内部定向，调整局部表面张力同一性。长波流平剂相容性太好，不利于表面形成界面，不能提供流平；相容性太差，分散不均匀，产生缩孔状缺陷，导致漆膜产生雾影，降光；合适的相容性，流平剂在表面形成新的界面膜，起到流平作用。因此常常采用中等分子量（4000＜Mn＜20000）的丙烯酸酯聚合物流平剂作起到长波流平。

长波流平帮助漆膜流平的动力是漆膜的表面张力，漆膜达到完全平整需要的时间与表面张力的大小成反比,也就是说表面张力越高,流平效果越好。因此丙烯酸酯类流平剂可以提供更好的平坦效果，长波流平效果好。

表面状态控制流平剂（短波流平）

通常为有机硅类流平剂，常见结构为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，能降低涂料的表面张力，起到防止缩孔、波纹、贝纳尔涡流、发花、桔皮等弊病。但通常具有稳泡、重涂不良等影响。作用示意图如图所示，相关产品有BYK-333、BYK-3760、Tego Glide 450等。

短波流平不好是指漆膜表面存在由贝纳尔涡流形成的漩涡状痕迹，短波流平好并非指漆膜的平坦性好，而是指表观均一。

水性涂料中流平剂与润湿剂的功能有所不同，流平剂添加到涂料体系后能够自发迁移到漆膜的表面，提供均匀的表面张力并保持表面张力在整个漆膜干燥过程中不发生大的变化。流平剂的好坏取决于它提供均匀表面张力的能力，与表面张力的高低没有直接关系。流平剂的迁移取向遵循物理学中的“能量最低原理”，即从能量高的地方自发流向能量低的地方。当涂料涂布到底材表面以后，形成两个界面，分别是“底材-漆膜界面”和“漆膜-空气界面”。

流平剂能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。涂膜能否达到平整光滑的特性，称为流平性。流平剂可分为表面状态控制流平剂（短波流平）和流动与流平促进剂（长波流平）。