1. Definition och funktion av förtjockningsmedel
Tillsatser som avsevärt kan öka viskositeten hos vattenbaserade färger kallas förtjockningsmedel.
Tjockeners spelar en viktig roll i produktion, lagring och konstruktion av beläggningar.
Förtjockningsfunktionen är att öka beläggningens viskositet för att uppfylla kraven i olika användningsstadier. Den viskositet som krävs av beläggningen i olika stadier är emellertid annorlunda. Till exempel:
Under lagringsprocessen är det önskvärt att ha en hög viskositet för att förhindra att pigmentet sätter sig;
Under byggprocessen är det önskvärt att ha en måttlig viskositet för att säkerställa att färgen har god hållbarhet utan överdriven färgfärgning;
Efter konstruktionen hoppas man att viskositeten snabbt kan återgå till en hög viskositet efter en kort tidsfördröjning (nivelleringsprocess) för att förhindra sagging.
Fluiditeten hos vattenburna beläggningar är icke-Newtonian.
När färgens viskositet minskar med ökningen av skjuvkraften kallas den en pseudoplastisk vätska, och det mesta av färgen är en pseudoplastisk vätska.
När flödesbeteendet hos en pseudoplastisk vätska är relaterad till dess historia, det vill säga det är tidsberoende, kallas det en tixotropisk vätska.
När vi tillverkar beläggningar försöker vi ofta medvetet göra beläggningarna tixotropiska, till exempel tillsats av tillsatser.
När beläggningens tixotropi är lämplig kan den lösa motsägelserna i de olika stadierna i beläggningen och tillgodose de tekniska behoven i beläggningens olika viskositet i lagring, konstruktionsnivån och torkningssteg.
Vissa förtjockningsmedel kan ge färgen med hög tixotropi, så att den har en högre viskositet i vila eller med låg skjuvhastighet (såsom lagring eller transport), för att förhindra att pigmentet i färgen sätter sig. Och under hög skjuvhastighet (såsom beläggningsprocess) har den låg viskositet, så att beläggningen har tillräckligt med flöde och utjämning.
Thixotropy representeras av tixotropiskt index Ti och mätte av Brookfield Viscometer.
Ti = viskositet (mätt vid 6r/min)/viskositet (mätt vid 60R/min)
2. Typer av förtjockningsmedel och deras effekter på beläggningsegenskaperna
(1) Typer i termer av kemisk sammansättning är förtjockningsmedel uppdelade i två kategorier: organiska och oorganiska.
Oorganiska typer inkluderar bentonit, attapulgit, aluminiummagnesiumsilikat, litiummagnesiumsilikat, etc., organiska typer såsom metylcellulosa, hydroxietylcellulosa, polyakrylat, polymetakrylat, akrylsyra eller metylakrylisk homopolymer eller copolymer och polyuretan etc.
Ur perspektivet på påverkan på de reologiska egenskaperna hos beläggningar är förtjockningsmedel uppdelade i tixotropiska förtjockningsmedel och associativa förtjockningsmedel. När det gäller prestandakrav bör mängden förtjockningsmedel vara mindre och förtjockningseffekten är god; Det är inte lätt att eroderas av enzymer; När systemets temperatur eller pH -värde förändras kommer beläggningens viskositet inte att reduceras signifikant och pigmentet och fyllmedlet kommer inte att flockas. ; Bra lagringsstabilitet; Bra vattenhållning, inget uppenbart skumfenomen och inga negativa effekter på beläggningsfilmens prestanda.
①Cellulose förtjockare
De cellulosa förtjockningsmedel som används i beläggningar är huvudsakligen metylcellulosa, hydroxietylcellulosa och hydroxipropylmetylcellulosa, och de två senare används oftare.
Hydroxietylcellulosa är en produkt som erhålls genom att ersätta hydroxylgrupperna på glukosenheterna i naturlig cellulosa med hydroxietylgrupper. Specifikationerna och modellerna för produkterna kännetecknas huvudsakligen beroende på graden av substitution och viskositet.
Varianterna av hydroxietylcellulosa är också indelade i normal upplösningstyp, snabb dispersionstyp och biologisk stabilitetstyp. När det gäller användningsmetoden kan hydroxietylcellulosa tillsättas i olika stadier i beläggningsprocessen. Den snabbt spridande typen kan tillsättas direkt i form av torrt pulver. PH -värdet på systemet innan tillsats bör emellertid vara mindre än 7, främst för att hydroxietylcellulosa upplöses långsamt vid lågt pH -värde, och det finns tillräckligt med tid för vatten att infiltrera in i insidan av partiklarna, och sedan ökas pH -värdet för att det snabbt upplöses. Motsvarande steg kan också användas för att framställa en viss koncentration av limlösning och lägga till den i beläggningssystemet.
Hydroxipropylmetylcellulosa är en produkt som erhålls genom att ersätta hydroxylgruppen på glukosenheten för naturlig cellulosa med en metoxigrupp, medan den andra delen ersätts av en hydroxipropylgrupp. Dess förtjockningseffekt är i princip densamma som för hydroxietylcellulosa. Och det är resistent mot enzymatisk nedbrytning, men dess vattenlöslighet är inte lika bra som den för hydroxietylcellulosa, och den har nackdelen med att gelning vid upphettning. För den ytbehandlade hydroxipropylmetylcellulosa kan den tillsättas direkt till vatten när det används. Efter omrörning och spridning, tillsätt alkaliska ämnen såsom ammoniakvatten för att justera pH-värdet till 8-9 och rör om tills den är helt upplöst. För hydroxipropylmetylcellulosa utan ytbehandling kan den blötläggas och svällas med varmt vatten över 85 ° C före användning, och kyls sedan till rumstemperatur och omröras sedan med kallt vatten eller isvatten för att helt lösa upp det.
②inorganiskt förtjockning
Denna typ av förtjockningsmedel är främst några aktiverade lerprodukter, såsom bentonit, magnesiumaluminiumsilikatlera, etc. Det kännetecknas av att förutom den förtjockande effekten, har den också en god suspensionseffekt, kan förhindra sjunkning och kommer inte att påverka vattenmotståndet i beläggningen. Efter att beläggningen är torkad och formad till en film fungerar den som ett fyllmedel i beläggningsfilmen osv. Den ogynnsamma faktorn är att den kommer att påverka beläggningen avsevärt.
③ Syntetisk polymertjockare
Syntetiska polymer förtjockare används mest i akryl och polyuretan (associerande förtjockningsmedel). Akryltjockare är mestadels akrylpolymerer som innehåller karboxylgrupper. I vatten med ett pH-värde på 8-10 dissocierar karboxylgruppen och blir svullen; När pH -värdet är större än 10 löser det upp i vatten och förlorar förtjockningseffekten, så att förtjockningseffekten är mycket känslig för pH -värdet.
Förtjockningsmekanismen för akrylatet förtjockningsmedel är att dess partiklar kan adsorberas på ytan av latexpartiklarna i färgen och bildar ett beläggningsskikt efter alkalisvullnad, vilket ökar volymen av latexpartiklarna, hindrar partiklarnas bruna rörelse och ökar viskositeten i färgsystemet. ; För det andra ökar svullnaden i förtjockningsmedlet vattenfasens viskositet.
(2) Påverkan av förtjockningsmedel på beläggningsegenskaper
Effekten av typen av förtjockningsmedel på beläggningens reologiska egenskaper är som följer:
När mängden förtjockningsmedel ökar ökar färgens statiska viskositet avsevärt, och viskositetsförändringstrenden är i princip konsekvent när den utsätts för en yttre skjuvkraft.
Med effekten av förtjockningsmedel sjunker färgens viskositet snabbt när den utsätts för skjuvkraft, vilket visar pseudoplasticitet.
Med användning av ett hydrofobiskt modifierat cellulosatjockare (såsom EBS451FQ), med höga skjuvhastigheter, är viskositeten fortfarande hög när mängden är stor.
Med hjälp av associerande polyuretan förtjockare (såsom WT105A), vid höga skjuvhastigheter, är viskositeten fortfarande hög när mängden är stor.
Med hjälp av akryltjockare (såsom ASE60), även om den statiska viskositeten stiger snabbt när mängden är stor, minskar viskositeten snabbt med en högre skjuvhastighet.
3. Associerande förtjockning
(1) förtjockningsmekanism
Cellulosaeter och alkali-svängbara akryltjockare kan endast tjockna vattenfasen, men har ingen förtjockningseffekt på andra komponenter i den vattenbaserade färgen, och de kan inte heller orsaka betydande interaktion mellan pigmenten i färgen och partiklarna i emulsionen, så att reologin i färgen inte kan justeras.
Associativa förtjockningsmedel kännetecknas av att utöver förtjockning genom hydrering, tjocknar de också genom föreningar mellan sig, med spridda partiklar och med andra komponenter i systemet. Denna förening avvecklar med höga skjuvhastigheter och associerar igen vid låga skjuvhastigheter, vilket gör att beläggningen ska justeras.
Förtjockningsmekanismen för den associerande förtjockningsmedlet är att dess molekyl är en linjär hydrofil kedja, en polymerförening med lipofila grupper i båda ändarna, det vill säga den har hydrofila och hydrofoba grupper i strukturen, så den har egenskaperna hos ytaktiva molekyler. natur. Sådana förtjockningsmolekyler kan inte bara hydrera och svälla för att tjockna vattenfasen, utan också bilda miceller när koncentrationen av dess vattenhaltiga lösning överstiger ett visst värde. Micellerna kan associeras med polymerpartiklarna i emulsionen och pigmentpartiklarna som har adsorberat dispergeringsmedlet för att bilda en tredimensionell nätverksstruktur och är sammankopplade och förvirrade för att öka systemets viskositet.
Det som är viktigare är att dessa föreningar är i ett tillstånd av dynamisk balans, och de tillhörande micellerna kan justera sina positioner när de utsätts för yttre krafter, så att beläggningen har nivelleringsegenskaper. Eftersom molekylen har flera miceller, minskar denna struktur dessutom tendensen hos vattenmolekyler att migrera och därmed ökar viskositeten hos vattenfasen.
(2) Rollen i beläggningar
De flesta av de associativa förtjockningarna är polyuretaner, och deras relativa molekylvikter är mellan 103-104 storleksordningar, två storleksordningar lägre än vanlig polyakrylsyra och cellulosa förtjockningsmedel med relativa molekylvikter mellan 105-106. På grund av den låga molekylvikten är den effektiva volymökningen efter hydrering mindre, så viskositetskurvan är plattare än den för icke-associerande förtjockningsmedel.
På grund av den låga molekylvikten för den associerande förtjockningsmedlet är dess intermolekylära intrassling i vattenfasen begränsad, så dess förtjockningseffekt på vattenfasen är inte signifikant. Inom det låga skjuvningsområdet är föreningens omvandling mellan molekyler mer än föreningsförstörelsen mellan molekyler, hela systemet upprätthåller ett inneboende suspension och spridningstillstånd, och viskositeten ligger nära viskositeten hos dispersionsmediet (vatten). Därför gör det associerande förtjockningsmedel det vattenbaserade färgsystemet uppvisar lägre uppenbara viskositet när det är i regionen med låg skjuvhastighet.
Associativa förtjockningsmedel ökar den potentiella energin mellan molekyler på grund av sambandet mellan partiklar i den spridda fasen. På detta sätt behövs mer energi för att bryta sambandet mellan molekyler med höga skjuvhastigheter, och skjuvkraften som krävs för att uppnå samma skjuvningsstam är också större, så att systemet uppvisar en högre skjuvhastighet vid höga skjuvhastigheter. Uppenbar viskositet. Den högre viskositeten med hög skjuvning och lägre lågskjuvningsviskositet kan bara kompensera för bristen på vanliga förtjockningsmedel i färgens reologiska egenskaper, det vill säga de två förtjockningarna kan användas i kombination för att justera latexfärgens flytande. Variabel prestanda, för att uppfylla de omfattande kraven för beläggning i tjockt film och beläggningsfilmflöde.
Inläggstid: nov 24-2022