何倩 浙江丰虹新材料股份有限公司
摘要：本文以水性沥青乳液为基料，讨论了丙烯酸增稠剂，聚氨酯增稠剂，以及膨润土等流变助剂随着添加量的不同，体系pH值变化，以及在不同的沥青乳液中，对乳化沥青体系粘度的影响，对水性沥青漆流挂性能的影响等。结果表明：丙烯酸增稠剂9515和膨润土BP-653在水性沥青漆的增稠性能方面表现优秀，其中膨润土在抗流挂性能表现更佳；膨润土由于其优良的触变效果，结合其特殊的卡房状结构使得水性沥青漆的雾化效果较好，可以单独添加使用，也可以与丙烯酸增稠剂搭配使用。
关键词：膨润土；乳化沥青；抗流挂；增稠剂
0、引言
近年来，随着国家对环保要求的提高，水性防腐涂料作为环保涂料的一种，发展十分迅速，它有着无毒，无味，不燃等特点[1]，可以大幅降低对环境的破坏和对人体的伤害，是未来涂料发展的主要方向[2]。沥青来源广泛，价格便宜，良好的耐水性以及具有优异的阻隔性能逐渐被用来研制各类防腐涂料，沥青经过机械搅拌和乳化处理，扩散到水中形成流动性好，粘度低的乳化沥青[3]。乳化沥青目前广泛应用于，埋地管道，轨道交通，集装箱，工程机械，防水涂料等领域，发展迅猛[4][5]。
膨润土作为一种天然纳米层状硅酸盐粘土，其价格低廉，触变悬浮等特点被广泛用于涂料行业；精选的膨润土作为水性防蚀涂料的增稠可不影响其防蚀性能[6]。本文通过对膨润土及其他增稠剂对比对乳化沥青的抗流挂等性能进行了研究，并对使用增稠剂过程中的优化建议。
1、试验部分
1.1原材料
乳化沥青1#（市售），乳化2#沥青（市售），AMP-95 pH缓冲剂（市售），NS-808消泡剂（市售）；丙烯酸增稠剂9515（丰虹），聚氨酯增稠剂PU629（丰虹），BP-653水性膨润土（丰虹）。
1.2仪器设备
高速分散机，QLP型涂料流平涂刮测定器，BROOKFIELD粘度计-KU。
1.3实验配方
表1乳化沥青单因素实验配方
1.4测试方法
1. 膨润土预凝胶制备：以10%浓度为例，取10g样品， 90g水；产品边搅拌边加入水中，样品加完后，调转速至1500-2000rpm，分散15-20min，使充分分散，形成均质凝胶体，放置8-24h，备用。
2. 取乳化沥青1#200g，加入消泡剂0.4g，控制分散机转速在 500~600 r/min，对照样是不加AMP-95，实验样是取0.6gAMP-95，随后通过不同添加量的增稠剂，升高转速至1000r/min，搅拌分散5min后反应结束进行粘度测试变化进行对照分析。增稠剂选择9515和629两种不同增稠剂进行对照分析。
3. 分别取乳化沥青1#和2#各200g，消泡剂取0.4g，AMP-95取0.6g，控制分散机转速在 1000 r/min，每一个浓度点搅拌5min后，测定9515在不同沥青，不同添加量下粘度的变化趋势。
4. 取乳化沥青1#200g，消泡剂取0.4g，AMP-95取0.6g，控制分散机转速在 1000 r/min，每一个浓度点搅拌5min后，测定9515，BP-653以及BP-653（0.43-0.79%）和9515（0.3%-0.4%）复配，不同添加量下粘度的变化趋势。
5. 取乳化沥青1#200g，消泡剂取0.4g，AMP-95取0.6g，控制分散机转速在 1000 r/min，每一个浓度点搅拌5min后，测定9515，BP-653以及BP-653（0.43-0.79%）和9515（0.3%-0.4%）复配，通过添加增稠剂量使其KU值在70左右，刮挂抗流挂并比较。
2、结果与讨论
2.1 不同的增稠剂在酸碱条件下对乳化沥青的粘度影响
pH对增稠剂在沥青乳液中的影响很大，增稠剂需要在碱性条件下才能给沥青乳液提供增稠效果，而在中性偏酸性条件下，增稠剂不起效果；其次增稠剂的选择对沥青乳液的增稠性起到很大的作用，丙烯酸增稠剂9515效果明显，而有的聚氨酯增稠剂629则没有效果；此外9515的添加量对于沥青乳液前期增稠作用不明显，添加量达到0.8%以后，才明显增加，会造成产品成本升高。
2.2 同一种增稠剂在不同沥青中粘度变化分析
如图2所示，9515在不同厂家的沥青中的粘度变化大致相同但又会略有不同，整体趋势是随着增稠剂添加量的增加，粘度也逐渐升高；AC-9515在0.1-0.6%添加量时，其在沥青2#中的粘度增幅明显低于沥青1#，在0.6-0.9%添加量时，粘度又高于沥青1#；超过0.9%添加量下粘度增长缓慢于沥青1#，说明9515在沥青2#中更适合搭配其他助剂添加，且更适合后添加调整粘度。
2.3三种增稠剂在相同沥青中的粘度变化分析
膨润土增稠性与丙烯酸增稠剂的增稠性在乳化沥青中的表现明显不同，虽然整体趋势是随着添加量的增加而增加，但膨润土的添加量会更高，丙烯酸增稠剂的添加量会较少，丙烯酸增稠剂在粘度达到一定值后，粘度会大幅度增加，而膨润土的增稠基本呈线性增长，经计算，9515在添加量为0.33%时，乳化沥青的KU值在60左右，而搭配0.79%膨润土后，同样0.33%的丙烯酸添加量，乳化沥青的KU值可达95以上。因此通过先加膨润土，后加丙烯酸增稠剂，可以大幅减少丙烯酸增稠剂的用量。
2.4 抗流挂测试
通过添加增稠剂，使其KU值在70左右，刮流挂比较中发现，膨润土的抗流挂效果明显优于AC-9515；两者的搭配漆膜会更细腻。但膨润土的用量会明显高于AC-9515的用量，经计算大约1%添加量的BP-653可以等同于0.42%的AC-9515。
表2 增稠剂在乳化沥青1#体系中的抗流挂评价
3、结语
水性乳化沥青需要在碱性条件下，增稠剂可以起到增稠效果；且丙烯酸增稠剂AC-9515和膨润土BP-653增稠剂在沥青漆中增稠性表现良好。AC-9515作为丙烯酸增稠剂，在碱性沥青中增稠效果较好，样品整体光滑，细腻。抗流挂较好，用量少。但同一增稠剂在不同沥青体系中增稠趋势不同；具体需要根据客户实际使用的沥青乳液进行调整。
在相同的添加量条件下，膨润土类增稠剂触变性略优于高分子增稠剂（AC-9515），且雾化性能好；适用于范围广，开稀性能更好，缺点是用量稍大，但膨润土成本较低。两者可以搭配使用，也可以单独分开使用，若搭配使用建议先使用膨润土使体系达到一定初始粘度（建议添加量在0.8%），再选择AC-9515（建议添加量在0.38%）调整到成品最终粘度，达到最好的抗流挂效果。
膨润土使用建议：膨润土的添加方式优先使用预凝胶法，膨润土预凝胶后添加会使漆膜更，细腻，平整，略有哑光效果，稳定性更好；膨润土的抗开稀效果较好，但开稀的水比例不得超过15%，否则容易返粗，析液，破乳。
参考文献
[1]陈中华,张耀宗,彭亮. 弹性丙烯酸乳液改性水性沥青防水防锈涂料的研制与性能[J]. 电镀与涂饰,2019,38(6):235-240.
[2]王广存. 水性丙烯酸改性沥青铸管防腐涂料的研发[J]. 中国石油和化工标准与质量,2020,40(4):98-99,101.
[3]陈中华,廖前兵,陈剑华,等. 水性沥青防腐涂料的制备[J]. 电镀与涂饰,2017,36(22):1167-1171.
[4]周达朗,彭亮. 水性沥青金属防腐漆的制备[J]. 涂料工业,2019,49(3):53-57.
[5]林海. 一种集装箱地板水性沥青漆及其加工方法:CN202210260451.3. 20230526
[6]膨润土作为水性涂料的增稠剂/改进聚合物色泽的助剂/电脱漆新方法/E型环氧树脂气味攻关取得成功/夜间可视性颜料/防鼠咬的涂料等[J]. 上海涂料,2002,40(5):40-43.
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