含有有机触变剂的涂料是高度触变性的,这类涂料受到剪切时,粘度将会下降;剪切力消失,涂料将再度变稠,粘度恢复速度则比受力后降低的速度慢得多。含某种有机触变剂的涂料的流变学表现如下图所示。
有机触变剂涂料触变性的剪切应力对剪切速率图
对涂料施加剪切速率,从零逐渐连续增加到一定值,再从这个值逐渐减少剪切、直到零值,测定其剪切应力随剪切速率的变化,绘制坐标图可得到剪切应力—剪切速率的封闭曲线,称为触变环。触变环的面积越大则触变性越好,反之则越差。如触变环相当大,表明涂料流变度相对高;例如聚酰胺流变剂,比有机粘土所能达到的程度要高。其所以较高的原因在于此类添加剂的增稠机制——它们是通过大分子的纠缠而增稠的。当遇到剪切时,纠缠分子被相互拽离,粘度因而降低。剪力下降,分子再度纠缠。由于这是一个相对较慢的过程,因此有足够的时间使优良的流动和流平得以发生,而时间又不致长到使流挂失控成为问题。事实上,有机触变剂一般是能够为常规涂料体系均衡提供流动性、流平性和抗流挂性的。有机触变剂也能在具有增稠效率的同时,很有效地提供颜料悬浮性。
另外,可用触变指数来表征涂料的触变性能。触变指数可以用低转速的表观粘度与高转速表观粘度的比值,来反映出涂料在剪切力作用下物理结构被破坏后、恢复原有结构能力的好坏。对于牛顿流体或粘度较小的流体,触变指数是指所测试6r/min的粘度与60r/min的粘度比值。
几乎所有有机触变剂都有对温度敏感的缺点。当把它们投入涂料体系中时,对操作温度和操作时间要严格控制。在成品涂料中,它们对储存温度和施工温度也是较敏感的。
下图所示为一种在醇酸漆中的有机触变剂的温度/粘度曲线(粘度在0.01s-1剪率下测定)。
空白对比漆与试样漆之唯一差别在于在前者中未加流变添加剂,试样漆中加有大约1%的高温型有机触变剂。如果试样漆的效率不因温度而变化,则两条曲线的距离应是相同的。
但在本例中,随着温度的升高,两条曲线趋近了,这表明,随着系统温度的提高,有机触变剂的效率在下降。到60℃增稠效果所存甚微。与之相对照,有机粘土的曲线随温度升高而有所膨胀,这表明,有机粘土效率随温度升高而加大。
改性蜡类的有机触变剂如聚乙烯蜡、聚酰胺蜡,具有优异的防沉性、抗流挂性及流平性能。但选用时应特别注意其热稳定性,超过60℃高温可能存在部分融化现象,当温度降低后会析出结晶,造成涂料返粗问题;例如,涂料制造过程中的砂磨机研磨工艺,机芯温度瞬间或局部偏高;涂料高速分散开粉工艺过程,无夹套水冷配套、缸芯温度局部偏高;密闭集装箱高温季节长途陆运或过赤道海运,使涂料产品饱经高低温冲击等等。