涂料增稠剂研究进展

王景慧，王景胜，柴冬梅，李 凯

（沧州职业技术学院，河北 沧州 061000）

涂料增稠剂研究进展

王景慧，王景胜，柴冬梅，李 凯

（沧州职业技术学院，河北 沧州 061000）

综述了涂料增稠剂的种类，总结了聚羧酸类增稠剂的特点、增稠机理和合成方法，介绍了涂料增稠剂国内外发展现状及其应用，并提出了目前的主要研究趋势。

涂料增稠剂；分类；增稠机理；合成方法；应用；发展前景

涂料要获得良好的涂刷效果和质量，很大程度上取决于料浆的性能，其中增稠剂的性能起着至关重要的作用。增稠剂是具有亲水性的新型功能高分子材料，主要用于提高产品的黏度或稠度。具有用量小、增稠明显、使用方便等特点[1]。加入增稠剂可使印花产品给色量高，印花轮廓清晰，色泽鲜艳饱满，提高产品的透网性和触变性，给涂料企业创造更大的利润空间。

1 涂料增稠剂分类

涂料用的增稠剂分为天然增稠剂、乳化增稠剂和化学合成增稠剂3大类。

1.1 天然增稠剂

天然增稠剂主要包括淀粉和海藻酸钠,由于淀粉成糊困难，海藻酸钠价格较贵并且其流变性较差导致大面积印花效果不理想，因此天然增稠剂越来越不能满足现代涂料工业的要求，近些年来逐渐被化学合成增稠剂特别是聚羧酸类增稠剂所代替[2]。

1.2 乳化增稠剂

乳化增稠剂一般由2种不能混合的液体 [如烃类(油相)和水(水相)]在乳化剂作用下，经高速乳化形成。如20世纪五六十年代使用的A邦浆增稠剂以及目前仍在使用的乳化糊N等。由该印花载体印制的纺织品，以其优良的手感和色泽鲜艳度好受到印花工作者的青睐。但乳化增稠剂存在印花色浆的稠度不易调节、焙烘时挥发出大量的烃类易爆、污染环境等缺点，因此在应用上越来越受到限制。

1.3 合成增稠剂

合成增稠剂一般有2种类型，即非离子型乳化增稠剂和阴离子型增稠剂。

1.3.1 非离子型乳化增稠剂

非离子型乳化增稠剂是一种非离子高分子化合物的乳化体，大多是聚乙二醇醚类衍生物，此类增稠剂可用于拔染印花，主要产品有德国 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。上海助剂厂有限公司的增稠剂M由脂肪酸与聚乙二醇酯化再打浆乳化而成。

1.3.2 阴离子型增稠剂

阴离子型增稠剂是目前应用比较广泛的合成增稠剂，一般由3种或更多的单体聚合而成，主单体一般为羧酸类单体，如丙烯酸、马来酸或马来酸酐、甲基丙烯酸等；第二单体一般为丙烯酸酯或苯乙烯；第三单体是具有交联作用的单体，例如N，N-亚甲基双丙烯酰胺、双丙烯酸丁二酯或邻苯二甲酸二丙烯酯等。阴离子型增稠剂在成糊性、渗透性、透网性、流变性、触变性、曳丝性、抱水性、混悬性等方面性能突出，有着广泛的应用。化学合成增稠剂原料丰富，通过控制原料组成和反应条件可以得到性能优良的涂料增稠剂，聚羧酸类增稠剂是目前应用最广泛的合成增稠剂。

1.3.2.1 聚羧酸类增稠剂的特点

与其他涂料增稠剂相比，聚羧酸类增稠剂具有许多特点，主要包括[3]∶（1）储存时间长，不需加防腐剂；（2）电解质性能得到大幅度改善；（3）使用方便，其黏稠体加水搅拌十几分钟即可使用；（4）价格便宜；（5）吸水量大、增稠效果好，色浆稳定性好，不分层、不结皮，印制时可减少拖刀、堵网，提高色牢度；（6）高温固着，不会硬化和变色。

1.3.2.2 聚羧酸类增稠剂的增稠机理

增稠剂一般通过与表面活性剂形成棒状胶束、与水作用形成三维水化网络结构或利用自身的大分子长链结构等使体系达到增稠的目的。

聚羧酸类增稠剂的增稠机理有2种∶中和增稠与氢键结合增稠。中和增稠是将酸性的聚丙烯酸类增稠剂经碱中和后，沿着聚合物的主链产生羧酸根负离子，靠羧酸根负离子的静电排斥作用促使分子伸直张开形成网状结构达到增稠效果；氢键结合增稠是聚丙烯酸类增稠剂先与水结合形成水合分子，再与质量分数为10%～20%的羟基给予体（如具有5个或以上乙氧基的非离子表面活性剂）结合，通过羧酸根离子的同性静电斥力，分子链由螺旋状伸展为棒状，使其卷曲的分子在含水系统中解开形成网状结构达到增稠效果。如图1所示。

1.3.2.3 聚羧酸类增稠剂的合成方法

（1）沉淀聚合法

图1 聚羧酸类增稠剂增稠机理

沉淀聚合方法是将丙烯酸类单体(丙烯酸、甲基丙烯酸)混合物在惰性有机溶剂(烷烃、芳烃或卤代烃)中进行的聚合。随着聚合反应的进行，由于共聚物不溶于有机溶剂逐渐沉淀下来，反应结束后，除去溶剂得到较细的、松散的粉末产品。但这类聚合物对电解质比较敏感，在应用上受到一定的限制。

（2）反相乳液聚合法

反相乳液聚合是将水溶性的丙烯酸类单体溶于水中，然后借助于乳化剂分散于非极性液体（煤油、白油等）中，形成“油包水型”（W/O）乳液而进行的聚合。

反相乳液聚合法的特点为反应条件温和，聚合速率高，且单体残留量少，产品性能均比普通乳液聚合要好，但在制备过程中需加人大量的有机溶剂，对环境污染比较严重。

（3）逆悬浮聚合法[4]

逆悬浮聚合法是指在分散体系存在下，水溶性丙烯酸类单体溶液的液滴在水不互溶液体中分散，然后形成水溶的或水溶胀聚合物的聚合。在分散体系中，聚合稳定剂是十分重要的，通常是1个或多个疏水性单体与1个或多个亲水性单体的两性共聚物。水不互溶液体通常从脂肪烃、芳香烃、氯代烃等溶剂中选择。这些溶剂既对聚合物不溶又对人体无毒。

2 增稠剂的研究和应用现状

人们目前所熟悉的工业增稠剂基本都起源于20世纪，1905年首先提出了工业增稠剂概念，1953年，Coodrich公司首先将第一种完全由人工合成的增稠剂—聚丙烯酸类增稠剂引入市场，20世纪六十年代，国外就开始将聚丙烯酸钠应用于食品方面[5]，现在这系列增稠剂已经有了更多的选择。至今，W／O型聚丙烯酸胶乳作为水相增稠剂已经广泛应用到纺织印花浆、染整和工业涂料等领域[6]。

20世纪70年代中期，中国开始了合成增稠剂的研究工作。近年来，国内已经研究开发成功一些合成增稠剂，大部分属阴离子型合成增稠剂，如中科大研制的合成增稠剂KG-201以及沈阳化工院研制的合成增稠剂PF。据介绍，宁波化工研究设计院研制的增稠剂NBH-1的各项性能均能达到英国联合胶体公司的PTF水平，其抗渗化性能还优于PTF。交联型聚丙烯酸胶乳作为涂料印花增稠剂得到广泛应用，但是这类阴离子型增稠剂仍存在一些缺陷,如耐电解质性能、色浆触变性、印花时得色量等均不十分理想。改进的方法是在其亲水主链上引入少量疏水性基团,从而合成缔合型增稠剂，文献报道了用含长链的疏水性单体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缔合型增稠剂,以利用共聚单体的疏水效应及非离子效应来共同提高增稠剂的性能。20世纪80年代，聚氨酯缔合型增稠剂也相继发展起来，但目前，世界上只有ICI、DuPont、Sun Chemical、KYK等少数几家国际知名的大公司生产这种产品，其生产技术受到严密封锁，产品以垄断价格出售。中国对水性聚氨酯增稠剂的研究起步较晚，近年来国内也模仿国外品种，开发了一些产品，不过效果不理想，产品也未系列化，只能应用于一些低档产品中。

3 展望

涂料增稠剂属于多品种材料，目前已经开发出多系列产品，在成糊性、渗透性、流变性、混悬性等方面性能突出，有着广泛的应用。最近的开发方向是液体缔合型无溶剂增稠剂，另外，对聚丙烯酸增稠剂添加某些物质进行共聚改性，与其他增稠剂复配也是目前研究的重要内容。随着涂料增稠剂的不断开发，各生产厂家普遍认识到应用研究的重要意义。但与跨国公司相比，国内企业的产品在系列化和产品性能上还存在一定差距，一些产品开发还处于模仿阶段，今后应该集中精力开发特色产品。

［1］马瑞波．丙烯酸酯类增稠剂增稠稳定性的研究．河北省科学院学报，2001，18（1）：51－53．

［2］李跃革，贾 信．FS．80活性染料增稠剂在平网印花机上的应用．印染，2005（10）：37－38．

［3］赵子军，翁志学．活性染料印花糊料研究进展．精细石油化工，2002（1）：53－56．

［4］董艳春，沈一丁，黄 玲．增稠剂PSL的合成及在涂料印花中的应用．印染，2006（10）：26－28．

［5］杨西江．非离子表面活性剂对合成活性染料印花增稠剂性能的影响．印染助剂，2005，22（10）：24－26．

［6］王月珍．丙烯酸型印染增稠剂的合成．丙烯酸化工与应用，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

河北省高等学校科学技术研究项目∶反相乳液聚合制备涂料增稠剂的研究（项目编号∶Z2014146），立项时间∶2014年5月；基本∶2014年河北省教育厅自然科学类自筹项目。