编者按

这是关于制定的“螺母和螺栓”系列文章的第九篇。它旨在帮助新进入行业的配方师，那些在行业内换了工作或只是作为复习的人。

挥发性有机化合物(VOC)法规正在推动涂料配方向水性技术或溶剂型系统中更高固体含量的变化。水性底漆在汽车工业的首次商业规模应用始于20世纪80年代中期。从那时起，水性底漆的性能和应用便捷性迅速提高;随着法规的推动，水性底漆现在占据了西欧底漆市场的80%以上。在北美，大约55%的OEM底漆和20%的修补底漆是水性的。

尽管水性涂料具有一些有趣的优点，但在成功应用之前还必须克服一些困难。其中最重要的问题之一是流变性的控制，它决定了最终薄膜的质量和吸引力。一个典型的水性基础涂料剪切减薄剖面，以及基础涂料在每个涂覆过程中所接受的剪切速率范围如图1所示。

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配制水性底涂料的挑战

基础涂料的流变性应针对特定的应用进行精心设计，以便在从储存到喷涂和干燥的整个处理周期中，涂料的性能都是优越的。所需的流变性应使底漆在储存期间具有高粘度，从而导致最小的沉降。在适度搅拌和循环过程中，粘度应低，以使底漆易于泵送。在喷涂枪或钟处，粘度应很低，以便油漆能适当雾化。一旦涂料喷涂到目标上，粘度应迅速建立，以防止涂料运行或下垂。然而，粘度仍然应该足够低，使油漆水平，提供一个光滑的薄膜。
流变性添加剂在基层涂料中的另一个重要作用是帮助实现理想的颜色，从而提供最鲜明的美学效果。设计合理的流变性包装应防止漂浮/泛水和斑驳。在含有特殊颜料(如铝片或珠光颜料)的底漆中，以及粘合剂体系中，流变添加剂是帮助控制闪脱和干燥期间片状排列的关键工具。正确取向的颜料薄片不仅增加了漆膜的隐蔽性和耐久性，还使这些昂贵的颜料发挥出最大的美感:闪闪发光的效果，最大的面部亮度和高flop。

水性底涂料常用流变添加剂

重要的是要理解涂料配方作为一个整体定义了最终涂料的流变行为。聚合物溶液影响高剪切速率粘度。随着聚合物分子量的增大，体系的高剪切速率粘度增大。与聚合物溶液相比，乳液型粘合剂通常表现出更多的触变性行为。剪切速率与粘度的关系主要受乳液溶液的颗粒大小和固体含量的影响，而不是聚合物本身的分子量。重质无机颜料有提高高剪切速率粘度的趋势;有机颜料和炭黑的高颜料含量有利于提高低剪切速率粘度。在溶剂型底漆中，微凝胶、蜡、膨润土和醋酸丁酸纤维素(CABs)常被用作流变性改进剂。

使用微凝胶的优点之一是涂料配方中较高水平的非挥发性含量的低粘度。由于微凝胶是作为非水分散体(NADs)制备的，这是一个不能用于水性配方的类别。与其他流变性剂不同，CAB溶液在普通溶剂中表现出近似牛顿的流动行为。在将底漆喷涂到物体上时，cab的牛顿特性有助于流动和平整。由于刚性的纤维素骨架，与涂料中使用的其他聚合物相比，CABs具有极高的玻璃化转变温度(Tg)。

CABs的高Tg导致在涂底漆后短时间内粘度迅速增加，没有时间让涂膜下垂，也没有空间让色素游动。这些独特性能的组合提供了具有优异的片状取向和颜色均匀性的底漆配方，从而导致在湿对湿应用中快速的干接触时间和改进的抗突入性。这将使底漆具有优越的流动性和平整性，而不影响抗凹陷性。

对于水性底涂料，有各种碱性可膨胀乳液型流变性改性剂，而不是微凝胶。蜡分散体和膨润土也可用。

Alkali-Swellable乳剂常用的是疏水改性碱膨胀丙烯酸乳剂(HASE)和疏水改性乙氧基聚氨酯(HEUR)。Viscalex™HV30是一种非常高效的增稠剂，由巴斯夫提供。该类别中的另一种类型是流变改性丙烯酸芯/壳分散体，如Nuplex提供的Setalux™6803 AQ-24。所述分散颗粒由疏水核和酸功能碱膨胀壳组成。在与胺中和后，树脂形成其独特的、强的伪塑性或触变特性，这是水性底漆所必需的。

蜡乳液- King Industries公司生产的聚酰胺基水分散剂，如Disparlon™;改性聚乙烯分散体，如BYK提供的Aquatix™8421。一般来说，蜡型分散剂的效果不如碱膨胀型分散剂，而且它们通常会增加高剪切粘度，这是不可取的。

膨润土-膨润土是指一种层状硅酸盐粘土。硅酸盐粘土不溶于水，但水化和膨胀，给予透明和无色的胶体分散体。在水中很低的浓度下，可以产生高触变性凝胶。这类产品中一个著名的产品是Laponite™RD，由Rockwood添加剂公司提供。

水性纤维素酯伊士曼化学最近将一种水性纤维素酯，Solus™3050性能添加剂商业化，以努力从水性化学中追求CABs在溶剂剂型中的优势。Solus™3050的性能优势包括优越的流动性和流平性，最佳的金属薄片控制和更好的再溶解/抗冲入性能。

总结

防护涂料行业正处于向水性和高固体配方过渡的阶段。选择合适的流变包是配制最佳水性底涂料的关键，使其具有理想的应用适应性和最佳的整理外观。
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