叶秋杉、吉俊军、罗军、李静静
浙江丰虹新材料股份有限公司
一、概述
随着人类对环境及健康的日益重视，水性涂料已获得了愈来愈广泛的应用。传统溶剂型涂料在生产和使用过程中所释放的有机挥发性物质(VOC)产生的污染，目前成为排在汽车之后的城市主要污染源。水性涂料作为传统溶剂型涂料的替代物之一，可以降低VOC的排放、减少有害废物的生成、减少工人对有毒释放物的接触。据悉，“十三五”期间，全国将加强对挥发性有机物(VOC)总量的控制，对氮氧化物和VOC进行协同减排，工业涂装范畴的轿车、船只、集装箱、家装、工程机械、钢结构和卷材制作等七大领域均须施行VOC限排管理。环保型低VOC涂料将迎来实打实的“暖春”，工业涂料的水性化有望迎头赶上建筑涂料，出现齐头并进的态势。水性工业涂料主要应用于汽车、铁路车辆、桥梁管道、钢结构、集装箱等领域，目前国内工业涂料的水性化水平与工业发达国家相比存在着很大差距。
溶剂型涂料的水性化首先面对的问题就是溶剂极性的急剧变化,从以有机溶剂为代表的低极性或非极性溶剂,到以醇类、酯类和醇醚类为代表的高极性溶剂，使得一些传统的流变助剂在使用过程中出现了新的问题。以国内传统的有机膨润土流变助剂为例，其在高固体份涂料和高极性溶剂体系涂料使用情况就很不理想，很多涂料企业的技术人员对此束手无策。造成这一现象的主要原因就在于常规有机膨润土产品，其结构为片层状结构，且多呈堆叠状态，它们在体系中的分散需要借助适当的溶剂（传统溶剂油、少量极性溶剂），但溶剂的极性过高，会影响膨润土自身的双电层，最终会影响片层状结构的形成。总的来说，传统膨润土产品在高极性体系中表现出的问题主要有以下几项：
1.有粘度但无触变性或触变性很低，造成抗流挂性能差；
2.基本无粘度，或处于弱膨胀状态，无法在体系使用；
3.有粘度，有触变性，但贮存稳定性差，易产生硬沉淀。
浙江丰虹新材料股份有限公司，为了适应市场对环保型涂料在高极性溶剂中需求，为涂料行业发展助力，经过近1年的潜心研究，在2016年底推出了一款适用于高极性溶剂的增稠流变助剂BP-200B。该产品是一种链层状结构的有机镁铝硅酸盐，具有既亲非极性或低极性溶剂，又亲极性溶剂的特点。应用于高极性溶剂的树脂体系中，更容易被高极性溶剂润湿分散，形成三维网架结构，实现把溶剂、树脂和颜填料包裹起来，起到显著的增稠防沉作用。此外，在有外界剪切力作用的情况下，这种网架的结构又能被拆散，粘度迅速变低，易于喷涂和施工；当剪切力消失，网架结构又能够迅速恢复，体系粘度升高，起到很好的的防流挂作用。总的来说，这种剪切稀释的触变性，为涂料防沉、抗流挂等施工性能提供了极大的便利。BP-200B独特的链层状结构，使其在高极性溶体系、高固含体系和某些无溶剂树脂体系，比传统的层状有机粘土产品有更好的分散性、增稠性、触变性等流变性能，可广泛应用于无溶剂环氧体系、高极性溶剂体系（如醇醚溶剂体系的水稀释涂料）、醇类体系（含乙醇、丁醇等醇类）、不饱和聚酯树脂体系、酯类体系（丁酯、邻苯二甲酸二壬酯等）等。
二、BP-200B在体系中的应用实例
2.1在丁醇高极性溶剂中分散相关对比数据
8%浓度流变粘度测试方法：将8.0g有机土分散于92.0g丁醇中，在标准杯中以2000r/5min分散，测试即时粘度，分散机为盘式砂磨机。分散对比图见图1。
1%胶体测试方法：取上述分散胶液12.5g，以1500r/3min分散在87.5g丁醇中。24h1%胶体率对比图见图2。
图1丁醇中8%浓度流变粘度对比图
图2丁醇中1%浓度24h胶体率对比图
如图所示，BP-200B在丁醇体系中的分散粘度和胶体稳定性明显高于传统有机土产品，略高于进口同类产品，超过了进口同类产品的技术标准。
2.2在丁酯高极性溶剂中分散相关对比数据
测试方法同上，相应的结果见图3和图4
图3丁酯中8%浓度流变粘度对比图
图4丁酯中1%浓度24h胶体率对比图
如图所示，BP-200B在丁酯体系中的分散粘度和胶体稳定性远高于传统有机土产品和进口同类产品，表现出明显的优势。
2.3在混合醇醚溶剂中分散相关对比数据
混合醇醚为：二丙二醇丁醚：二丙二醇甲醚=2:1混合溶剂。测试方法同上，相应的结果见图5和图6
图5混合醇醚中8%浓度流变粘度对比图
图6混合醇醚中1%浓度72h胶体率对比图
如图所示，BP-200B在混合醇醚体系中的分散粘度高于国外同类产品，胶体稳定性两种产品一致，但远高于传统有机土产品。
2.4无溶剂环氧成品漆中分散对比数据
1）试验配方
2）试验步骤
A：投料1-2，1500转/分*1分钟；
B：投料3，1800转/分*5分钟；
C：投料4-5，1200转/分*1分钟；
D：投料6，1500转/分*3分钟；
E:加砂磨珠快手分散30min；
F:取出过滤，测试相关性能。
3）相应的结果在图7、图8
图7无溶剂环氧成品漆流变粘度对比图
如图所示，BP-200B在无溶剂环氧成品漆中分散粘度及触变性能与进口同类产品类似，明显高于传统有机土。
图8无溶剂环氧成品漆抗流挂值对比图
如图所示，BP-200B在无溶剂环氧成品漆中的抗流挂值远高于传统易分散产品，略高于进口同类产品，在该体系具有明显的抗流挂性能。
三、结论
通过以上试验数据对比可以得出这样的结论，BP-200B在高极性溶剂体系、高固含或某些无溶剂树脂涂料体系中，比传统的层状有机粘土有更好的抗流挂性、增稠性、防沉性等流变性能，可替代国外同类型产品。BP-200B为客户在无溶剂环氧体系、高极性溶剂体系、醇类体系、醇醚类体系、酯类体系、不饱和聚酯涂料体系等环保型涂料体系中提供有效的解决方案。
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