1. Определение и функция на сгъстителя
Добавките, които могат значително да увеличат вискозитета на боите на водна основа, се наричат сгъстители.
Устеденерите играят важна роля в производството, съхранението и изграждането на покрития.
Основната функция на сгъстителя е да увеличи вискозитета на покритието, за да отговори на изискванията на различни етапи на употреба. Въпреки това, вискозитетът, изискван от покритието на различни етапи, е различен. Напр.:
По време на процеса на съхранение е желателно да има висок вискозитет, за да се предотврати утаяването на пигмента;
По време на строителния процес е желателно да има умерен вискозитет, за да се гарантира, че боята има добра четка без прекомерно оцветяване на боята;
След строителството се надява, че вискозитетът може бързо да се върне към висок вискозитет след кратко забавяне (процесът на изравняване), за да се предотврати провисването.
Флуидността на водоснабдяването е неньютонична.
Когато вискозитетът на боята намалява с увеличаването на силата на срязване, тя се нарича псевдопластична течност и по -голямата част от боята е псевдопластична течност.
Когато поведението на потока на псевдопластична течност е свързано с неговата история, тоест зависи от времето, то се нарича тиксотропна течност.
При производството на покрития често съзнателно се опитваме да направим покритията тиксотропни, като добавяне на добавки.
Когато тиксотропията на покритието е подходяща, тя може да реши противоречията на различните етапи на покритието и да отговори на техническите нужди на различния вискозитет на покритието в етапите на съхранение, изравняване на конструкцията и етапите на сушене.
Някои сгъстители могат да нададат боята с висока тиксотропия, така че тя да има по -висок вискозитет в покой или с ниска скорост на срязване (като съхранение или транспортиране), така че да предотврати утаяване на пигмента в боята. И при висока скорост на срязване (като процес на покритие), той има нисък вискозитет, така че покритието да има достатъчно поток и изравняване.
Тиксотропията е представена от тиксотропния индекс TI и се измерва чрез Brookfield Viscometer.
Ti = вискозитет (измерен при 6r/min)/вискозитет (измерен при 60R/min)
2. Видове сгъстители и техните ефекти върху свойствата на покритието
(1) Видове по отношение на химичния състав, сгъстяващите се разделят на две категории: органични и неорганични.
Неорганичните типове включват бентонит, атапулгит, алуминиев магнезиев силикат, литиев магнезиев силикат и др.
От гледна точка на влиянието върху реологичните свойства на покритията, сгъстяващите се разделят на тиксотропни сгъстяване и асоциативни сгъстители. По отношение на изискванията за изпълнение, количеството на сгъстител трябва да бъде по -малко, а ефектът на сгъстяване е добър; Не е лесно да се ерозира от ензимите; Когато температурата или рН стойността на системата се променят, вискозитетът на покритието няма да бъде значително намален и пигментът и пълнителят няма да бъдат флокулирани. ; Добра стабилност на съхранението; Добро задържане на вода, без очевидно развъдно явление и няма неблагоприятни ефекти върху работата на покритието.
①Cellulose сгъстител
Целулозните сгъстители, използвани в покритията, са главно метилцелулоза, хидроксиетилцелулоза и хидроксипропилметилцелулоза, а последните два се използват по -често.
Хидроксиетил целулозата е продукт, получен чрез замяна на хидроксилните групи върху глюкозните единици на естествена целулоза с хидроксиетилни групи. Спецификациите и моделите на продуктите се разграничават главно според степента на заместване и вискозитет.
Сортовете на хидроксиетил целулозата също са разделени на нормален тип разтваряне, тип бърза дисперсия и тип биологична стабилност. Що се отнася до метода на употреба, на различни етапи в процеса на производство на покритие може да се добави хидроксиетил целулоза. Типът бързо диспергиране може да се добави директно под формата на сух прах. Въпреки това, стойността на рН на системата преди добавянето трябва да бъде по -малка от 7, главно защото хидроксиетил целулозата се разтваря бавно при ниска стойност на рН и има достатъчно време водата да се инфилтрира във вътрешността на частиците и след това стойността на pH се увеличава, за да се разтвори бързо. Съответните стъпки могат да се използват и за приготвяне на определена концентрация на разтвор на лепило и добавяне към системата на покритието.
Хидроксипропил метилцелулозата е продукт, получен чрез замяна на хидроксилната група върху глюкозната единица на естествената целулоза с метокси група, докато другата част се заменя с хидроксипропилова група. Неговият сгъстяващ ефект е основно същият като този на хидроксиетил целулозата. И е устойчив на ензимно разграждане, но разтворимостта му в водата не е толкова добра, колкото тази на хидроксиетил целулозата и има недостатък на желирането при нагряване. За повърхностното лекувана хидроксипропил метилцелулоза може да се добави директно към вода, когато се използва. След разбъркване и диспергиране, добавете алкални вещества като амонячна вода, за да регулирате стойността на pH до 8-9, и разбъркайте, докато напълно се разтвори. За хидроксипропил метилцелулоза без повърхностна обработка може да се накисне и набъбва с гореща вода над 85 ° С преди употреба и след това да се охлади до стайна температура, след това да се разбърква със студена или ледена вода, за да я разтвори напълно.
②Inorganic сгъстител
Този вид сгъстител е главно някои активирани глинени продукти, като бентонит, магнезиев алуминиев силикатен глина и др. Той се характеризира в това, че в допълнение към ефекта на сгъстяване, той също има добър ефект на суспензия, може да предотврати потъването и няма да повлияе на водоустойчивостта на покритието. След като покритието се изсушава и образува във филм, то действа като пълнител във филма за покритие и др. Неблагоприятният фактор е, че той ще повлияе значително на изравняването на покритието.
③ Синтетичен полимер сгъстител
Синтетичните полимерни сгъстители се използват най -вече в акрил и полиуретан (асоциативни сгъстители). Акрилните сгъстители са предимно акрилни полимери, съдържащи карбоксилни групи. Във вода с рН стойност от 8-10, карбоксилната група се дисоциира и става подута; Когато стойността на pH е по -голяма от 10, тя се разтваря във вода и губи ефекта на сгъстяване, така че ефектът на сгъстяване е много чувствителен към стойността на рН.
Механизмът на сгъстяване на акрилатния сгъстител е, че частиците му могат да бъдат адсорбирани върху повърхността на латексните частици в боята и да образуват слой на покритие след алкално подуване, което увеличава обема на латексните частици, пречи на браунийското движение на частиците и увеличава вискозитета на системата за боядисване. ; Второ, подуването на сгъстителя увеличава вискозитета на водната фаза.
(2) Влияние на сгъстителя върху свойствата на покритието
Ефектът на вида на сгъстител върху реологичните свойства на покритието е както следва:
Когато количеството на сгъстител се увеличава, статичният вискозитет на боята се увеличава значително и тенденцията за промяна на вискозитета е основно последователна, когато е подложена на външна сила на срязване.
С ефекта на сгъстител, вискозитетът на боята пада бързо, когато тя е подложена на сила на срязване, показваща псевдопластичност.
Използвайки хидрофобно модифициран целулозен сгъстител (като EBS451FQ), при високи скорости на срязване, вискозитетът все още е висок, когато количеството е голямо.
Използвайки асоциативни полиуретанови сгъстители (като WT105A), при високи скорости на срязване вискозитетът все още е висок, когато количеството е голямо.
Използвайки акрилни сгъстители (като ASE60), въпреки че статичният вискозитет се повишава бързо, когато количеството е голямо, вискозитетът намалява бързо при по -висока скорост на срязване.
3. Асоциативен сгъстител
(1) Механизъм за сгъстяване
Целулозният етер и алкалните акрилни сгъстители могат само да сгъстяват водната фаза, но нямат сгъстяващ ефект върху други компоненти в боята на водната основа, нито могат да причинят значително взаимодействие между пигментите в боята и частиците на емулсията, така че реологията на боята не може да бъде коригирана.
Асоциативните сгъстители се характеризират в допълнение към сгъстяването чрез хидратация, те също се сгъстяват чрез асоциации между себе си, с диспергирани частици и с други компоненти в системата. Тази асоциация се разграничава с висока скорост на срязване и се асоциира отново при ниска скорост на срязване, което позволява регулирането на реологията на покритието.
Механизмът на сгъстяване на асоциативното сгъстител е, че молекулата му е линейна хидрофилна верига, полимерно съединение с липофилни групи в двата края, тоест има хидрофилни и хидрофобни групи в структурата, така че има характеристики на молекулите на повърхностно активното положение. природа. Такива молекули за сгъстяване могат не само да хидратират и набъбват, за да сгъсти водната фаза, но и да образуват мицели, когато концентрацията на неговия воден разтвор надвишава определена стойност. Мицелите могат да се свържат с полимерните частици на емулсията и пигментните частици, които са адсорбирани дисперсанта, за да образуват триизмерна мрежова структура и са свързани и заплетени, за да увеличат вискозитета на системата.
По -важното е, че тези асоциации са в състояние на динамичен баланс и тези, свързани с мицелите, могат да коригират позициите си, когато са подложени на външни сили, така че покритието да има изравняващи свойства. В допълнение, тъй като молекулата има няколко мицела, тази структура намалява тенденцията на водните молекули да мигрират и по този начин увеличава вискозитета на водната фаза.
(2) Ролята в покритията
Повечето от асоциативните сгъстители са полиуретани, а относителните им молекулни тегла са между 103-104 порядъка, два порядъка по-ниски от обикновената полиакрилова киселина и целулозните сгъстяване с относителни молекулни тегла между 105-106. Поради ниското молекулно тегло, увеличаването на ефективния обем след хидратация е по-малко, така че кривата на вискозитета му е по-плоска от тази на неасоциативните удебелени удебея.
Поради ниското молекулно тегло на асоциативния сгъстител, междумолекулното му заплитане във водната фаза е ограничено, така че неговият удебелен ефект върху водната фаза не е значителен. В ниския диапазон на скорост на срязване, конверсията на асоциацията между молекулите е повече от унищожаването на асоциацията между молекулите, цялата система поддържа присъщо състояние на окачване и дисперсия, а вискозитетът е близо до вискозитета на дисперсионната среда (вода). Следователно, асоциативният сгъстител прави системата за боядисване на водна основа показва по-нисък очевиден вискозитет, когато е в областта на ниската скорост на срязване.
Асоциативните сгъстители увеличават потенциалната енергия между молекулите поради връзката между частиците в дисперсираната фаза. По този начин е необходима повече енергия за разрушаване на връзката между молекулите с висока скорост на срязване, а силата на срязване, необходима за постигане на същия щам на срязване, също е по -голяма, така че системата показва по -висока скорост на срязване при висока скорост на срязване. Очевиден вискозитет. По-високият вискозитет на високо срязване и по-ниският вискозитет с нисък срязване могат просто да компенсират липсата на обикновени сгъстяване в реологичните свойства на боята, тоест двата сгъстители могат да бъдат използвани в комбинация за регулиране на плавността на латексната боя. Променлива производителност, за да се отговори на всеобхватните изисквания за покритие в дебел филм и покритие на филма.
Време за публикация: 24-2022 ноември