西安道生
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流變助劑在油墨涂料中的應用

一．流變助劑的作用

流變助劑是油漆涂料和油墨涂料的關鍵成分,它可以控制流體產品的精密特性和特征，沒有這些介質就會像水一樣“流來流去”. 油漆在涂布過程中就會四處飛濺，覆蓋能力變小，而且保存期限也會縮短，可采用流變助劑調整油漆的流動性，減少在輥涂或刷涂過程中發生的滴落和飛濺，油漆粘度快速且受控地增加，從而改善了抗流掛性，在涂料運輸或儲存過程中，流變助劑可防止配方中顏料沉降，確保了最終產品的一致性，耐久性和良好的涂布特性之間達到理性的平衡。

二．流變術語和定義

如果某種物質的粘度可在不同的剪切速率下保持不變，我們稱之為表現出理想粘度或“牛頓粘度”牛頓流體一般僅出現在低分子量的液體中，例如水、溶劑和礦物油。

較為復雜的體系通常具有依賴于剪切速率的流動特性。如果粘度隨著剪切速率的增加而減小，這種流動特性稱為剪切稀釋或假塑性。大多數涂料和聚合物溶液都表現出假塑特性。觸變性流體在施加剪切力后，表現出時間依賴性粘度重建。一旦停止施加剪切力，粘度就會逐漸恢復。觸變性的程度通常以所謂的滯后面積表示。觸變特性對于涂布到垂直表面上的油漆是有利的，因為在垂直表面上，在刷子或輥筒的剪切下粘度下降，實現了流平，然后再逐漸恢復以防止流掛。如果材料的粘度隨著剪切速率的增大而上升，則為脹流型（剪切增稠）。例如，固含量或聚合物濃度較高的粘合劑體系會表現出脹流特性。在工業實踐中，脹流特性通常是不可取的，因為它可能會在涉及泵送或攪拌的工藝中造成一些問題。在油漆或涂料的整個生命周期（例如生產、攪拌、填裝、儲存、涂布、刷涂、噴涂）中，可能涉及不同的剪切速率和流變需求,如下圖：

粘度—尤其是非牛頓粘度特征—是一種重要的材料特征，它構成了流體的性能。由于油漆被賦予了假塑性，因此其在儲存過程中表現出高穩定性。他還可以在低剪切速率下進行。油漆或涂料通常在相對較高的剪切條件（刷涂，噴涂）下被涂布。此時粘度比較有利，圖例：

通常，油漆在涂布后需要進行一定程度的流平，因此粘度恢復過快是不可取的。但如果恢復過慢則會導致流掛和滴落。而部分體系又可能需要較為快速地恢復粘度。在這種情況下，全面了解不同流變助劑可賦予的流動特性有助于針對所需的應用選擇最適合的產品。

三．流變助劑的種類：

在涂料技術中，流變改性劑主要用來提供假塑或觸變特性。流變特性由涂料配方中成分的組成和濃度決定，涂料配方由粘合劑（聚合物、低聚物、活性稀釋劑）、溶劑（有機、水）、顏料（有機、無機）、填充劑和助劑（穩定劑、引發劑、催化劑等）構成。因此，并不存在適合所有涂料的通用解決方案，而是有很多種不同的技術和產品，它們有著或多或少明確的應用限制。最突出的一點是，從生產工藝到運輸、儲存，以及最終的（工業）應用過程，涂料配方在其使用周期中的流變特性可能千差萬別，現有的所有流變改性劑可以劃分為無機和有機化學品兩大類，如圖：

1）無機流變助劑—最常見的改性和未改性無機流變改性劑包括綠坡縷石粘土、膨潤土、有機粘土以及經處理和未處理的合成二氧化硅。大多數無機增稠劑和流變改性劑都以粉末形式提供。如果將它們適當地分散于涂料中，通常能夠起到懸浮劑或膠凝劑的作用，部分還有顏料增量劑等次要用途。無機流變改性劑往往擁有較高的塑變值，并具有觸變膠特征，有時會被作為次要增稠劑添加到水性配方中，用于改善涂料的抗流掛、抗沉降、抗脫水收縮和抗飛濺特性。

2）有機流變改性劑的類型比無機流變改性劑更加豐富多樣。它們可以細分為基于天然原材料的產品，如纖維素或黃原膠，以及基于合成有機化學物質的產品，如聚丙烯酸酯或聚氨酯。此外，合成產品可以進一步細分為締合型和非締合型流變改性劑：

非締合型流變助劑，通過可溶性、高分子量聚合物鏈的纏結而發揮作用（“流體動力學增稠”）。非締合型增稠劑的功效主要受聚合物的分子量控制；以非締合方式增稠的配方具有假塑性流變能力和高彈性。即使在用于厚漿型涂料時，這種配方也能產生良好的抗沉降穩定性和低流掛性，非締合型增稠體系通常表現出有限的流動性。聚合物的高分子量有時可引起兼容性問題，例如絮凝。

締合型流變助劑，締合型流變改性劑通過增稠劑分子的疏水性端基與自身和涂料成分之間的非特異性相互作用增稠，可形成一種所謂的“物理網狀物”，在恒定的剪切條件下，配方的粘度通常隨著時間的推移而下降，這是因為它的凝膠結構會被分解。如果移除剪切作用，涂料將會逐漸恢復至其初始粘度。特定等級或礦物質類型對于增稠水性體系十分有效，其他類型則適合于溶劑基涂料。在一種介質或其他介質中的應用主要取決于增稠劑的顆粒表面，該顆粒表面可經過有機改性而使增稠劑具有疏水性，以適用于溶劑基涂料。

四．水基體系和溶劑基體系不同流變助劑應用

水基介質

溶劑型