3. 堿溶脹丙烯酸乳液
堿溶脹丙烯酸乳液用于水性涂料的增稠劑為堿可溶或溶脹的乳液,有2種基本類型:傳統的丙烯酸酯類(ASE)和憎水改性締合型聚丙烯酸酯類(HASE)。此類增稠劑需加適當的堿調節pH,使其由低黏度的乳液轉變為水性的增稠劑。
增稠機理:
1. 纖維素類
纖維素類(C6H10O5)是一個天然多糖,通過反應可形成多種水溶性醚類。
纖維素類增稠劑的作用主要是因為帶有羥基的大分子鏈,既能與水發生強烈的水合作用又能產生分子鏈間纏繞,從而增加了水相黏度。纖維素分子鏈中重復的脫水葡萄糖單元使其分子鏈呈直形且較堅挺,這種形態使相同相對分子質量的HEC比聚環氧乙烷和聚丙烯酰胺占有更大的體積,因而對增加水相的黏度特別有效。對既定類型的纖維素醚來說,相對分子質量是得到增稠效率和流變性能的決定因素。相對分子質量高的HEC有更多的氫鍵鍵合和更強的范德華作用力、分子間纏繞增加因而黏度上升。當相對分子質量小于100000時,HEC的高低剪切黏度重合,這表明相對分子質量低于此值時纏繞度就不起作用了。
使用HEC會導致涂料在高剪切速率下黏度低,影響涂膜的豐滿度,低速率下黏度快速回復影響流平性。經憎水改性的纖維素醚類(HMHEC)既能與水的氫鍵合又能有一定程度的憎水締合,對HEC的性能有所改善。
2. 聚氨酯類增稠劑(HEUR)
HEUR是非離子憎水改性環氧乙烷聚氨酯嵌段共聚物。下圖是一個典型的線形HEUR結構,波形線代表親水聚環氧乙烷鏈端;方形和圓圈則代表大小不同的憎水鏈段。
HEUR在乳膠涂料水相中很像大分子表面活性劑,可以形成膠束,親水端與水分子以氫鍵締合,疏水端與乳膠粒子、表面活性劑等的憎水結構以分子間配向效應吸附在一起,在水中形成立體網狀結構。HEUR增稠劑相對分子質量(數千至數萬)比前兩類增稠劑的相對分子質量(數十萬至數百萬)低,水合后的有效體積增加較少,水相中分子間的纏繞有限,因而對水相增稠不足。增稠劑與分散相粒子間的締合可提高分子間勢能,在高剪切速率下表現出較高的表觀黏度有利于涂膜的豐滿;隨著剪切力的消失,其立體網狀結構逐漸恢復,便于涂料的流平。