借助更好的颜料分散剂提高水性涂料的性能

作者: 路润博高性能涂料团队 日期:02/12/2019

随着法规和环保要求的不断变化,消费者越来越需要品质类似于溶剂型(SB)体系的先进水性(WB)低VOC或无VOC涂料配方。 尽管水性涂料技术自数十年前推出以来已经取得了显著发展,但仍有改进余地。 其中尤其具有挑战性的是颜料的分散以及达到与溶剂型配方相当的性能。 为了应对这些挑战,新的水性分散剂技术必须使配方设计师能够开发出性能更高、成本更低的涂料。

 

水性分散剂挑战

分散剂包括两个部分:颜料/着色剂亲和锚固基团和稳定链。 为了达到所需性能,分散剂必须具有适当的结构设计和控制良好的分子量分布,并保证锚固基团与稳定链的适当比例。

 

水性体系中存在两种稳定机理:空间和静电。 溶剂型分散体中的主要稳定基团则是空间链。 由于在水性分散剂中稳定链的选择范围有限,因而增加了水性体系的复杂性。 此外,水性体系中的电解质、pH值和其他涂料/配方组分等因素也会影响分散体及其性能特性。 因此,与溶剂型体系相比,水性体系在性能方面可能难以观察到明显差异。 对于水性配方,使用的化学成分必须与众不同,方能实现明显的性能提升,并使涂料沉淀较少,分散良好、稳定,同时具有可接受的着色特性。

 

配制 挑战

水性体系可能需要其他复杂的涂料和配方组分(如粘合剂、水溶性助溶剂、表面活性剂、消泡剂和流变修饰剂)才能有效发挥作用。 这使得配制变得更加困难,因为多个组分会引入更多电荷,还会给体系带来相容性和颜料亲和性竞争问题,从而增加不稳定性。 基本上,水性涂料配方必须能在存在pH值、电解质、水溶性组分、可溶性聚合物和胶体相的条件下保持稳定。

 

生产挑战

配制完成后,涂料还需要进行生产。 适当的分散剂选择可影响研磨时间、流变性、加工稳定性、粒度,而这些都与生产一批涂料所需的时间和成本息息相关。 水性涂料往往需要更长的研磨时间和更优越的流变与分散特性控制。

 

为了获得所需性能,有时可能需要进行进一步配制,例如添加粘合剂、助溶剂以及添加剂(如腐蚀抑制剂、助粘剂、流变控制剂)。 这些显然会增加体系的复杂性,并给涂料生产带来更多挑战。

 

罐内稳定性挑战

油漆存放在货架上时,良好的分散剂可以减少附聚物的产生,并使分散体在环境和储存条件下在合理的时间内保持稳定。 产生的附聚物越多,浪费的材料就越多,从而浪费更多的时间和资金。

 

对着色和膜层特性的影响

分散剂在确保优异的着色性能(如着色力、光泽度和雾度)方面发挥着关键作用。 即使很小的附聚物也会影响油漆/涂料的美观性。 另外,由于水性分散剂含有亲水基团,因此可能对涂料的耐水性和耐转移性产生不利影响。 因此,必须确保分散剂的设计能够在保持着色性能的同时尽量降低这种不利影响。

 

实现技术差异化并解决成本问题

通过发现亟待满足的市场需求并聆听客户心声,路博润开发了全新的Solsperse™超分散剂技术系列,帮助克服这些挑战。 Solsperse W系列还可提供极高的美观性与性能、生产效率和质量,并能在含树脂和无树脂的体系中有效处理难以分散的颜料。

 

Solsperse™ W100 具有多重锚固作用,适用于广泛的颜料:有机、无机或炭黑。它可用于含树脂或不含树脂的配方,以降低化学师面临的复杂性:一种分散剂适用于广泛的颜料、粘合剂和应用。 凭借更高的性能效率,它还可帮助控制成本,因为与竞品分散剂相比,达到相同性能水平所需的分散剂要少得多。 该产品也比其他市售分散剂更具疏水性,因此可提高涂料的耐水性和耐腐蚀性。

 

Solsperse™ W200 是通过开发一种针对炭黑和有机颜料的新型锚固基团进行设计的, 并可帮助改善水性涂料的色彩性能。 该专利产品可提供快速润湿、更短的研磨时间、更快的分散及稳定作用。 这意味着研磨过程中消耗的能源更少,从而达到节约成本的目的。 与其他分散剂相比,用于炭黑时需要的产品添加量更少,因此也有助于降低成本。

 

请联系您的路博润客户经理或访问 www.lubrizol.com/solsperse ,了解有关如何优化水性涂料中的颜料分散的更多信息。


路润博高性能涂料团队

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