Garamite®混合矿物触变性(MMTs)可以帮助提高关键性能，如抗凹陷性和抗沉降性，同时保持合理的包装粘度。

由于法规要求降低VOC水平，设计具有适当流变性的涂料变得越来越困难。诸如抗下垂性和抗沉降性等性能变得更加难以与包装粘度平衡。使用Garamite®混合矿物触变性(MMTs)可以帮助提高关键性能，如抗凹陷性和抗沉降性，同时保持合理的包装粘度。

本文将解释Garamite的工作原理和原因。将MMTs与不同类型工业涂料中使用的各种触变性技术进行比较，包括高固相环氧树脂、2022世界杯八强水位分析低haps体系、高固相醇酸、链止式醇酸和锌底漆。还讨论了合并方法和其他处理注意事项。

混合矿物触变性物

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mmt是两种不同形态的组合;一个是盘子，另一个是杆子。它们是经过有机改性的灰白色粉末，比重约为1.6。如果需要非常薄膜的应用，有一个微型版本可用[Garamite 2578 (8 μ m d50晶粒尺寸)]。然而，对于大多数应用，主要产物是Garamite 1958 (32 μ m d50晶粒尺寸)(表1)。

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MMTs如何工作

与有机粘土的工作方式类似，MMT通过氢键形成三维网络(图1)来增厚系统。然而，由于所涉及的颗粒形状不同，MMT网络使用的间距与传统有机粘土不同。

Garamite与有机粘土的比较

有机粘土有很多种，但本文将侧重于基本的，比较和对比活性有机粘土和自活性有机粘土。观察有机粘土的一个简单方法是观察粘土上的季胺修饰的水平和类型。最低的水平被认为是传统的有机粘土，必须用某种类型的极性活化剂来激活。这些有机粘土通常是更有效的增稠，但可能更难合并，添加的顺序可能更关键。自活化有机粘土具有较高的季胺负荷。这种较高水平的季胺通常使它们更容易被吸收，但在其他条件相同的情况下，效率略低于传统有机粘土。

此外，季胺改性的类型决定了有机粘土最适合于哪种溶剂体系。例如，某些季胺在脂肪族和芳香族系统中作用更好。

有机粘土通常由蒙脱石制成，形状有点像一副纸牌，粘土颗粒一个摞一个。作为有机粘土的制造商，我们投入了大量的能量来分解这种自然形成的层状矿物。但最终，大自然母亲试图让黏土回到它的自然状态。包括其他类型的矿物质有助于防止这种情况的发生。

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与传统的有机粘土相比，Garamite 1958具有独特的棒状和板状形态(图2)。这种形态不仅在掺入的容易程度方面起着作用，而且在热老化过程中抗凹陷和抗沉降的效果方面也起着作用。

MMT的优势

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在实际应用中，我们发现，与有机粘土相比，Garamite倾向于建立更低的包裹粘度，同时提供更大的抗凹陷性。与有机粘土相比，在相同的使用水平下，MMTs可提供50%以上的抗下垂能力。不仅增加了凹陷阻力，还减少或消除了排量(图3)。随着VOC的降低和固体含量的增加，这一点变得更加重要。高固相涂层的趋势是具有过高的包粘度而没有足够的抗下垂能力。

我们还发现，在特定的溶剂体系中，季胺在决定效率方面并不像传统的有机粘土那样发挥重要作用。在最近的研究中，我们已经看到Garamite 1958在非常广泛的溶剂体系中工作。这是否意味着它每次都有效?可能不会。但这确实意味着与有机粘土相比，MMTs更灵活，能够在更多体系中工作。这种灵活性可以减少所需触变性物的数量。

形态在合并的容易程度上也起着作用。与有机粘土不同的是，Garamite很容易融入到涂层配方中，而无需使用高水平的季胺。在某种程度上，我们认为这与杆和板的组合和更大的间距有关，这使自然母亲更难将粘土恢复到其自然状态。

MMTs的另一个优点是在大多数系统中不需要极性激活剂。如果需要获得更高的效率，可以使用与传统有机粘土类似的极性活化剂。

图4点击放大

涂料制造商的另一个关键优势是能够在可浇注粘度下生产高固体预混料。Garamite 1958可用于制备高达20%固体的可浇注预凝胶。由传统有机粘土制成的典型预凝胶，一旦固体含量达到4%或5%，通常就不能浇注。有能力制造可浇注的高固体预凝胶，使它更容易在体系中有低水平的溶剂(图4)。

图5点击放大

当将MMTs与气相二氧化硅进行比较时，最大的区别在于体积密度。与传统有机粘土相比，MMTs的容重较低，但远高于气相二氧化硅，而气相二氧化硅的容重极低。与Garamite相比，这导致了气相二氧化硅的除尘和掺入问题(图5)。

当用Garamite代替气相二氧化硅时，通常可以将触变性的水平降低40%或更多，以获得相同的抗凹陷性，并消除井漏。气相二氧化硅的一个优点是最终薄膜的透明度。然而，在充满的系统中不注意到这个属性。此外，值得一提的是，一些颜色是通过MMT传递到清晰的、未填充的系统中。在未填充的系统中，另一个缺点是MMTs在抗下垂方面表现不佳。这就好像MMT需要空间来工作一样。

当将Garamite与聚酰胺或蓖麻衍生物进行比较时，MMT对加工条件的敏感性要低得多。比较触变性物需要达到正确的温度和停留时间才能被激活并正常工作，而Garamite则不能。它们还需要在冷却期间进行适当的搅拌，以防止系统形成假体。从长远来看，这可能会使其他触变性物更加难以处理。此外，可能在生产过程中使用这些产品没有理想的条件，但仍然通过QC。然后在某个时候，系统可能会出现播种问题或失去稳定性。稳定性可能在不同的区域丧失，无论是坍落阻力下降，还是包裹粘度大幅上升。虽然聚酰胺可能是最能产生完美黄油感觉的材料之一，但在制造过程中，它们比多甲基丙烯酸甲酯要难容忍得多。

不同系统的比较

高固体含量的环氧树脂
在第一个体系中，我们比较了Garamite 1958与聚酰胺在100%固体，边缘保留环氧树脂。该系统基于Epon 862，硬化剂为Cardolite的NX-5079(苯碱胺)。起始配方中A部分含有1%的聚酰胺，b部分含有0.59%的聚酰胺。最初，我们只在A部分使用Garamite 1958。然后我们意识到，通过将Garamite 1958在A部分和B部分中的50:50拆分，涂层不仅在锅寿命中具有合理的抗跌落性能，而且在热老化的货架寿命中更稳定。

图6点击放大

由于苯萘胺的粘度较低，在苯萘胺中制备了20%的高固相预凝胶，然后将其倒入Cardolite NX-5079的其余部分中。

如图6所示，Garamite 1958既高效又稳定。表中显示了10分钟和30分钟的锅寿命稳定性，以及140°F温度下一个月的热龄稳定性。它还指出了聚酰胺的稳定性问题，这意味着终端用户可能会添加溶剂来降低粘度，而用Garamite 1958制成的环氧树脂不需要添加溶剂。

环氧地坪涂料
图7强调了环氧地坪涂料中石英砂的悬浮。Garamite 1958的性能优于气相二氧化硅，显著优于常规有机粘土。注意用有机粘土做的改性物的相分离。这也是本文中我们第一次使用流变增强剂BYK R605。这类材料有时被用来提高或增强触变性的性能。

图7点击放大

Low-HAPs底漆
接下来的研究是基于链止式短油醇酸的低haps底漆。在这项研究中，我们比较了蒙脱土与聚酰胺，传统的和自活化有机粘土，以及空白。尽管聚酰胺的粘度最高，但最低的Garamite(每100加仑2磅)的耐沉降性与聚酰胺的高负载水平相匹配(图8)。这使得包装粘度更低，成本更低，制造更容易。

图8点击放大

工业白色面漆
下一项研究观察了一种工业用白色面漆。与之前的研究一样，我们将MMT与聚酰胺、传统的自活化有机粘土和空白进行了比较。在这种情况下，聚酰胺具有最高的粘度，但在防止热老化过程中的沉降方面表现不佳(图9)。这个系统比之前的系统要稍微困难一些，因为它需要更高的Garamite水平(每100加仑4磅)来消除沉降。

图9点击放大

锌底漆
下一项研究旨在通过使用高固相预凝胶来确定悬浮锌所需的Garamite含量。为了完全悬浮锌，需要1.7%的Garamite 1958，在18.9%的固体预凝胶中完成。这种预凝胶既可浇注又可泵送(图10)。

聚氨酯系统
其他潜在的应用包括聚氨酯、环氧胶粘剂和注浆、不饱和聚酯、金属涂料和气溶胶涂料。

图10点击放大

对于聚氨酯，特别是湿固化体系，应该注意Garamite含有4%的水。水附着在粘土表面，不能自动与异氰酸酯反应。但是为了反应性和储存稳定性，应该测试Garamite中的水是否会导致这些水敏感配方的问题。为了克服这一问题，Garamite可以在120°C的烤箱干燥，以降低水分含量，或使用水分清除剂。

图11评估了在PU系统中与有机粘土相比Garamite的有效性。

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如何使用Garamite

Garamite的用途与有机粘土非常相似。在能够容忍这种加工的溶剂体系中，总是要在溶剂中加入硅晶石。Garamite应以足够高的百分比添加，使预凝胶仍然可以倒出。虽然不是完全必要的，但这将始终产生最有效的结果。如果没有溶剂，则将Garamite添加到活性稀释剂或粘度最低的树脂中，首选作为稀释剂。当你从溶剂到稀释剂再到树脂时，效率会有所下降。然而，在大多数情况下，Garamite仍然比其他竞争材料保持优势。

管式剪切在分散MMTs的所有应用中都足够。还可以使用其他的合并方法。

我们现在将推荐一些初始使用级别，记住我们是在泛泛地讨论，一些系统的需求与预期不同。与气相氧化硅相比，较好的起点是使用气相氧化硅水平的60%左右。记住，粘度可能更低，但下垂阻力应该更大。当更换有机粘土时，从你梯子的底部开始学习，从50%开始。50%的水平也是开始更换聚酰胺或蓖麻衍生物的好地方。始终要注意这样一个事实，即成品体系的实际流变性可能并不完全匹配。这是很正常的包装粘度较低和下垂阻力较高。

当使用环氧树脂时，不要害怕尝试A部分和b部分之间的各种组合。在100%固体环氧树脂中，将Garamite直接分散到环氧树脂本身或固化剂中就可以了。一定要测试兼容性和稳定性。放置位置对花盆寿命和货架寿命都很重要，应该进行测试。

结论

随着涂层配方转向低挥发性有机物和高固体，对触变性的要求变得更加困难，因为它涉及包装的粘度，下垂和抗沉降性。包装的粘度趋于升高，而下垂和沉降阻力趋于降低，使得最终用户难以提供均匀的表面来保护基材。我们已经证明，与传统的有机粘土、聚酰胺和烟熏二氧化硅相比，Garamite 1958在很多情况下满足了这一需求。与传统的有机粘土相比，Garamite 1958具有独特的棒状和板状结构。

这种形貌不仅对掺入的难易程度有影响，而且对热老化时抗凹陷和抗沉降的效果也有影响。与聚酰胺和蓖麻衍生物相比，Garamite明显更容易结合，并且没有温度和停留时间的限制。Garamite在较低的使用水平下提供抗下垂和抗沉降能力，比其他触变胶低60%。

欲了解更多信息，请访问www.scprod.com．

本文在2010年涂料趋势和技术会议上发表，该会议由芝加哥涂料技术协会和PCI杂志主办，在伊利诺斯州伦巴德市举行。2022世界杯八强水位分析