本文主要研究了一种新型触变剂，它最初是基于有机粘土化学，但在新的基础上扩展了应用领域，表现出独特的性能——混合矿物触变剂，简称MMTs。

在涂料行业，添加剂的使用和知识始终是成功的重要组成部分。少量的量就能使表现产生很大的变化。在广泛应用的添加剂中，增稠剂占有重要地位。虽然它们只是被称为“增稠剂”，但它们主要是触变性物，使涂层具有典型的应用和存储性能。最广泛使用的触变性物是有机粘土、气相二氧化硅和蓖麻蜡。在所有的应用中，每种触变性剂都有其典型的应用，由其固有的强度来定义。本文主要研究了一种新型触变剂，它最初是基于有机粘土化学，但在新的基础上扩展了应用领域，表现出独特的性能——混合矿物触变剂，简称MMTs。

MMTs -他们如何工作

有机粘土和mmt的化学基础相当相似。两者都以黏土为基础。阴离子粘土表面覆盖着阳离子季铵化合物，使其具有疏水性，并与有机涂层兼容(图1)。增稠的化学过程预计相当相似。疏水粘土片在分散过程中被剪切分离。由于只有血小板的表面被疏水季铵盐化合物所覆盖，因此血小板的边缘仍然是亲水的裸露粘土。

在有机环境中，不同血小板的亲水部分通过氢键相互作用。这就形成了一个三维网络，并产生了增厚的凝胶结构，也称为卡片屋效应(图2)。凝胶只有一定的强度，可以被剪切力破坏，并在低剪切条件下重新建立(图3)。这总是可逆的。它使涂层具有触变性。在无剪切或低剪切条件下，如储存和应用凹陷，粘度高，因为一个完整的凝胶。在刷涂或喷涂时，凝胶分解，粘度不高。这就是为什么有机粘土被用作抗凹陷，抗沉降和抗脱水添加剂。

到目前为止，有机粘土和mmt相当相似。但有什么区别呢?这是粘土的基础。典型的有机粘土是由均匀的粘土颗粒制成的，例如，膨润土或硬石。mmt是不同的。根据设计，它们是用几块粘土建造的。它们由不同的粘土和不同形状的颗粒组成。有人可能会说这只是非纯粘土来源，但事实上这是故意这样做的。不同形状的粘土分别开采和提纯。只有在使表面疏水的步骤中，它们才被挤在一个反应容器中。 The MMTs are patent protected.

这些混合矿物的独特形状赋予了MMTs独特的性能。由于混合了血小板状、带状和管状粘土，产物颗粒不能像均匀的血小板状传统有机粘土那样平行堆叠和致密(图4)。各种颗粒之间的距离也不那么近。他们不能紧紧地粘在一起。转化为应用特性，这意味着MMTs中的颗粒比传统有机粘土中的颗粒更容易彼此分离。这使更快，更容易分散，甚至比容易分散的传统有机粘土。

微观结构可以在宏观上看到，与传统有机粘土相比，其容重较低。但与气相二氧化硅相比，密度仍然要高得多(图5)。即使是与气相二氧化硅性能相似的mmt，由于其密度更高，也更容易处理。mmt粉尘较少，在袋中和仓库中需要的空间更少。

应用程序

尽管mmt与传统有机粘土相似，在性能上与气相二氧化硅相似，但它们显示出一些优点。首先是有可能制造出浓度更高的预凝胶。有可能生产浓度为10 - 15% MMT的预凝胶，仍可倾倒且易于处理。也不需要太多的剪切来分散MMTs。在某些情况下，循环泵本身就可以完成工作。对于有机粘土，只有约6%的预凝胶是可能的，并且已经处于可泵送性的边缘。对于气相二氧化硅来说，它甚至比这要少得多。MMTs的预凝胶不仅可以在溶剂中制备，还可以在苯乙烯等单体中制备。不需要活化剂，这是高固体的优势(图6)。

应用程序属性也是唯一的。MMTs表现为赝塑性增厚。这意味着涂层在使用过程中具有较低的高剪切粘度，但在静止状态下具有较高的低剪切粘度，从而具有优异的抗凹陷性和储存稳定性。

例子

情形一
有机粘土失效的典型系统是高固体系统。它们的应用粘度太大，或者根本不分散。传统有机粘土失效的一个体系是未填充的不饱和聚酯。这里的经典替代品是气相二氧化硅。基于Gremopal不饱和聚酯树脂的这种配方(表1)如图7所示。

有机粘土没有表现出要求的剪切稀化粘度。气相二氧化硅较好，但MMT表现出最佳性能:在喷涂时粘度较低，但具有较高的低剪切粘度。这是最好的抗下垂性能。

两个
第二个例子也是基于Palatal P4-01的不饱和聚酯体系(表2)。在这种情况下，有机粘土甚至不是一个选择，在优化的条件下，气相二氧化硅的性能优于MMT。这意味着，当MMT作为粉末添加时，其性能与气相二氧化硅非常相似。抗凹陷曲线和流量曲线相当，但mmt在这种情况下表现出独特的优势。通过低剪切混合，可以在苯乙烯单体中制备可浇注量为12%的预凝胶。对于气相二氧化硅，没有办法在现有的低量苯乙烯配方中制备预凝胶。当将MMT作为预凝胶制备时，性能提高了一倍。与1%气相二氧化硅相比，MMT在0.5%的添加水平下具有相同的抗凹陷性和相似的流动曲线。图8中的图形详细演示了这一点。与所有竞争产品相比，MMT配方的存储稳定性最好，没有脱水和沉淀。

mmt的完美行为的原因之一可以通过做剪切松弛试验来证明。含有触变性体的涂层首先被高速混合，以破坏触变性体的三维结构，这是涂层凝胶化的原因。之后，搅拌速度降低到1秒的低剪切速率 ^－1 。测量涂层恢复原来粘度所需的时间，即再次重建三维卡片屋结构所需的时间。从图9中可以看出，在该体系中使用蒙脱石比使用气相二氧化硅回收更快。同样明显的是，MMT的高剪切粘度较低，更容易应用和较低的喷射阻力。

一般来说，mmt不需要活化剂，但在某些情况下，少量的增强剂有助于改善凝胶。特别是在不饱和聚酯中，增强剂被用来凝胶气相二氧化硅。一项试验也证明了对MMT的影响。只有少量约10%的基于MMT的增强剂就足以改善胶凝。已经测试了几种增强剂。有机粘土的典型活化剂碳酸丙烯并不是最好的活化剂。首选Byk R605或DGA(二甘醇胺)。在某些情况下，只需少量的水就足以形成最好的氢键和最好的凝胶。

例三
有机粘土面临的另一个挑战是环氧树脂体系，特别是无溶剂环氧涂料，很难通过低浓度预凝胶来优化传统有机粘土的分散性。对于分散MMTs，只有环氧树脂本身可以起作用。与蓖麻蜡和酰胺蜡相比，mmt不需要升高的温度来分散，当然，也没有播种问题。

一个例子是2包环氧地坪涂料(表3)，其中含有石英砂作为填料。由于石英砂的高密度，它沉降很快，混合物不储存稳定没有触变性。将MMT与常规有机粘土和气相二氧化硅进行了比较。图10中的图片显示了存储测试结果。不出所料，有机粘土根本不适合。气相二氧化硅与蒙脱石工作，具有蒙脱石的优点。

MMTs甚至可以在无溶剂体系中工作;在配方中使用溶剂的情况下，建议使用10-15%的预凝胶，以尽量减少所需的MMT量。此外，单体或粘度最低的组分也可用于制备预凝胶。在填充系统中，预凝胶的优势通常不需要，因为有足够的研磨材料可充分分散MMT。

例4
另一个系统显示，传统的有机粘土不能提供所需的性能，可以用MMT代替。这是一个未填充的2包PU系统。传统有机粘土均不能使多元醇部分触变性。它们只是表现出牛顿黏度的增加。这是指传统有机粘土的分散性不足。唯一的粘土产品工作在要求的方式是MMT。显示假塑性增厚。加入固化部分后，立即检测凹陷度。在这种情况下，与所有测试过的常规有机粘土相比，MMT仍然是抗凹陷性能最好的产品(图11)。

总结

混合矿物触变性物- MMTs -表现出优于传统有机粘土和气相二氧化硅的优点。mmt能够形成低粘度，可浇注的预凝胶，并表现出最容易分散。在处理过程中，由于它们的高堆积密度，它们是低粉尘。涂层的制备在处理和分散时间缩短方面得到了改进。即使在无溶剂的高固体中，mmt也很适合，因为它们只增加了很少的粘度，但却大大增加了低剪切粘度。MMTs对不饱和聚酯和2-pack环氧树脂具有剪切变薄、伪塑性触变性。这导致了更好的应用性能，如更好的抗凹陷性和更好的存储稳定性。MMTs是一种强大的易于使用的替代气相二氧化硅。

mmt可以从Southern Clay Products, Inc.购买，商品名为Garamite®。

本文在2007年5月由Vincentz网络组织的欧洲涂料展Nürnberg大会上发表，Nürnberg，德国。看到events@coatings.de。