一種新型潤(rùn)濕和分散助劑，在雙組分高固體分涂料中能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的低黏度和持久穩(wěn)定的顏色。由于該助劑在中固體分配方中也能達(dá)到良好的效果，所以可降低原材料庫(kù)存。

高固體分涂料是降低VOC、符合歐盟指令(2004/42/ EU)要求的一種有效方法。由于高固體分涂料配方和中固體分涂料配方的生產(chǎn)和涂裝設(shè)備是一樣的，所以對(duì)于涂料制造商和用戶來(lái)說(shuō)，將中固體分涂料配方轉(zhuǎn)為高固體分涂料配方是相對(duì)比較容易的。相反，若使用水性或輻射固化涂料來(lái)替代的話，一般會(huì)涉及原材料的重大變更，往往還會(huì)涉及到設(shè)備和涂裝技術(shù)的重大改變。使用高固體分涂料則可避免相應(yīng)的額外投資。由于高固體分技術(shù)具有良好的性價(jià)比，因此現(xiàn)在已得到廣泛普及。

盡管中固體分和高固體分技術(shù)之間有許多相似之處，但兩者之間也有明顯的不同。在施工黏度時(shí)，高固體分涂料顯然含有更高的非揮發(fā)性物質(zhì)。因此，在涂裝施工時(shí)很難獲得高光澤、良好的干燥性能及儲(chǔ)存穩(wěn)定性。

潤(rùn)濕和分散助劑的主要要求

涂料中使用所有原材料都會(huì)影響涂料的流變性，但潤(rùn)濕和分散助劑影響最大[1]。正確選擇潤(rùn)濕和分散助劑對(duì)高固體分涂料的流變性具有決定性影響(圖1)。對(duì)于含有機(jī)顏料的高光、高固體分涂料來(lái)說(shuō)，調(diào)整其施工黏度尤為困難。在儲(chǔ)存期間或者在采用各種涂裝方法和干燥過(guò)程中，所需顏色不應(yīng)改變。

原材料必須精挑細(xì)選，避免出現(xiàn)各種不符合要求的現(xiàn)象，如儲(chǔ)存后出現(xiàn)的顏料沉淀、色移或黏度上升等。必須均勻地對(duì)各種顏填料表面進(jìn)行潤(rùn)濕和穩(wěn)定，特別是當(dāng)生產(chǎn)批次超過(guò)客戶規(guī)定的數(shù)量而采用多種顏料混合研磨時(shí)更要注意。

理想的潤(rùn)濕和分散助劑不僅可降低涂料的黏度，而且還可防止儲(chǔ)存期間的顏料沉淀。潤(rùn)濕和分散助劑在中固體分技術(shù)中已得到成功的應(yīng)用，在高固體分配方中也經(jīng)常要使用。然而，這已不再能滿足現(xiàn)代高固體分技術(shù)日益嚴(yán)格的要求。在高固體分涂料中，黏度的降低和良好的顏色穩(wěn)定性/顏料穩(wěn)定化通常不能同時(shí)滿足。

新型助劑的性能優(yōu)勢(shì)

目前，開發(fā)出了一種新型潤(rùn)濕和分散助劑，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的低黏度和顏色穩(wěn)定性，特別適用于高質(zhì)量的雙組分高固體分涂料。由于該新型助劑在中固體分涂料中也能達(dá)到極佳的效果，因此它能滿足涂料企業(yè)生產(chǎn)多種產(chǎn)品的需求，有助于減少涂料制造過(guò)程中的原材料種類。

此外，這種新型潤(rùn)濕和分散助劑是專門為雙組分高固體分涂料混合顏料一次研磨而研制開發(fā)的。黏度的大幅降低，可提高顏填料的加入量。涂裝后，涂層不僅具有良好的外觀和穩(wěn)定的顏色，而且還具有優(yōu)異的保光性。在結(jié)露環(huán)境下，附著力不下降。采用新型助劑生產(chǎn)的涂料具有出色的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，有助于提高資源利用率。高分子量聚合物(50%的固體溶于丙二醇甲醚醋酸酯/二元酸酯)與高固體分聚酯和高固體分丙烯酸酯以及中固體分的同類成膜物都具有很寬泛的相容性。這種星形聚合物具有密集的顏料錨定基團(tuán)，在穩(wěn)定無(wú)機(jī)顏料、有機(jī)顏料和炭黑時(shí)具有相同的功效。

指研試驗(yàn)確認(rèn)顏色穩(wěn)定性

在混合顏料研磨體系中，潤(rùn)濕和分散助劑必須應(yīng)對(duì)以下特別挑戰(zhàn)：降低色漿黏度、潤(rùn)濕不同的顏料表面并最終形成持久的穩(wěn)定性。只有滿足以上三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，才能避免色差、發(fā)花、浮色和顏料沉淀。

眾所周知，有機(jī)顏料是通過(guò)芳香族錨定基團(tuán)來(lái)保持穩(wěn)定性的，而碳黑則由潤(rùn)濕和分散助劑中的胺結(jié)構(gòu)來(lái)維持穩(wěn)定性[2]。在混合顏料研磨體系中，必須使不同顏料表面的穩(wěn)定性達(dá)到同一水平，所以需要一種含有不同的顏料錨定基團(tuán)、并具有特定分子結(jié)構(gòu)的潤(rùn)濕和分散助劑。為了確定這種分子結(jié)構(gòu)，采用了一種高固體分雙組分聚氨酯配方進(jìn)行試驗(yàn)(見表1)。選擇混合顏料研磨方案，這是因?yàn)槭褂眠@種靈敏的色漿能很容易地區(qū)分各種潤(rùn)濕和分散助劑。在該配方中，潤(rùn)濕和分散助劑必須均勻地潤(rùn)濕配方中各類顏料的表面，并吸附錨定在這些表面上；否則，在指研試驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)沉淀、分層或色差。圖2表明指研試驗(yàn)的所有結(jié)果都完全符合要求。

光澤度和物理性能良好

在A組分配方中，將一種聚酯與丙烯酸樹脂結(jié)合使用，以評(píng)估潤(rùn)濕和分散助劑所必需具備的寬泛相容性。在用于塑料基材的雙組分面漆中，通常需要加入一種聚酯樹脂來(lái)提高彈性。因此，在潮濕箱中對(duì)最具潛力的樹脂結(jié)構(gòu)的附著力和性能進(jìn)行了測(cè)試(圖3)。將涂料涂覆在Q-panel公司的脫脂“R46”冷軋鋼板上。將涂覆好的測(cè)試板先放入60 °C烘箱中，老化三天，然后按照DIN EN ISO 6270-2方法進(jìn)行凝露測(cè)試。

接著，按照DIN EN ISO 2409方法進(jìn)行劃格法附著力測(cè)試。將測(cè)試板放進(jìn)潮濕箱之前，仔細(xì)遮蓋所有邊緣和劃格的表面區(qū)域。2周后，對(duì)涂料的溶脹、發(fā)白和起泡情況進(jìn)行了檢查。恢復(fù)24h后，再一次進(jìn)行劃格法測(cè)試。

在選擇傳統(tǒng)中固體分涂料用新型潤(rùn)濕和分散助劑的結(jié)構(gòu)時(shí)，需進(jìn)一步考慮以下標(biāo)準(zhǔn)：光澤、流平性、沉淀和有效性。表2顯示用于雙組分高固體分涂料的潤(rùn)濕和分散助劑的性能，并與中固體分用市售產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比。老化處理后的沉淀測(cè)試結(jié)果見圖4。

選擇星形結(jié)構(gòu)

對(duì)含有顏料錨定基團(tuán)的PU和丙烯酸酯聚合物的技術(shù)進(jìn)行了測(cè)試。為確定合適的助劑結(jié)構(gòu)，配備了一種含潤(rùn)濕和分散助劑的原始清漆。第一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)為黏度的降低程度。要求原始清漆的黏度較低，以便使用混合空氣噴涂或無(wú)空氣噴涂非揮發(fā)物含量較高的涂料。因此要用錐板黏度計(jì)對(duì)原始清漆進(jìn)行黏度測(cè)量。重要的是黏度要盡可能低，并在儲(chǔ)存期間保持穩(wěn)定。

分別在儲(chǔ)存前后進(jìn)行了涂裝。在室溫下閃蒸12 min 后，進(jìn)行指研測(cè)試。接著，用比色法對(duì)指研和非指研表面進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)。用盡可能低的ΔE 值來(lái)衡量顏填料和涂料的穩(wěn)定性，作為選擇最適當(dāng)?shù)闹鷦┙Y(jié)構(gòu)的另一標(biāo)準(zhǔn)。

總的來(lái)說(shuō)，檢測(cè)結(jié)果顯示新助劑表現(xiàn)最好，且在涂料制造過(guò)程中易于使用和儲(chǔ)存。即使在-18 °C下，該助劑仍然呈現(xiàn)為清澈的液態(tài)。

廣泛應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)總結(jié)

使用新型助劑Tego Dispers 678作為現(xiàn)代混合顏料直接研磨的潤(rùn)濕和分散助劑，可簡(jiǎn)化生產(chǎn)和涂裝過(guò)程。該助劑是一種通用型產(chǎn)品，同時(shí)適用于中固體分和高固體分涂料配方。

所以，制備的現(xiàn)代高固體分涂料可滿足歐盟指令。新型助劑能滿足工業(yè)涂料制造商的要求，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

»在各種情況下(如指研測(cè)試)下都能達(dá)到較低的ΔE 值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)顏色穩(wěn)定性；

»凝露試驗(yàn)顯示良好的結(jié)果，證明產(chǎn)品非常適用于機(jī)械性能優(yōu)異和耐化學(xué)性涂料。

»可降低研磨料黏度，因而可達(dá)到很高的非揮發(fā)性物含量；

»涂裝后光澤和流平性都非常好，因而外觀極佳；

» 具有良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，提高了工藝安全性；

»固有黏度非常低(即使在-18 °C)，因此在生產(chǎn)過(guò)程中易于使用；

»同時(shí)還非常適用于中固體分涂料，從而減少涂料生產(chǎn)過(guò)程中所需的原材料種類。

參考文獻(xiàn)

[1] Heilen W. et al.， Additives for Waterborne Coatings， Vincentz Network， Hannover， Germany， 2009.

[2] The Big Tego， Evonik Industries AG， Essen， Germany， 2012.