一．增稠劑的種類及增稠機(jī)理

（1）無機(jī)增稠劑：

水性體系中無機(jī)增稠劑主要是一些粘土類。如：膨潤土。高嶺土，硅藻土（主要成分是SiO2,具有多空結(jié)構(gòu)）因?yàn)榫哂幸欢ǖ膽腋⌒?，有時候也做為增稠體系的輔助增稠。膨潤土具有很高的吸水膨脹性因此被更多采用。膨潤土（Bentonite），又稱斑脫巖、膨土巖等，膨潤土的主要礦物是蒙脫石含少量堿及堿土金屬的含水鋁硅酸鹽礦物，屬于鋁硅酸鹽族，其化學(xué)通式為：(Na,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6?nH2O。膨潤土的膨脹性能以膨脹容表示，即膨潤土在稀鹽酸溶液中膨脹后的容積稱為膨脹容，以毫升/克樣表示。膨潤土類增稠劑吸水膨脹后，體積可以達(dá)到未吸水前的幾倍或十幾倍，所以有很好的懸浮性，又因?yàn)槭橇捷^細(xì)的粉體，因此和涂料體系中其他的粉體有很好的混容性。另外，在產(chǎn)生懸浮的同時，可以帶動其他的粉體一起產(chǎn)生一定的抗分層作用，所以對提高體系的儲存穩(wěn)定性又很好的幫助。

但很多的鈉基膨潤土都是有鈣基膨潤土經(jīng)過鈉化轉(zhuǎn)變而來。在鈉化的同時，會產(chǎn)生大量的鈣離子和鈉離子等陽性離子，在體系中如果這些陽離子含量過高，會對乳液表面的陰電荷產(chǎn)生大量的電荷中和，所以在一定的程度上，可能使乳液產(chǎn)生膨脹，絮凝等副作用。另一方面，這些鈣離子也會對鈉鹽分散劑（或聚磷酸鹽分散劑）產(chǎn)生副作用，使這些分散劑在涂料體系中沉淀析出，最終導(dǎo)致失去分散作用，使涂料的產(chǎn)生返粗，返稠甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的沉淀絮凝等現(xiàn)象。此外，膨潤土的增稠作用主要靠粉體吸水膨脹產(chǎn)生懸浮，所以會給涂料體系帶來很強(qiáng)的觸變效果，這些對要求流平效果好的涂料使很不利的。因此在乳膠漆中膨潤土類無機(jī)增稠劑一般很少采用，只有少量用在低檔乳膠漆或者拉毛乳膠漆中作為增稠劑。但是近年有資料顯示海明斯的BENTONE?LT.有機(jī)改性精制的鋰蒙脫石在應(yīng)用于乳膠漆無氣噴涂體系中時具有較好的防沉效果和霧化效果。

（2）纖維素:

纖維素是有β-葡萄糖縮合而成的天然高聚物，利用葡萄糖基環(huán)中羥基的特性，可使纖維素發(fā)生多種反應(yīng)，從而產(chǎn)生一系列衍生物，其中經(jīng)過酯化和醚化反應(yīng)得到的纖維素酯或纖維素醚衍生物是最重要的纖維素衍生物。常用的產(chǎn)品有羧甲基纖維素，羥乙基纖維素，甲基纖維素，羥丙基甲基纖維素等。羧甲基纖維素因?yàn)楹幸兹苡谒拟c離子，所以耐水性很差，且其主鏈上取代基的數(shù)目較少，所以很容易受細(xì)菌的腐蝕產(chǎn)生分解，使水溶液粘度降低發(fā)臭等現(xiàn)象，乳膠漆中應(yīng)用很少，一般用在低檔聚乙烯醇膠水涂料和膩?zhàn)永锩?。甲基纖維素的水溶解速度一般比羥乙基纖維素略低一些，另外溶解過程中可能會有少量的不溶物，會影響涂膜的外觀和手感，所以也很少應(yīng)用入乳膠漆中。但甲基水溶液的表面張力比其他纖維素水溶液略低一些，所以是用在膩?zhàn)永锩媸呛芎玫囊环N纖維素增稠劑。羥丙基甲基纖維素也是一種大量使用在膩?zhàn)宇I(lǐng)域的纖維素增稠劑，現(xiàn)在主要應(yīng)用在水泥基或灰鈣基的膩?zhàn)樱ɑ蚱渌麩o機(jī)粘結(jié)劑）里面。羥乙基纖維素因其有很好的水溶性和保水性，和其他纖維素相比對涂膜性能影響較小，所以大量的使用在乳膠漆體系。羥乙基纖維素的優(yōu)點(diǎn)有增抽效率高，相容性好，儲存穩(wěn)定性好，黏度的pH穩(wěn)定性佳，缺點(diǎn)是流平流動性差，抗飛濺性差，為了改進(jìn)這些缺點(diǎn)，出現(xiàn)了疏水改性締合型羥乙基纖維素（HMHEC）如NatrosolPlus330，331

（3）聚羧酸鹽類:

這種聚羧酸鹽類中高分子量是增稠劑，低分子量就是分散劑。它們在體系中主鏈主要吸附水分子，使分散相粘度提高；另外也有可能吸附于乳膠粒子表面形成包覆層,使乳膠粒徑變大,乳膠水合層變厚，使乳膠內(nèi)相黏度提高。但這種類型的增稠劑增稠效率比較低，所以在涂料應(yīng)用中逐漸被淘汰?，F(xiàn)在主要把這種增稠劑應(yīng)用在色漿的增稠，因?yàn)槠浞肿恿枯^大，所以對色漿分散性和儲存穩(wěn)定性有幫助。

（4）堿溶脹性增稠劑：

堿溶脹性增稠劑主要有兩種類型：普通堿溶脹型增稠劑和締合性堿溶脹增稠劑，他們之間最大的區(qū)別就是分子主鏈上含有締合單體的不同。締合性堿溶脹增稠劑因在主鏈結(jié)構(gòu)中，共聚有可以相互吸附的締合單體，所以在水溶液中電離后，分子內(nèi)或分子間可以產(chǎn)生相互吸附作用，使體系粘度迅速上升。

a.普通堿溶脹型增稠劑：

普通堿溶脹類增稠劑主要的產(chǎn)品代表類型有ASE-60。ASE-60類主要采用甲基丙烯酸和丙烯酸乙酯共聚，在共聚過程中甲基丙烯酸大概占固含量的1/3，因?yàn)轸然拇嬖谑狗肿渔溇哂幸欢ǖ挠H水性，中和成鹽過程中因?yàn)殡姾傻呐懦?，使分子鏈展開，從而使體系粘度升高，產(chǎn)生增稠效果。但有時候因?yàn)榻宦?lián)劑的作用使分子量過于增大，在分子鏈展開過程中，短時間里分子鏈沒有很好的親水分散開，在長期儲存過程中，分子鏈逐漸舒展，從而帶來粘度的后增稠。另外由于此類增稠劑分子鏈中的疏水單體少，不太容易產(chǎn)生分子間的疏水絡(luò)合，主要使分子內(nèi)的相互吸附，因此這類增稠劑增稠效率低，所以很少單獨(dú)使用，主要和其他類增稠劑復(fù)合使用。

b.締合(協(xié)和)型堿溶脹增稠劑:

這類增稠劑現(xiàn)在因?yàn)榫喓蠁误w的選用和分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不一樣，有很多的品種。其主鏈結(jié)構(gòu)主要也是由甲基丙烯酸和丙烯酸乙酯組成，締合單體在結(jié)構(gòu)中像觸角，只是少量的分布。就是這些像章魚觸角一樣的締合單體，在增稠劑的增稠效率中扮演了最主要的角色，結(jié)構(gòu)中的羧基在中和成鹽過程中，分子鏈也像普通堿溶脹增稠劑一樣產(chǎn)生電荷排斥，從而使分子鏈展開。其中的締合單體也隨著分子鏈的展開舒展，但其結(jié)構(gòu)中同時含有親水鏈和疏水鏈，所以會在其分子內(nèi)或分子間產(chǎn)生類似表面活性劑之類大的膠束結(jié)構(gòu)，這些膠束有締合單體相互吸附產(chǎn)生的，也有締合單體以乳液粒子（或其他粒子）的架橋作用相互吸附的。膠束產(chǎn)生以后，就像圈地運(yùn)動一樣，把體系中的乳液顆粒、水分子顆?；蚱渌w粒相對靜止地固定下來，從而使這些分子（或顆粒）的活動能力減弱，體系粘度升高。因此這類增稠劑的增稠效率特別是在高乳液含量的乳膠漆中的增稠效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通堿溶脹型增稠劑，因而在乳膠漆中被大量采用，主要的產(chǎn)品代表類型有TT-935。

5）締合型聚氨酯（或聚醚）增稠流平劑:

一般增稠劑都有非常高的分子量（如纖維素和丙烯酸類），它們在水溶液中分子鏈伸展而使體系粘度增高。聚氨酯（或聚醚）類分子量都很小，它主要是通過分子間親油鏈段范得華力的相互作用而形成締合，但這種締合力較弱，在一定外力作用下就可能使締合分離，從而使粘度下降，有利于涂膜流平，所以可以起到流平劑的作用。當(dāng)消除剪切力以后，它又可以迅速恢復(fù)締合，體系粘度上升。這種現(xiàn)象有利于在施工中降低粘度，增加流平；而剪切力失去后，馬上恢復(fù)粘度增大涂膜厚度。在實(shí)際應(yīng)用中我們更關(guān)心這類締合型增稠劑對高分子乳液的增稠效果。主要高分子乳膠粒子也參與了體系的締合，使得這類增稠流平劑在低于其臨界濃度時也有很好的增稠（或流平）作用；當(dāng)這類增稠流平劑濃度高于其在純水中臨界的濃度時，它自身就可以形成締合，粘度迅速上升。所以這類增稠流平劑在低于其臨界濃度時，由于乳膠粒子參與了部分締合，乳液粒徑越小締合作用越強(qiáng)，其粘度會隨著乳液量的增加而增大。另外，有些分散劑（或丙烯酸增稠劑）含有疏水結(jié)構(gòu),它的憎水基與聚氨酯的憎水基有相互吸附作用，從而使體系形成一個大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于增稠。

二．不同增稠劑對乳膠漆抗分水性的影響

在水性涂料的配方設(shè)計(jì)中，增稠劑的搭配使用是非常重要的一個環(huán)節(jié)，它關(guān)系到乳膠漆的很多性能，如施工性、展色性、儲存性以及外觀等。我們在此著重討論下增稠劑的使用對乳膠漆儲存性的影響。從以上的介紹中我們可以知道，膨潤土類和聚羧酸鹽類:增稠劑現(xiàn)在主要使用在一些特殊的涂料中，在此不予討論，主要討論一下最常用的纖維素、堿溶脹、以及聚氨酯（或聚醚）增稠劑，單獨(dú)及其搭配使用對乳膠漆抗分水性的影響。因?yàn)榫郯滨ィɑ蚓勖眩┰龀韯λ嘣龀硇什缓?，為了能更直觀的看出增稠劑不同對乳膠漆抗分水的影響，本實(shí)驗(yàn)采用較低PVC的純丙外墻乳膠漆,粘度都調(diào)整到95-100kU,測試各項(xiàng)性能。

結(jié)論：由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以知道，單純采用羥乙基纖維素增稠雖然分水較嚴(yán)重，但是很容易攪勻，單一采用堿溶漲增稠無分水和沉淀但后增稠嚴(yán)重，單一采用聚氨酯增稠，雖然分水和后增稠都不嚴(yán)重，但是其產(chǎn)生的沉淀是較硬質(zhì)沉淀，比較難攪勻。而采用羥乙基纖維素和堿溶漲增稠復(fù)配，無后增稠，無硬質(zhì)沉淀，能輕松攪勻，但是也有少量分水。而采用羥乙基纖維素和聚氨酯增稠，分水最為嚴(yán)重，但是無硬質(zhì)沉淀。采用用堿溶漲增稠和聚氨酯搭配雖然分水基本無分水，但是有后增稠，且底下沉淀較難攪拌均勻。而最后一個采用少量羥乙基纖維素搭配堿溶漲和聚氨酯增稠狀態(tài)均勻既無沉淀又無分水。由此可見在疏水性較強(qiáng)的純丙乳液體系，單純用親水性的對水相增稠的羥乙基纖維素增稠分水較為嚴(yán)重，但是能容易攪拌均勻。而單一采用疏水的堿溶漲及聚氨酯（或者他們的復(fù)配）增稠，雖然抗分水性能較好，但是都有后增稠，且如有沉淀即是叫硬質(zhì)沉淀，較難攪拌均勻。而采用纖維素和聚氨酯復(fù)配增稠，由于其親水親油值相差最遠(yuǎn)，導(dǎo)致分水沉淀最為嚴(yán)重，但是沉淀物松軟，較易攪勻。最后一個配方由于取得了較好的親水親油平衡，所以抗分水性能最好。當(dāng)然在實(shí)際配方設(shè)計(jì)過程中，還要考慮乳液和潤濕分散劑的種類以及它們的親水親油值，只有他們之間達(dá)到較好的平衡時，體系才處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，具有較好的抗分水性。

以前我們在探討增稠機(jī)理的時候，習(xí)慣把增稠體系分為水相增稠和乳液相增稠，實(shí)際上在運(yùn)用過程中我們也觀察到了一些情況，單純地把增稠劑分為水相增稠和乳液相增稠是很困難的事情。在增稠體系中，水相增稠的同時有時也伴隨著油相粘度的提高。例如我們一般情況下都認(rèn)為，纖維素增稠劑是對水相的增稠，但纖維素在水相中分布的趨向是彎曲的，也就是疏水的一部分被親水的一部分包裹，而這部分疏水的鏈條也因?yàn)橄嗷ノ阶饔?，而產(chǎn)生強(qiáng)度很低的締合。另外，我們大家都知道，只要有疏水性的高分子鏈條基本上都會對乳液顆粒或親油性助劑產(chǎn)生相互的吸附作用，這是由于油性分子在水相中被水分子排斥的結(jié)果。所以，纖維素在帶來水相粘度提高的同時，其疏水基團(tuán)也會吸附一些油性顆?；蛉橐侯w粒，從而帶來油相粘度的提高。故此，單純地把水相和油相區(qū)分開來是很困難的一件事情。但一般來說，纖維素和普通堿溶脹增稠劑是一種側(cè)重于水相增稠的增稠劑；而締合性堿溶脹增稠劑有側(cè)重于水相增稠的，也有側(cè)重于乳液相增稠的，而聚氨酯（或聚醚）一般都是側(cè)重于乳液相增稠的。我們在選用增稠劑的同時，必須事先知道每種增稠劑的增稠機(jī)理，這樣才能防止分水現(xiàn)象的發(fā)生。