含有有機觸變劑的塗料是高度觸變性的,這類塗料受到剪切時,粘度将會下降;剪切力消失,塗料将再度變稠,粘度恢複速度則比受力後降低的速度慢得多。含某種有機觸變劑的塗料的流變學表現如下圖所示。
有機觸變劑塗料觸變性的剪切應力對剪切速率圖
對塗料施加剪切速率,從零逐漸連續增加到一定值,再從這個值逐漸減少剪切、直到零值,測定其剪切應力随剪切速率的變化,繪制坐标圖可得到剪切應力—剪切速率的封閉曲線,稱為觸變環。觸變環的面積越大則觸變性越好,反之則越差。如觸變環相當大,表明塗料流變度相對高;例如聚酰胺流變劑,比有機粘土所能達到的程度要高。其所以較高的原因在于此類添加劑的增稠機制——它們是通過大分子的糾纏而增稠的。當遇到剪切時,糾纏分子被相互拽離,粘度因而降低。剪力下降,分子再度糾纏。由于這是一個相對較慢的過程,因此有足夠的時間使優良的流動和流平得以發生,而時間又不緻長到使流挂失控成為問題。事實上,有機觸變劑一般是能夠為常規塗料體系均衡提供流動性、流平性和抗流挂性的。有機觸變劑也能在具有增稠效率的同時,很有效地提供顔料懸浮性。
另外,可用觸變指數來表征塗料的觸變性能。觸變指數可以用低轉速的表觀粘度與高轉速表觀粘度的比值,來反映出塗料在剪切力作用下物理結構被破壞後、恢複原有結構能力的好壞。對于牛頓流體或粘度較小的流體,觸變指數是指所測試6r/min的粘度與60r/min的粘度比值。
幾乎所有有機觸變劑都有對溫度敏感的缺點。當把它們投入塗料體系中時,對操作溫度和操作時間要嚴格控制。在成品塗料中,它們對儲存溫度和施工溫度也是較敏感的。
下圖所示為一種在醇酸漆中的有機觸變劑的溫度/粘度曲線(粘度在0.01s-1剪率下測定)。
空白對比漆與試樣漆之唯一差别在于在前者中未加流變添加劑,試樣漆中加有大約1%的高溫型有機觸變劑。如果試樣漆的效率不因溫度而變化,則兩條曲線的距離應是相同的。
但在本例中,随着溫度的升高,兩條曲線趨近了,這表明,随着系統溫度的提高,有機觸變劑的效率在下降。到60℃增稠效果所存甚微。與之相對照,有機粘土的曲線随溫度升高而有所膨脹,這表明,有機粘土效率随溫度升高而加大。
改性蠟類的有機觸變劑如聚乙烯蠟、聚酰胺蠟,具有優異的防沉性、抗流挂性及流平性能。但選用時應特别注意其熱穩定性,超過60℃高溫可能存在部分融化現象,當溫度降低後會析出結晶,造成塗料返粗問題;例如,塗料制造過程中的砂磨機研磨工藝,機芯溫度瞬間或局部偏高;塗料高速分散開粉工藝過程,無夾套水冷配套、缸芯溫度局部偏高;密閉集裝箱高溫季節長途陸運或過赤道海運,使塗料産品飽經高低溫沖擊等等。
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