涂料增稠劑研究進展

王景慧，王景勝，柴冬梅，李 凱

（滄州職業技術學院，河北 滄州 061000）

涂料增稠劑研究進展

王景慧，王景勝，柴冬梅，李 凱

（滄州職業技術學院，河北 滄州 061000）

綜述了涂料增稠劑的種類，總結了聚羧酸類增稠劑的特點、增稠機理和合成方法，介紹了涂料增稠劑國內外發展現狀及其應用，并提出了目前的主要研究趨勢。

涂料增稠劑；分類；增稠機理；合成方法；應用；發展前景

涂料要獲得良好的涂刷效果和質量，很大程度上取決于料漿的性能，其中增稠劑的性能起著至關重要的作用。增稠劑是具有親水性的新型功能高分子材料，主要用于提高產品的黏度或稠度。具有用量小、增稠明顯、使用方便等特點[1]。加入增稠劑可使印花產品給色量高，印花輪廓清晰，色澤鮮艷飽滿，提高產品的透網性和觸變性，給涂料企業創造更大的利潤空間。

1 涂料增稠劑分類

涂料用的增稠劑分為天然增稠劑、乳化增稠劑和化學合成增稠劑3大類。

1.1 天然增稠劑

天然增稠劑主要包括淀粉和海藻酸鈉,由于淀粉成糊困難，海藻酸鈉價格較貴并且其流變性較差導致大面積印花效果不理想，因此天然增稠劑越來越不能滿足現代涂料工業的要求，近些年來逐漸被化學合成增稠劑特別是聚羧酸類增稠劑所代替[2]。

1.2 乳化增稠劑

乳化增稠劑一般由2種不能混合的液體 [如烴類(油相)和水(水相)]在乳化劑作用下，經高速乳化形成。如20世紀五六十年代使用的A邦漿增稠劑以及目前仍在使用的乳化糊N等。由該印花載體印制的紡織品，以其優良的手感和色澤鮮艷度好受到印花工作者的青睞。但乳化增稠劑存在印花色漿的稠度不易調節、焙烘時揮發出大量的烴類易爆、污染環境等缺點，因此在應用上越來越受到限制。

1.3 合成增稠劑

合成增稠劑一般有2種類型，即非離子型乳化增稠劑和陰離子型增稠劑。

1.3.1 非離子型乳化增稠劑

非離子型乳化增稠劑是一種非離子高分子化合物的乳化體，大多是聚乙二醇醚類衍生物，此類增稠劑可用于拔染印花，主要產品有德國 BASF的Lntexal HVW、日本大日本油墨的Ryuclye Reclucer 400 cone、日本松井色素的Emulsur M。上海助劑廠有限公司的增稠劑M由脂肪酸與聚乙二醇酯化再打漿乳化而成。

1.3.2 陰離子型增稠劑

陰離子型增稠劑是目前應用比較廣泛的合成增稠劑，一般由3種或更多的單體聚合而成，主單體一般為羧酸類單體，如丙烯酸、馬來酸或馬來酸酐、甲基丙烯酸等；第二單體一般為丙烯酸酯或苯乙烯；第三單體是具有交聯作用的單體，例如N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、雙丙烯酸丁二酯或鄰苯二甲酸二丙烯酯等。陰離子型增稠劑在成糊性、滲透性、透網性、流變性、觸變性、曳絲性、抱水性、混懸性等方面性能突出，有著廣泛的應用。化學合成增稠劑原料豐富，通過控制原料組成和反應條件可以得到性能優良的涂料增稠劑，聚羧酸類增稠劑是目前應用最廣泛的合成增稠劑。

1.3.2.1 聚羧酸類增稠劑的特點

與其他涂料增稠劑相比，聚羧酸類增稠劑具有許多特點，主要包括[3]∶（1）儲存時間長，不需加防腐劑；（2）電解質性能得到大幅度改善；（3）使用方便，其黏稠體加水攪拌十幾分鐘即可使用；（4）價格便宜；（5）吸水量大、增稠效果好，色漿穩定性好，不分層、不結皮，印制時可減少拖刀、堵網，提高色牢度；（6）高溫固著，不會硬化和變色。

1.3.2.2 聚羧酸類增稠劑的增稠機理

增稠劑一般通過與表面活性劑形成棒狀膠束、與水作用形成三維水化網絡結構或利用自身的大分子長鏈結構等使體系達到增稠的目的。

聚羧酸類增稠劑的增稠機理有2種∶中和增稠與氫鍵結合增稠。中和增稠是將酸性的聚丙烯酸類增稠劑經堿中和后，沿著聚合物的主鏈產生羧酸根負離子，靠羧酸根負離子的靜電排斥作用促使分子伸直張開形成網狀結構達到增稠效果；氫鍵結合增稠是聚丙烯酸類增稠劑先與水結合形成水合分子，再與質量分數為10%～20%的羥基給予體（如具有5個或以上乙氧基的非離子表面活性劑）結合，通過羧酸根離子的同性靜電斥力，分子鏈由螺旋狀伸展為棒狀，使其卷曲的分子在含水系統中解開形成網狀結構達到增稠效果。如圖1所示。

1.3.2.3 聚羧酸類增稠劑的合成方法

（1）沉淀聚合法

圖1 聚羧酸類增稠劑增稠機理

沉淀聚合方法是將丙烯酸類單體(丙烯酸、甲基丙烯酸)混合物在惰性有機溶劑(烷烴、芳烴或鹵代烴)中進行的聚合。隨著聚合反應的進行，由于共聚物不溶于有機溶劑逐漸沉淀下來，反應結束后，除去溶劑得到較細的、松散的粉末產品。但這類聚合物對電解質比較敏感，在應用上受到一定的限制。

（2）反相乳液聚合法

反相乳液聚合是將水溶性的丙烯酸類單體溶于水中，然后借助于乳化劑分散于非極性液體（煤油、白油等）中，形成“油包水型”（W/O）乳液而進行的聚合。

反相乳液聚合法的特點為反應條件溫和，聚合速率高，且單體殘留量少，產品性能均比普通乳液聚合要好，但在制備過程中需加人大量的有機溶劑，對環境污染比較嚴重。

（3）逆懸浮聚合法[4]

逆懸浮聚合法是指在分散體系存在下，水溶性丙烯酸類單體溶液的液滴在水不互溶液體中分散，然后形成水溶的或水溶脹聚合物的聚合。在分散體系中，聚合穩定劑是十分重要的，通常是1個或多個疏水性單體與1個或多個親水性單體的兩性共聚物。水不互溶液體通常從脂肪烴、芳香烴、氯代烴等溶劑中選擇。這些溶劑既對聚合物不溶又對人體無毒。

2 增稠劑的研究和應用現狀

人們目前所熟悉的工業增稠劑基本都起源于20世紀，1905年首先提出了工業增稠劑概念，1953年，Coodrich公司首先將第一種完全由人工合成的增稠劑—聚丙烯酸類增稠劑引入市場，20世紀六十年代，國外就開始將聚丙烯酸鈉應用于食品方面[5]，現在這系列增稠劑已經有了更多的選擇。至今，W／O型聚丙烯酸膠乳作為水相增稠劑已經廣泛應用到紡織印花漿、染整和工業涂料等領域[6]。

20世紀70年代中期，中國開始了合成增稠劑的研究工作。近年來，國內已經研究開發成功一些合成增稠劑，大部分屬陰離子型合成增稠劑，如中科大研制的合成增稠劑KG-201以及沈陽化工院研制的合成增稠劑PF。據介紹，寧波化工研究設計院研制的增稠劑NBH-1的各項性能均能達到英國聯合膠體公司的PTF水平，其抗滲化性能還優于PTF。交聯型聚丙烯酸膠乳作為涂料印花增稠劑得到廣泛應用，但是這類陰離子型增稠劑仍存在一些缺陷,如耐電解質性能、色漿觸變性、印花時得色量等均不十分理想。改進的方法是在其親水主鏈上引入少量疏水性基團,從而合成締合型增稠劑，文獻報道了用含長鏈的疏水性單體甲基丙烯酸十六酯合成含丙烯酸/甲基丙烯酸十六酯二元共聚物和含丙烯酸/丙烯酰胺/甲基丙烯酸十六酯三元共聚物的締合型增稠劑,以利用共聚單體的疏水效應及非離子效應來共同提高增稠劑的性能。20世紀80年代，聚氨酯締合型增稠劑也相繼發展起來，但目前，世界上只有ICI、DuPont、Sun Chemical、KYK等少數幾家國際知名的大公司生產這種產品，其生產技術受到嚴密封鎖，產品以壟斷價格出售。中國對水性聚氨酯增稠劑的研究起步較晚，近年來國內也模仿國外品種，開發了一些產品，不過效果不理想，產品也未系列化，只能應用于一些低檔產品中。

3 展望

涂料增稠劑屬于多品種材料，目前已經開發出多系列產品，在成糊性、滲透性、流變性、混懸性等方面性能突出，有著廣泛的應用。最近的開發方向是液體締合型無溶劑增稠劑，另外，對聚丙烯酸增稠劑添加某些物質進行共聚改性，與其他增稠劑復配也是目前研究的重要內容。隨著涂料增稠劑的不斷開發，各生產廠家普遍認識到應用研究的重要意義。但與跨國公司相比，國內企業的產品在系列化和產品性能上還存在一定差距，一些產品開發還處于模仿階段，今后應該集中精力開發特色產品。

［1］馬瑞波．丙烯酸酯類增稠劑增稠穩定性的研究．河北省科學院學報，2001，18（1）：51－53．

［2］李躍革，賈 信．FS．80活性染料增稠劑在平網印花機上的應用．印染，2005（10）：37－38．

［3］趙子軍，翁志學．活性染料印花糊料研究進展．精細石油化工，2002（1）：53－56．

［4］董艷春，沈一丁，黃 玲．增稠劑PSL的合成及在涂料印花中的應用．印染，2006（10）：26－28．

［5］楊西江．非離子表面活性劑對合成活性染料印花增稠劑性能的影響．印染助劑，2005，22（10）：24－26．

［6］王月珍．丙烯酸型印染增稠劑的合成．丙烯酸化工與應用，2000，13（2）：22－24．

Recentadvances ofcoating thickener

WANG Jing-hui，WANG Jing-sheng，CHAIDong-mei，LIkai

（Cangzhou VocationalCollege of Technology，Cangzhou 061000，China）

∶The classification of coating thickener were summarized.The characteristic and thickening mechanisms and synthetical ways of polycarboxylate thickener were summed up.Domestic and overseas actuality of development and application of coating thickener were introduced.The primary directions in currentresearch were putted forward.

∶coating thickener；classification；thickening mechanisms；synthetical ways；application；recent developments

TQ610.4+99

：B

：1009－1785(2017)04-0041-03

2017-01-12

河北省高等學校科學技術研究項目∶反相乳液聚合制備涂料增稠劑的研究（項目編號∶Z2014146），立項時間∶2014年5月；基本∶2014年河北省教育廳自然科學類自籌項目。