1. Definice a funkce zahušťovače
Přísady, které mohou významně zvýšit viskozitu barev na bázi vody, se nazývají zahušťovače.
Zahušťovače hrají důležitou roli při výrobě, skladování a konstrukci povlaků.
Hlavní funkcí zahušťovače je zvýšit viskozitu povlaku tak, aby splňovala požadavky různých fází používání. Viskozita vyžadovaná povlakem v různých stádiích je však jiná. Např:
Během procesu skladování je žádoucí mít vysokou viskozitu, aby se zabránilo usazování pigmentu;
Během konstrukčního procesu je žádoucí mít mírnou viskozitu, aby se zajistilo, že barva má dobrou kartáčování bez nadměrného barvení barvy;
Po konstrukci se doufá, že se viskozita může po krátkém časovém zpoždění (proces vyrovnávání) rychle vrátit k vysoké viskozitě, aby se zabránilo ochabnutí.
Tekulost vodovodních povlaků je newtoniánské.
Když se viskozita barvy snižuje se zvýšením smykové síly, nazývá se pseudoplastickou tekutinou a většina barvy je pseudoplastická tekutina.
Když je průtokové chování pseudoplastické tekutiny spojeno s jeho historií, tj. Je časově závislé, nazývá se thixotropní tekutina.
Při výrobních povlacích se často vědomě snažíme vytvořit povlaky thixotropní, jako je přidání aditiv.
Pokud je thixotropie povlaku vhodná, může vyřešit rozpory různých fází povlaku a splňovat technické potřeby různé viskozity povlaku v skladování, vyrovnání konstrukce a fází sušení.
Některá zahušťovače mohou nasadit barvu vysokou thixotropií, takže má vyšší viskozitu v klidu nebo při nízkém smykovém rychlosti (jako je skladování nebo přeprava), aby se zabránilo usazování pigmentu v barvě. A při vysoké rychlosti smyku (jako je proces povlaku) má nízkou viskozitu, takže povlak má dostatečný průtok a vyrovnání.
Thixotropy je reprezentována thixotropickým indexem Ti a měřena Brookfield Viscometer.
Ti = viskozita (měřeno 6r/min)/viskozita (měřeno při 60r/min)
2. Druhy zahušťování a jejich účinky na vlastnosti povlaku
(1) Typy z hlediska chemického složení jsou zahušťovače rozděleny do dvou kategorií: organický a anorganický.
Mezi anorganické typy patří bentonit, attapulgitu, křemičitan hliníku hořčíku, křemičitan lithia magnezia atd., Organické typy, jako je methylcelulóza, hydroxyethyllulóza, polyakrylát, polymethakrylát, kyselina akrylová nebo methylakrylová homopolym nebo kopolymer a polyuretan atd. Atd.
Z pohledu vlivu na reologické vlastnosti povlaků jsou zahušťovače rozděleny na thixotropní zahušťovače a asociativní zahušťovače. Pokud jde o požadavky na výkon, mělo by být množství zahušťování menší a účinek zesílení je dobrý; Není snadné erodovat enzymy; Když se změní teplota nebo hodnota pH systému, nebude viskozita povlaku výrazně snížena a pigment a plnič nebudou flokulováni. ;; Dobrá stabilita skladování; Dobrá retence vody, žádný zřejmý pěnový jev a žádné nepříznivé účinky na výkon potahovacího filmu.
①Cellulózová zahušťovače
Zahřbeky celulózy používané v povlacích jsou hlavně methylcelulóza, hydroxyethylcelulóza a hydroxypropylmethylcelulóza a poslední dva se běžně používají.
Hydroxyethylcelulóza je produkt získaný nahrazením hydroxylových skupin na glukózových jednotkách přirozené celulózy hydroxyethylovými skupinami. Specifikace a modely produktů se rozlišují hlavně podle stupně substituce a viskozity.
Odrůdy hydroxyethylcelulózy jsou také rozděleny do normálního typu rozpouštění, typu rychlé disperze a typu biologické stability. Pokud jde o způsob použití, může být hydroxyethylcelulóza přidána v různých fázích výrobního procesu povlaku. Rychlý disperzní typ lze přidat přímo ve formě suchého prášku. Hodnota pH systému před přidáním by však měla být menší než 7, hlavně proto, že hydroxyethylcelulóza se rozpouští pomalu při nízké hodnotě pH a je dostatek času na to, aby se voda infiltrovala dovnitř částic, a poté se hodnota pH zvýší, aby se rychle rozpustila. Odpovídající kroky lze také použít k přípravě určité koncentrace roztoku lepidla a přidat jej do povlakového systému.
Hydroxypropylmethylcelulóza je produkt získaný nahrazením hydroxylové skupiny na glukózové jednotce přirozené celulózy methoxy skupinou, zatímco druhá část je nahrazena hydroxypropylovou skupinou. Jeho zhušťovací účinek je v podstatě stejný jako u hydroxyethylcelulózy. A je odolný vůči enzymatické degradaci, ale jeho rozpustnost ve vodě není tak dobrá jako u hydroxyethylcelulózy a má nevýhodu gelingu při zahřátí. U povrchově ošetřené hydroxypropylmethylcelulózy může být při použití přímo přidána do vody. Po míchání a dispergaci přidejte alkalické látky, jako je voda amoniaku, aby se upravte hodnotu pH na 8-9, a míchejte, dokud se zcela nerozpustí. Pro hydroxypropylmethylcelulózu bez úpravy povrchu může být před použitím namočena a obobtená horkou vodou nad 85 ° C a poté se ochladí na teplotu místnosti, poté se míchá studenou vodou nebo ledovou vodou, aby ji plně rozpustila.
②inorganické zahušťování
Tento druh zahušťování je hlavně některé aktivované hliněné výrobky, jako je bentonit, křemičitan z hořčíku hliníku atd., Je charakterizován v tom, že kromě zahušťovacího účinku má také dobrý účinek zavěšení, může zabránit potopení a neovlivní se odolnost proti vodě. Poté, co je povlak suší a vytvoří se do filmu, působí jako plnivo ve filmu potahování atd. Nepříznivým faktorem je, že to výrazně ovlivní vyrovnávání povlaku.
③ Syntetický zahušťovadlo polymeru
Syntetické zahušťování polymeru se většinou používají v akrylovém a polyuretanu (asociativní zahušťovače). Akrylové zahušťování jsou většinou akrylové polymery obsahující karboxylové skupiny. Ve vodě s hodnotou pH 8-10 se karboxylová skupina disociuje a zdobuje; Když je hodnota pH větší než 10, rozpustí se ve vodě a ztrácí zhušťovací účinek, takže zahušťovací účinek je velmi citlivý na hodnotu pH.
Mechanismus zahušťování akrylátu zahušťovače je, že jeho částice mohou být adsorbovány na povrchu latexových částic v barvě a po alkalickém otoku tvoří vrstvu povlaku, což zvyšuje objem částic latexu, brání Brownijskému pohybu částic a zvyšuje viskozitu systému barvy. ;; Za druhé, otok zhušťovače zvyšuje viskozitu vodní fáze.
(2) Vliv zahušťování na vlastnosti povlaku
Účinek typu zahušťování na reologické vlastnosti povlaku je následující:
Když se množství zahušťovače zvýší, statická viskozita barvy se výrazně zvyšuje a trend změny viskozity je v podstatě konzistentní, když je podroben vnější smykové síle.
S účinkem zahušťovače klesá viskozita barvy, když je podrobena smykové síle, což vykazuje pseudoplasticitu.
Použitím hydrofobně modifikovaného zahušťování celulózy (jako je EBS451FQ), při vysoké rychlosti smyku, je viskozita stále vysoká, když je množství velké.
Použitím asociativních polyuretanových zahušťovačů (jako je WT105A), při vysokých smykových rychlostech, je viskozita stále vysoká, když je množství velké.
Použitím akrylových zahušťování (jako je ASE60), ačkoli statická viskozita rychle stoupá, když je množství velké, viskozita rychle klesá při vyšší rychlosti smyku.
3. asociativní zahušťovače
(1) Mechanismus zahušťování
Celulózový ether a alkalické sklizeň a akrylové zahušťovače mohou zahušťovat pouze vodní fázi, ale nemají žádný zahušťovací účinek na jiné složky v barvě na bázi vody, ani nemohou způsobit významnou interakci mezi pigmenty v barvě a částicemi emulze, takže reologii barvy nelze upravit.
Asociativní zahušťovače jsou charakterizovány v tom, že kromě zesílení hydratací také zahušťují asociace mezi sebou, s rozptýlenými částicemi a dalšími složkami v systému. Tato asociace se disocituje při vysokých smykových rychlostech a znovu se asocituje při nízkých smykových rychlostech, což umožňuje upravit reologii povlaku.
Mechanismus zesílení asociativního zahušťování je, že jeho molekula je lineární hydrofilní řetězec, polymerní sloučenina s lipofilními skupinami na obou koncích, tj. Má hydrofilní a hydrofobní skupiny ve struktuře, takže má vlastnosti molekul povrchově aktivních látek. příroda. Takové molekuly zahušťovače mohou nejen hydratovat a bobtnat, aby se zahušťovaly vodní fázi, ale také vytvářejí micely, když koncentrace jeho vodného roztoku překročí určitou hodnotu. Micely se mohou spojit s polymerními částicemi emulze a pigmentových částic, které adsorbovaly disperzivu, aby vytvořily trojrozměrnou síťovou strukturu, a jsou propojeny a zapleteny ke zvýšení viskozity systému.
Důležitější je, že tyto asociace jsou ve stavu dynamické rovnováhy a ty související micely mohou upravit své pozice, když jsou podrobeny vnějším silám, takže povlak má vyrovnávací vlastnosti. Kromě toho, protože molekula má několik micel, tato struktura snižuje tendenci molekul vody k migraci a zvyšuje tak viskozitu vodné fáze.
(2) Role v povlacích
Většina asociativních zahušťovačů jsou polyuretany a jejich relativní molekulové hmotnosti jsou mezi 103-104 řádovými řády, což je o dva řády nižší než běžné zahušťové kyseliny polyakrylové a celulózy s relativní molekulovou hmotností mezi 105-106. Vzhledem k nízké molekulové hmotnosti je efektivní vzrůstach po hydrataci menší, takže jeho křivka viskozity je lichotivější než u ne asociativních zahušťovačů.
Vzhledem k nízké molekulové hmotnosti asociativního zahušťování je jeho mezimolekulární zapletení ve vodní fázi omezeno, takže jeho zesílení na vodní fázi není významný. V rozmezí nízké smykové rychlosti je přeměna asociace mezi molekulami více než ničení asociace mezi molekulami, celý systém udržuje vlastní suspenzi a disperzní stav a viskozita je blízko viskozity disperzního média (voda). Proto asociativní zahušťovač způsobuje, že systém na bázi vody vykazuje nižší zjevnou viskozitu, když je v oblasti nízké smykové rychlosti.
Asociativní zahušťovače zvyšují potenciální energii mezi molekulami v důsledku asociace mezi částicemi v dispergované fázi. Tímto způsobem je zapotřebí více energie k přerušení asociace mezi molekulami při vysokých smykových rychlostech a smyková síla potřebná k dosažení stejného smykového napětí je také větší, takže systém vykazuje vyšší smykovou rychlost při vysoké rychlosti smyku. Zjevná viskozita. Vyšší viskozita s vysokým střihem a nižší viskozita s nízkým střihem může jen vyrovnat nedostatek běžných zahušťovačů v reologických vlastnostech barvy, tj. Dva zahušťovače mohou být použity v kombinaci k úpravě tekutosti latexové barvy. Variabilní výkon, aby splňoval komplexní požadavky povlaku do silného filmu a toku potahování.
Čas příspěvku:-24-2022