1. Definícia a funkcia zahusťovania
Dodatky, ktoré môžu významne zvýšiť viskozitu farieb na báze vody, sa nazývajú zahusťovadlá.
Zahusťovače zohrávajú dôležitú úlohu pri výrobe, skladovaní a konštrukcii povlakov.
Hlavnou funkciou zahusťovania je zvýšenie viskozity povlaku, aby sa splnili požiadavky rôznych štádií používania. Viskozita požadovaná povlakom v rôznych fázach je však iná. Napr.:
Počas procesu skladovania je žiaduce mať vysokú viskozitu, aby sa zabránilo usadeniu pigmentu;
Počas procesu výstavby je žiaduce mať miernu viskozitu, aby sa zabezpečilo, že farba má dobrú šikovnosť bez nadmerného zafarbenia farby;
Po výstavbe sa dúfa, že viskozita sa môže rýchlo vrátiť k vysokej viskozite po krátkom čase oneskorenia (proces vyrovnávania), aby sa zabránilo ochabnutiu.
Plynulosť vodných povlakov nie je NEWTONIAN.
Keď sa viskozita farby zníži so zvýšením šmykovej sily, nazýva sa pseudoplastická tekutina a väčšina farby je pseudoplastická tekutina.
Keď sa tokové správanie pseudoplastickej tekutiny súvisí s jej históriou, to znamená, že je závislá od času, nazýva sa tixotropná tekutina.
Pri výrobe povlakov sa často vedome snažíme urobiť nátery tixotropické, napríklad pridávanie prísad.
Ak je vhodná tixotropia povlaku, môže vyriešiť rozpory rôznych štádií povlaku a spĺňať technické potreby rôznych viskozity povlaku pri skladovaní, vyrovnaní konštrukcie a sušení.
Niektoré zahusťovadlá môžu farbu upevniť vysokou tixotropiou, takže má vyššiu viskozitu v pokoji alebo pri nízkej šmyku (napríklad skladovanie alebo preprava), aby sa zabránilo usadeniu farby v farbe. A pri vysokej šmykovej rýchlosti (napríklad procesu poťahovania) má nízku viskozitu, takže povlak má dostatočný prietok a vyrovnávanie.
Tixotropia predstavuje Tixotropic Index Ti a meraná viscometerom Brookfield.
Ti = viskozita (meraná pri 6R/min)/viskozita (meraná pri 60R/min)
2. Typy zahusťovadiel a ich účinky na vlastnosti povlaku
(1) Typy z hľadiska chemického zloženia sú zahusťovadlá rozdelené do dvoch kategórií: organické a anorganické.
Anorganické typy zahŕňajú bentonit, attapulgit, silikát hliníka horčíka, kremičitan horčík, atď., Organické typy, ako je metylcelulóza, hydroxyetylcelulóza, polyakrylát, polymetakrylát atď.
Z hľadiska vplyvu na reologické vlastnosti povlakov sú zahusťovadlá rozdelené na tixotropné zahusťovadlá a asociatívne zahusťovadlá. Pokiaľ ide o požiadavky na výkon, množstvo zahusťovadla by malo byť menšie a zahusťovací efekt je dobrý; Nie je ľahké erodovať enzýmami; Keď sa zmení hodnota teploty alebo pH systému, viskozita povlaku sa významne zníži a pigment a výplň sa nebudú vlouhovať. ; Dobrá stabilita úložiska; Dobrá zadržanie vody, žiadny zjavný penový jav a žiadne nepriaznivé účinky na výkon povlakového filmu.
① Cellulóza zahusťovadla
Cellulózové zahusťovače používané v povlakoch sú hlavne metylcelulóza, hydroxyetylcelulóza a hydroxypropylmetylcelulóza a druhá dva sa používajú častejšie.
Hydroxyetylcelulóza je produkt získaný nahradením hydroxylových skupín na glukózové jednotky prírodnej celulózy hydroxyetyl skupinami. Špecifikácie a modely výrobkov sa odlišujú hlavne podľa stupňa substitúcie a viskozity.
Odrody hydroxyetylcelulózy sa tiež delia na normálny typ rozpúšťania, rýchly typ disperzie a typ biologickej stability. Pokiaľ ide o metódu použitia, hydroxyetylcelulóza sa môže pridať v rôznych štádiách procesu výroby povlaku. Rýchlo disperzný typ sa môže pridať priamo vo forme suchého prášku. Hodnota pH systému pred pridaním by však mala byť nižšia ako 7, hlavne preto, že hydroxyetylcelulóza sa pomaly rozpúšťa pri nízkej hodnote pH a je dostatok času na infiltrovanie vody do vnútornej strany častíc a potom sa hodnota pH zvýši, aby sa jej rýchlo rozpustila. Zodpovedajúce kroky sa môžu použiť aj na prípravu určitej koncentrácie roztoku lepidla a pridanie do poťahového systému.
Hydroxypropylmetylcelulóza je produkt získaný nahradením hydroxylovej skupiny na glukózovej jednotke prírodnej celulózy s metoxy skupinou, zatiaľ čo druhá časť je nahradená hydroxypropylovou skupinou. Jeho zahusťovací účinok je v podstate rovnaký ako účinok hydroxyetylcelulózy. A je odolná voči enzymatickej degradácii, ale jeho rozpustnosť vo vode nie je taká dobrá ako pri hydroxyetylovej celulóze a pri zahrievaní má nevýhodu žľaby. Pre povrchovo ošetrenú hydroxypropylmetylcelulózu sa pri použití môže priamo pridať do vody. Po miešaní a disperze pridajte alkalické látky, ako je voda amoniaku, aby ste upravili hodnotu pH 8-9, a miešajte, kým sa úplne nerozpustí. Pre hydroxypropylmetylcelulózu bez povrchového ošetrenia môže byť pred použitím namočená a opuchnutá horúcim vodou nad 85 ° C a potom sa ochladí na teplotu miestnosti, potom sa miešajte studenou vodou alebo ľadovou vodou, aby sa úplne rozpustila.
②inorganický zahusťovadlo
Tento druh zahusťovadla je hlavne niektoré aktivované hlinené produkty, ako je bentonit, kremičitan hliník horečnatého, atď. Je charakterizovaný tým, že okrem zahusťovacieho účinku má tiež dobrý účinok suspenzie, môže zabrániť potopeniu a nebude mať vplyv na odolnosť proti vode poťahu. Po sušení a formovaní povlaku do filmu pôsobí ako výplň vo filme povlaku atď. Nepriaznivým faktorom je, že výrazne ovplyvní vyrovnávanie povlaku.
③ Syntetický zahusťovovač polyméru
Syntetické zahusťovadlá polyméru sa väčšinou používajú v akrylovom a polyuretáne (asociatívne zahusťovadlá). Akrylové zahusťovače sú väčšinou akrylové polyméry obsahujúce karboxylové skupiny. Vo vode s hodnotou pH 8-10 sa karboxylová skupina disociuje a opuchne; Ak je hodnota pH vyššia ako 10, rozpúšťa sa vo vode a stráca zahusťovací efekt, takže účinok zahusťovania je veľmi citlivý na hodnotu pH.
Zahusný mechanizmus zahusťovania akrylátu spočíva v tom, že jeho častice môžu byť adsorbované na povrchu latexových častíc v farbe a tvoria vrstvu potiahnutia po alkalickom opuche, čo zvyšuje objem latexových častíc, preráža Brownov pohyb častíc a zvyšuje viskozitu systému farby. ; Po druhé, opuch zahusťovadla zvyšuje viskozitu vo vodnej fáze.
(2) Vplyv zahusťovadla na vlastnosti povlaku
Účinok typu zahusťovadla na reologické vlastnosti povlaku je nasledujúci:
Keď sa zvyšuje množstvo zahusťovania, statická viskozita farby sa výrazne zvyšuje a trend zmeny viskozity je v podstate konzistentný, keď je vystavený vonkajšej šmykovej sile.
S účinkom zahusťovadla viskozita farby rýchlo klesá, keď je vystavená šmykovej sile, čo ukazuje pseudoplasticitu.
Použitím hydrofóbne modifikovaného zahusťovania celulózy (ako je EBS451FQ) pri vysokých šmykových rýchlostiach je viskozita stále vysoká, keď je množstvo veľké.
Pri použití asociatívnych polyuretánových zahusťovadiel (ako je WT105A), pri vysokých šmykových rýchlostiach je viskozita stále vysoká, keď je množstvo veľké.
Použitím akrylových zahusťovovačov (ako je ASE60), hoci statická viskozita rýchlo stúpa, keď je množstvo veľké, viskozita rýchlo klesá pri vyššej šmykovej rýchlosti.
3. Asociatívne zahusťovadlo
(1) zahusťovací mechanizmus
Celulózové éter a alkalické akrylové zahusťovadlá môžu iba zahusťovať vodnú fázu, ale nemajú žiadny zahusťovací účinok na iné komponenty vo vodnej farbe, ani nemôžu spôsobiť významnú interakciu medzi pigmentmi v farbe a časticami emulzie, takže reológia farby nemôže byť upravená.
Asociatívne zahusťovadlá sa vyznačujú tým, že okrem zahusťovania hydratáciou tiež zahusťujú spojenia medzi sebou, s dispergovanými časticami a s inými komponentmi v systéme. Toto združenie sa dissocial pri vysokých šmykových rýchlostiach a prehodnocuje sa pri nízkych šmykových rýchlostiach, čo umožňuje upraviť reológiu povlaku.
Zahryzujúcim mechanizmom asociatívneho zahusťovadla je, že jeho molekula je lineárny hydrofilný reťazec, polymérna zlúčenina s lipofilnými skupinami na oboch koncoch, to znamená, že má v štruktúre hydrofilné a hydrofóbne skupiny, takže má charakteristiky molekúl povrchovo aktívnej látky. povaha. Takéto molekuly zahustenia môžu nielen hydratovať a napučiavať na zahusťovanie vodnej fázy, ale tiež tvoria micely, keď koncentrácia jeho vodného roztoku presahuje určitú hodnotu. Miklé sa môžu spájať s polymérnymi časticami emulzie a pigmentovými časticami, ktoré adsorbované dispergáciou tvoria trojrozmernú sieťovú štruktúru a sú vzájomne prepojení a zapletení, aby sa zvýšila viskozita systému.
Dôležitejšie je, že tieto združenia sú v stave dynamickej rovnováhy a tie pridružené micely môžu upraviť svoje polohy, keď sú vystavené vonkajším silám, takže povlak má vlastnosti vyrovnávania. Okrem toho, pretože molekula má niekoľko micely, táto štruktúra znižuje tendenciu molekúl vody migrovať, a tak zvyšuje viskozitu vodnej fázy.
(2) Úloha v povlakoch
Väčšina asociatívnych zahusťovovačov sú polyuretány a ich relatívne molekulové hmotnosti sú medzi 103-104 rádmi, čo je o dva rády nižšie ako bežná kyselina polyakrylová a zahusťovače celulózy s relatívnymi molekulárnymi hmotnosťami medzi 105-106. V dôsledku nízkej molekulovej hmotnosti je efektívne zvýšenie objemu po hydratácii menšie, takže jeho krivka viskozity je plochejšia ako u neisociatívnych zahusťovadiel.
V dôsledku nízkej molekulovej hmotnosti asociatívneho zahusťovadla je jeho intermolekulárne zapletenie vo vodnej fáze obmedzený, takže jeho zahusťovací účinok na vodnú fázu nie je významný. V rozsahu nízkej šmykovej rýchlosti je konverzia asociácie medzi molekulami vyššia ako deštrukcia asociácie medzi molekulami, celý systém udržiava inherentný stav suspenzie a disperzie a viskozita je blízko viskozity disperzného média (voda). Preto asociatívne zahusťovadlo spôsobuje, že systém farieb na báze vody vykazuje nižšiu zjavnú viskozitu, keď je v oblasti nízkej šmykovej rýchlosti.
Associatívne zahusťovadlá zvyšujú potenciálnu energiu medzi molekulami v dôsledku súvislosti medzi časticami v dispergovanej fáze. Týmto spôsobom je potrebných viac energie na prelomenie spojenia medzi molekulami pri vysokých šmykových rýchlostiach a šmyková sila potrebná na dosiahnutie rovnakého šmykového kmeňa je tiež vyššia, takže systém vykazuje vyššiu šmykovú rýchlosť pri vysokých šmykových rýchlostiach. Zjavná viskozita. Vysoký viskozita s vysokou koliestvom a viskozita s nízkym poklesom sa môžu vyrovnať iba pre nedostatok bežných zahusťoviek v reologických vlastnostiach farby, to znamená, že tieto dve zahusťovadlá sa môžu použiť v kombinácii na úpravu plynulosti latexovej farby. Variabilný výkon, ktorý spĺňa komplexné požiadavky povlaku na hrubý film a tok filmu.
Čas príspevku: november-24-2022