1 乳膠漆絮凝分水成因與控制

沉降的Stock 定律

顏填料的沉降速度與研磨細度成倍數(shù)關(guān)系，與顏料密度成正比，隨體系粘度增加而下降。實際沉淀體系更為復(fù)雜，顏填料不一定是球型的,顏料與顏料、乳液、潤濕分散劑、增稠劑等相互影響，尤其是體系絮凝使沉降速度大幅度增加。造成體系絮凝的常見因素有，原材料的不相容性，如分散劑與乳液、增稠劑的不匹配,羥乙基纖維素與締合型增稠劑的不匹配,締合增稠劑的添加量過多或過少,尤其是乳膠漆中的乳液是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系,易受到多種外界因素的影響而絮凝和聚結(jié)。

1.1 顏填料的絮凝和聚集

未穩(wěn)定顏料分散體的絮凝速率

顏料絮凝速率隨體系粘度升高而下降,隨粒子數(shù)增加而加快。粒子之間的相互作用決定于電磁力(吸引)、靜電力(排斥)和空間位阻(排斥)、顏料的粒徑、雙電層厚度、保護基團或保護層決定顏料之間的聚集和分散。

1.2 乳液的絮凝和聚結(jié)

絮凝是指分散相質(zhì)點相互聚集形成三維堆聚體，但質(zhì)點間不發(fā)生聚結(jié)，仍存在分界面的過程。絮凝增大了質(zhì)點的表觀尺寸，無疑將加速沉降或乳析，并且絮凝是聚結(jié)的前奏。在乳液體系中增加電解質(zhì)濃度，特別是反離子價數(shù)，則雙電層的厚度減小，質(zhì)點間靜電排斥勢能下降，導(dǎo)致Gmax 顯著下降，液珠將易于發(fā)生不可逆絮凝。這就

為什么加入電解質(zhì)會使離子型表面活性劑穩(wěn)定的乳狀液絮凝乃至破乳的原因。
非離子表面活性劑的吸附不產(chǎn)生靜電排斥力，但當(dāng)質(zhì)點相互靠近時，吸附膜的交疊將產(chǎn)生位阻排斥效應(yīng)。這一效應(yīng)起到了類似于靜電排斥力的作用，防止了液珠的不可絮凝。因此說吸附膜是防止絮凝的主要屏障。絮凝的液珠之間仍隔有一層液膜。若此液膜破裂，則液珠將合并成更大的液珠，這一過程即為聚結(jié)。聚結(jié)的-終結(jié)果是油、水完全分成兩相。

1.3 工藝過程對乳膠漆絮凝的影響

成膜助劑是幫助乳液成膜的物質(zhì)，一般是油性的，只有少量溶于水，大量存在于乳膠顆粒中。成膜助劑過量使用，則使乳膠粒子破乳。因此，需要添加一定量的表面活性劑，在液相中形成膠束容納成膜助劑。同時表面活性劑會占據(jù)聚合物表面沒有被乳化劑包圍的空隙，使成膜助劑不能大量順利地進入乳膠中，避免乳膠破乳，阻止凝膠的產(chǎn)生。流變改性劑會與顏填料粒子相吸附而產(chǎn)生絮凝，可以通過用水稀釋的方法來改善。用水稀釋流變改性劑，盡量使乳膠粒子不發(fā)生或少發(fā)生由于局部流變改性劑濃度過高而產(chǎn)生的局部乳膠破乳，發(fā)生絮凝。因為流變改性劑與乳膠粒子發(fā)生吸附而使液相流動受阻，改變流體的流變性。如果局部濃度過高，它們會拉動乳膠粒子靠近，產(chǎn)生互相擠壓而使乳膠粒子破乳。

為減少乳膠漆中的凝膠微粒，可采取如下方法：

（1）在乳液加料過程中，要使攪拌器處于中低速度，避免過度剪切造成乳液破乳；

（2）在調(diào)漆之前加入一定量的表面活性劑，以保護乳膠粒子不至于破乳；

（3）增稠劑應(yīng)用水稀釋后加入(一些聚氨酯增稠劑用醇醚溶劑稀釋)；

（4）成膜助劑應(yīng)在乳液之前慢慢加入，也可以把部分成膜助劑加入制漿階段。

1.4 增稠劑對乳膠漆絮凝的影響

采用HEC 時，有時會發(fā)生上層分水現(xiàn)象，這是因為纖維素分子吸附弱，極容易被漆中的潤濕劑、乳液中的表面活性劑等所置換，游離于水相中。應(yīng)根據(jù)體系選擇羥乙基纖維素分子量和添加量，增稠劑線團的流體動力學(xué)直徑應(yīng)該不超過包圍分散相的連續(xù)相的平均層厚度，分子量過大會使粘合劑和顏料顆粒發(fā)生絮凝；增稠劑的添加量應(yīng)低于臨界濃度C*（按馬克·豪文方程C*=2.5/「η」),以避免過度重疊或纏結(jié)；采用HEC 的分子量較高、添加量過多并同時使用疏水性強的締合增稠劑，極易造成乳膠漆的快速絮凝分水。較多的潤濕劑，一方面使顏填料解絮凝，另一方面降低了增稠劑的吸附作用，使增稠劑分子更易于游離，-終造成分層。

締合型增稠劑分子吸附在一個以上的乳液粒子上，發(fā)生架橋現(xiàn)象，因為增稠劑寧可吸附在乳液粒子上而不在水中連接。在低增稠劑濃度下，沒有足夠的增稠劑與所有的粒子之間形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)加入了更多的增稠劑時，更多的粒子就與絮凝體連在一起，當(dāng)增稠劑的量已能滿足所有的粒子，這時增稠劑-增稠劑分子在水中的開始連接。當(dāng)把表面活性劑機加入處于架橋絮凝的絮凝體之中時，增稠劑就會從乳液粒子上解吸下來，成游離態(tài)，形成水相連接。在架橋絮凝區(qū)域，有絮凝體，還有處于布朗運動的游離乳膠粒子，絮凝體包裹著顏料粒子發(fā)生沉降，上層為水和乳膠粒子混合體。當(dāng)體系中應(yīng)用較大量的締合型增稠劑時，一定量的表面活性劑會導(dǎo)致締合型增稠劑完全從乳液粒子上解吸下來，非吸附的增稠劑使乳液粒子通過體積限制過程出現(xiàn)絮凝，在完全解吸情況下，需要大量增稠劑才能造成絮凝，這是由于聚氨酯類增稠劑的分子量較低、主鏈更為柔韌。在體積限制區(qū)域出現(xiàn)絮凝時，漆樣表現(xiàn)為一個絮凝體和清液組成的兩相體系，在清液中不存在乳液粒子。

假塑性較弱的締合增稠劑與苯丙、純丙乳膠粒子締合作用較弱，較高用量下也不會產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象，同時獲得適宜的中高剪切粘度和良好的涂刷性。