1. Definició i funció d'espessidor
Els additius que poden augmentar significativament la viscositat de les pintures a base d'aigua s'anomenen espessidors.
Els espessidors tenen un paper important en la producció, emmagatzematge i construcció de recobriments.
La funció principal de l'espessidor és augmentar la viscositat del recobriment per satisfer els requisits de les diferents etapes d'ús. Tanmateix, la viscositat requerida pel recobriment en diferents etapes és diferent. Ex:
Durant el procés d'emmagatzematge, és desitjable tenir una alta viscositat per evitar que el pigment s'assenti;
Durant el procés de construcció, és desitjable tenir una viscositat moderada per garantir que la pintura tingui una bona capacitat de raspall sense taques de pintura excessives;
Després de la construcció, s'espera que la viscositat pugui tornar ràpidament a una viscositat elevada després d'un curt retard (procés d'anivellament) per evitar la flacciditat.
La fluïdesa dels recobriments a base d'aigua no és newtoniana.
Quan la viscositat de la pintura disminueix amb l'augment de la força de cisalla, s'anomena fluid pseudoplàstic i la major part de la pintura és un fluid pseudoplàstic.
Quan el comportament del flux d'un fluid pseudoplàstic està relacionat amb la seva història, és a dir, depèn del temps, s'anomena fluid tixotròpic.
Quan fabriquem recobriments, sovint intentem conscientment que els recobriments siguin tixotròpics, com ara afegir additius.
Quan la tixotropia del recobriment és adequada, pot resoldre les contradiccions de les diferents etapes del recobriment i satisfer les necessitats tècniques de les diferents viscositats del recobriment en les etapes d'emmagatzematge, anivellament de construcció i assecat.
Alguns espessidors poden dotar la pintura d'una alta tixotropia, de manera que tingui una viscositat més alta en repòs o amb una velocitat de cisalla baixa (com ara l'emmagatzematge o el transport), per evitar que el pigment de la pintura s'instal·li. I amb una alta velocitat de cisalla (com el procés de recobriment), té una viscositat baixa, de manera que el recobriment té un flux i una anivellació suficients.
La tixotropia es representa amb l'índex tixotròpic TI i es mesura pel viscosímetre Brookfield.
TI=viscositat (mesurada a 6 r/min)/viscositat (mesurada a 60 r/min)
2. Tipus d'espessidors i els seus efectes sobre les propietats del recobriment
(1) Tipus Pel que fa a la composició química, els espessidors es divideixen en dues categories: orgànics i inorgànics.
Els tipus inorgànics inclouen bentonita, attapulgita, silicat d'alumini i magnesi, silicat de liti magnesi, etc., tipus orgànics com la metilcel·lulosa, hidroxietilcel·lulosa, poliacrilat, polimetacrilat, àcid acrílic o metil Homopolímer o copolímer acrílic i poliuretà, etc.
Des de la perspectiva de la influència en les propietats reològiques dels recobriments, els espessidors es divideixen en espessidors tixotròpics i espessidors associatius. Pel que fa als requisits de rendiment, la quantitat d'espessidor hauria de ser menor i l'efecte espessidor és bo; no és fàcil ser erosionat pels enzims; quan canvia la temperatura o el valor de pH del sistema, la viscositat del recobriment no es reduirà significativament i el pigment i el farciment no es flocularan. ; Bona estabilitat d'emmagatzematge; bona retenció d'aigua, cap fenomen d'escuma evident i sense efectes adversos sobre el rendiment de la pel·lícula de recobriment.
① Espessidor de cel·lulosa
Els espessidors de cel·lulosa utilitzats en els recobriments són principalment metilcel·lulosa, hidroxietilcel·lulosa i hidroxipropilmetilcel·lulosa, i els dos últims s'utilitzen més habitualment.
La hidroxietil cel·lulosa és un producte que s'obté substituint els grups hidroxil de les unitats de glucosa de la cel·lulosa natural per grups hidroxietil. Les especificacions i models dels productes es distingeixen principalment segons el grau de substitució i la viscositat.
Les varietats d'hidroxietilcel·lulosa també es divideixen en tipus de dissolució normal, tipus de dispersió ràpida i tipus d'estabilitat biològica. Pel que fa al mètode d'ús, es pot afegir hidroxietilcel·lulosa en diferents etapes del procés de producció del recobriment. El tipus de dispersió ràpida es pot afegir directament en forma de pols seca. Tanmateix, el valor de pH del sistema abans d'afegir hauria de ser inferior a 7, principalment perquè la hidroxietil cel·lulosa es dissol lentament a un valor de pH baix i hi ha temps suficient perquè l'aigua s'infiltri a l'interior de les partícules i, a continuació, s'augmenta el valor de pH perquè es dissolgui ràpidament. Els passos corresponents també es poden utilitzar per preparar una certa concentració de solució de cola i afegir-la al sistema de recobriment.
Hidroxipropil metilcel·lulosaés un producte obtingut substituint el grup hidroxil de la unitat de glucosa de la cel·lulosa natural per un grup metoxi, mentre que l'altra part es substitueix per un grup hidroxipropil. El seu efecte espessidor és bàsicament el mateix que el de la hidroxietil cel·lulosa. I és resistent a la degradació enzimàtica, però la seva solubilitat en aigua no és tan bona com la de la hidroxietil cel·lulosa i té l'inconvenient de gelificar quan s'escalfa. Per a la hidroxipropil metilcel·lulosa tractada a la superfície, es pot afegir directament a l'aigua quan s'utilitza. Després d'agitar i dispersar, afegiu substàncies alcalines com l'aigua d'amoníac per ajustar el valor del pH a 8-9 i remeneu fins que es dissolgui completament. Per a la hidroxipropil metilcel·lulosa sense tractament superficial, es pot remullar i inflar amb aigua calenta per sobre dels 85 ° C abans d'utilitzar-la, i després refredar-la a temperatura ambient, després agitar-la amb aigua freda o aigua gelada per dissoldre-la completament.
② Espessidor inorgànic
Aquest tipus d'espessidor són principalment alguns productes d'argila activada, com ara bentonita, argila de silicat d'alumini de magnesi, etc. Es caracteritza perquè, a més de l'efecte espessidor, també té un bon efecte de suspensió, pot evitar l'enfonsament i no afectarà la resistència a l'aigua del recobriment. Després que el recobriment s'assequi i es converteix en una pel·lícula, actua com a farciment a la pel·lícula de recobriment, etc. El factor desfavorable és que afectarà significativament l'anivellament del recobriment.
③ Espessidor de polímer sintètic
Els espessidors de polímers sintètics s'utilitzen principalment en acrílics i poliuretà (espessidors associats). Els espessidors acrílics són majoritàriament polímers acrílics que contenen grups carboxil. En aigua amb un valor de pH de 8-10, el grup carboxil es dissocia i s'infla; quan el valor del pH és superior a 10, es dissol en aigua i perd l'efecte espessidor, de manera que l'efecte espessidor és molt sensible al valor del pH.
El mecanisme d'engrossiment de l'espessidor d'acrilat és que les seves partícules es poden adsorbir a la superfície de les partícules de làtex de la pintura i formar una capa de recobriment després de la inflor alcalina, que augmenta el volum de les partícules de làtex, dificulta el moviment brownià de les partícules i augmenta la viscositat del sistema de pintura. ; En segon lloc, l'inflor de l'espessidor augmenta la viscositat de la fase aquosa.
(2) Influència de l'espessidor en les propietats del recobriment
L'efecte del tipus d'espessidor sobre les propietats reològiques del recobriment és el següent:
Quan augmenta la quantitat d'espessidor, la viscositat estàtica de la pintura augmenta significativament i la tendència de canvi de viscositat és bàsicament consistent quan se sotmet a una força de cisalla externa.
Amb l'efecte d'espessidor, la viscositat de la pintura cau ràpidament quan està sotmesa a força de cisalla, mostrant pseudoplasticitat.
Utilitzant un espessidor de cel·lulosa modificat hidrofòbic (com EBS451FQ), a altes velocitats de cisalla, la viscositat encara és alta quan la quantitat és gran.
Utilitzant espessidors de poliuretà associatius (com ara WT105A), a altes velocitats de cisalla, la viscositat encara és alta quan la quantitat és gran.
Utilitzant espessidors acrílics (com ara ASE60), encara que la viscositat estàtica augmenta ràpidament quan la quantitat és gran, la viscositat disminueix ràpidament a una velocitat de cisalla més alta.
3. Espessidor associatiu
(1) mecanisme d'engrossiment
L'èter de cel·lulosa i els espessidors acrílics inflables amb àlcali només poden espessir la fase d'aigua, però no tenen cap efecte espessidor sobre altres components de la pintura a base d'aigua, ni poden causar una interacció significativa entre els pigments de la pintura i les partícules de l'emulsió, de manera que la reologia de la pintura no es pot ajustar.
Els espessidors associatius es caracteritzen perquè, a més d'engrossir-se per hidratació, també s'espesseixen per associacions entre ells, amb partícules disperses i amb altres components del sistema. Aquesta associació es dissocia a altes velocitats de cisalla i es torna a associar a baixes velocitats de cisalla, permetent ajustar la reologia del recobriment.
El mecanisme d'engrossiment de l'espessidor associatiu és que la seva molècula és una cadena hidròfila lineal, un compost polimèric amb grups lipòfils als dos extrems, és a dir, té grups hidròfils i hidròfobs a l'estructura, per la qual cosa té les característiques de les molècules de tensioactiu. natura. Aquestes molècules espessidores no només poden hidratar-se i inflar-se per espessir la fase aquosa, sinó que també poden formar micel·les quan la concentració de la seva solució aquosa supera un cert valor. Les micel·les es poden associar amb les partícules de polímer de l'emulsió i les partícules de pigment que han adsorbit el dispersant per formar una estructura de xarxa tridimensional, i estan interconnectades i enredades per augmentar la viscositat del sistema.
El més important és que aquestes associacions es troben en un estat d'equilibri dinàmic, i les micel·les associades poden ajustar la seva posició quan estan sotmeses a forces externes, de manera que el recobriment tingui propietats d'anivellament. A més, com que la molècula té diverses micel·les, aquesta estructura redueix la tendència de les molècules d'aigua a migrar i augmenta així la viscositat de la fase aquosa.
(2) El paper en els recobriments
La majoria dels espessidors associatius són poliuretans, i els seus pesos moleculars relatius es troben entre 103 i 104 ordres de magnitud, dos ordres de magnitud inferiors als espessidors ordinaris d'àcid poliacrílic i cel·lulosa amb pesos moleculars relatius entre 105 i 106. A causa del baix pes molecular, l'augment de volum efectiu després de la hidratació és menor, de manera que la seva corba de viscositat és més plana que la dels espessidors no associats.
A causa del baix pes molecular de l'espessidor associatiu, el seu enredament intermolecular a la fase aquosa és limitat, de manera que el seu efecte espessidor sobre la fase aquosa no és significatiu. En el rang de velocitat de cisalla baixa, la conversió d'associació entre molècules és més que la destrucció d'associació entre molècules, tot el sistema manté un estat de suspensió i dispersió inherents i la viscositat és propera a la viscositat del medi de dispersió (aigua). Per tant, l'espessidor associatiu fa que el sistema de pintura a base d'aigua mostri una viscositat aparent més baixa quan es troba a la regió de baixa velocitat de cisalla.
Els espessidors associatius augmenten l'energia potencial entre molècules a causa de l'associació entre partícules en la fase dispersa. D'aquesta manera, es necessita més energia per trencar l'associació entre molècules a altes velocitats de cisalla, i la força de cisalla necessària per aconseguir la mateixa tensió de cisalla també és més gran, de manera que el sistema presenta una velocitat de cisalla més alta a velocitats de cisalla elevades. Viscositat aparent. La viscositat d'alta cisalla més alta i la menor viscositat de cisalla baixa només poden compensar la manca d'espessidors comuns en les propietats reològiques de la pintura, és a dir, els dos espessidors es poden utilitzar en combinació per ajustar la fluïdesa de la pintura de làtex. Rendiment variable, per satisfer els requisits integrals de recobriment en pel·lícula gruixuda i flux de pel·lícula de recobriment.
Hora de publicació: 28-abril-2024