3. 碱溶胀丙烯酸乳液
碱溶胀丙烯酸乳液用于水性涂料的增稠剂为碱可溶或溶胀的乳液,有2种基本类型:传统的丙烯酸酯类(ASE)和憎水改性缔合型聚丙烯酸酯类(HASE)。此类增稠剂需加适当的碱调节pH,使其由低黏度的乳液转变为水性的增稠剂。
增稠机理:
1. 纤维素类
纤维素类(C6H10O5)是一个天然多糖,通过反应可形成多种水溶性醚类。
纤维素类增稠剂的作用主要是因为带有羟基的大分子链,既能与水发生强烈的水合作用又能产生分子链间缠绕,从而增加了水相黏度。纤维素分子链中重复的脱水葡萄糖单元使其分子链呈直形且较坚挺,这种形态使相同相对分子质量的HEC比聚环氧乙烷和聚丙烯酰胺占有更大的体积,因而对增加水相的黏度特别有效。对既定类型的纤维素醚来说,相对分子质量是得到增稠效率和流变性能的决定因素。相对分子质量高的HEC有更多的氢键键合和更强的范德华作用力、分子间缠绕增加因而黏度上升。当相对分子质量小于100000时,HEC的高低剪切黏度重合,这表明相对分子质量低于此值时缠绕度就不起作用了。
使用HEC会导致涂料在高剪切速率下黏度低,影响涂膜的丰满度,低速率下黏度快速回复影响流平性。经憎水改性的纤维素醚类(HMHEC)既能与水的氢键合又能有一定程度的憎水缔合,对HEC的性能有所改善。
2. 聚氨酯类增稠剂(HEUR)
HEUR是非离子憎水改性环氧乙烷聚氨酯嵌段共聚物。下图是一个典型的线形HEUR结构,波形线代表亲水聚环氧乙烷链端;方形和圆圈则代表大小不同的憎水链段。
HEUR在乳胶涂料水相中很像大分子表面活性剂,可以形成胶束,亲水端与水分子以氢键缔合,疏水端与乳胶粒子、表面活性剂等的憎水结构以分子间配向效应吸附在一起,在水中形成立体网状结构。HEUR增稠剂相对分子质量(数千至数万)比前两类增稠剂的相对分子质量(数十万至数百万)低,水合后的有效体积增加较少,水相中分子间的缠绕有限,因而对水相增稠不足。增稠剂与分散相粒子间的缔合可提高分子间势能,在高剪切速率下表现出较高的表观黏度有利于涂膜的丰满;随着剪切力的消失,其立体网状结构逐渐恢复,便于涂料的流平。