1. Definice a funkce zahušťovadla
Aditiva, která mohou výrazně zvýšit viskozitu vodou ředitelných barev, se nazývají zahušťovadla.
Zahušťovadla hrají důležitou roli při výrobě, skladování a konstrukci nátěrů.
Hlavní funkcí zahušťovadla je zvýšení viskozity nátěru, aby vyhovoval požadavkům různých fází použití. Viskozita vyžadovaná povlakem v různých fázích je však různá. Např:
Během procesu skladování je žádoucí mít vysokou viskozitu, aby se zabránilo usazování pigmentu;
Během stavebního procesu je žádoucí mít mírnou viskozitu, aby se zajistilo, že barva bude dobře nanášena štětcem bez nadměrného zašpinění barvy;
Po zhotovení se předpokládá, že se viskozita může po krátkém časovém zpoždění (proces vyrovnání) rychle vrátit na vysokou viskozitu, aby se zabránilo prohýbání.
Tekutost vodou ředitelných nátěrů není newtonovská.
Když viskozita barvy klesá s rostoucí smykovou silou, nazývá se pseudoplastická kapalina a většina barvy je pseudoplastická kapalina.
Když chování toku pseudoplastické tekutiny souvisí s její historií, to znamená, že je závislé na čase, nazývá se tixotropní tekutina.
Při výrobě nátěrů se často vědomě snažíme, aby nátěry byly tixotropní, například přidáváním přísad.
Když je tixotropie povlaku vhodná, může vyřešit rozpory různých fází povlaku a vyhovět technickým potřebám různé viskozity povlaku ve fázi skladování, stavebního vyrovnávání a sušení.
Některá zahušťovadla mohou nátěru dodat vysokou tixotropii, takže má vyšší viskozitu v klidu nebo při nízké smykové rychlosti (jako je skladování nebo přeprava), aby se zabránilo usazování pigmentu v nátěru. A při vysoké smykové rychlosti (jako je proces potahování) má nízkou viskozitu, takže povlak má dostatečnou tekutost a vyrovnávání.
Tixotropie je reprezentována tixotropním indexem TI a měřena Brookfieldovým viskozimetrem.
TI = viskozita (měřeno při 6 ot./min)/viskozita (měřeno při 60 ot./min.)
2. Druhy zahušťovadel a jejich vliv na vlastnosti povlaků
(1) Typy Z hlediska chemického složení se zahušťovadla dělí do dvou kategorií: organická a anorganická.
Anorganické typy zahrnují bentonit, attapulgit, křemičitan hlinito-hořečnatý, křemičitan lithno-hořečnatý atd., organické typy, jako je methylcelulóza, hydroxyethylcelulóza, polyakrylát, polymethakrylát, kyselina akrylová nebo methylakrylový homopolymer nebo kopolymer a polyuretan atd.
Z hlediska vlivu na reologické vlastnosti nátěrů se zahušťovadla dělí na tixotropní zahušťovadla a asociativní zahušťovadla. Pokud jde o požadavky na výkon, množství zahušťovadla by mělo být menší a zahušťovací účinek je dobrý; není snadné být erodován enzymy; při změně teploty nebo hodnoty pH systému se viskozita nátěru výrazně nesníží a pigment a plnivo se nevyvločkují. ; Dobrá stabilita při skladování; dobrá retence vody, žádný zjevný jev pěnění a žádné nepříznivé účinky na vlastnosti nátěrového filmu.
①Zahušťovadlo celulózy
Celulózová zahušťovadla používaná v nátěrech jsou hlavně methylcelulóza, hydroxyethylcelulóza a hydroxypropylmethylcelulóza, přičemž posledně jmenované dvě se používají častěji.
Hydroxyethylcelulóza je produkt získaný nahrazením hydroxylových skupin na glukózových jednotkách přírodní celulózy hydroxyethylovými skupinami. Specifikace a modely produktů se rozlišují především podle stupně substituce a viskozity.
Odrůdy hydroxyethylcelulózy se také dělí na typ normálního rozpouštění, typ rychlé disperze a typ biologické stability. Pokud jde o způsob použití, hydroxyethylcelulózu lze přidávat v různých fázích procesu výroby povlaku. Rychle dispergující typ lze přidat přímo ve formě suchého prášku. Hodnota pH systému před přidáním by však měla být nižší než 7, hlavně proto, že se hydroxyethylcelulóza při nízké hodnotě pH rozpouští pomalu a je dostatek času na to, aby voda pronikla dovnitř částic, a poté se hodnota pH zvýší, aby se rychle rozpouštěla. Odpovídající kroky lze také použít k přípravě určité koncentrace roztoku lepidla a jeho přidání do nátěrového systému.
Hydroxypropylmethylcelulózaje produkt získaný nahrazením hydroxylové skupiny na glukózové jednotce přírodní celulózy methoxyskupinou, přičemž druhá část je nahrazena hydroxypropylovou skupinou. Jeho zahušťující 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 gelovatění při zahřívání. Pro povrchově upravenou hydroxypropylmethylcelulózu ji lze při použití přímo přidat do vody. Po promíchání a dispergování přidejte alkalické látky, jako je čpavková voda, aby se hodnota pH upravila na 8-9, a míchejte, dokud se úplně nerozpustí. V případě hydroxypropylmethylcelulózy bez povrchové úpravy ji lze před použitím namočit a nabobtnat horkou vodou nad 85 °C a poté zchladit na pokojovou teplotu, poté promíchat se studenou vodou nebo ledovou vodou, aby se úplně rozpustila.
②Anorganické zahušťovadlo
Tímto druhem zahušťovadla jsou především některé aktivované jílové produkty, jako je bentonit, křemičitan hořečnato-hlinitý jíl atd. Vyznačuje se tím, že kromě zahušťovacího účinku má také dobrý suspenzní účinek, může zabránit potopení a neovlivní odolnost nátěru proti vodě. Nátěr po zaschnutí a vytvarování do filmu působí jako plnivo v nátěrovém filmu apod. Nepříznivým faktorem je, že výrazně ovlivní vyrovnání nátěru.
③ Zahušťovadlo ze syntetického polymeru
Syntetická polymerní zahušťovadla se většinou používají v akrylu a polyuretanu (asociativní zahušťovadla). Akrylová zahušťovadla jsou většinou akrylové polymery obsahující karboxylové skupiny. Ve vodě s hodnotou pH 8-10 se karboxylová skupina disociuje a nabobtná; když je hodnota pH větší než 10, rozpouští se ve vodě a ztrácí zahušťovací účinek, takže zahušťovací účinek je velmi citlivý na hodnotu pH.
Mechanismus zahušťování akrylátového zahušťovadla spočívá v tom, že jeho částice se mohou adsorbovat na povrchu latexových částic v nátěru a po alkalickém bobtnání vytvořit povlakovou vrstvu, která zvyšuje objem latexových částic, brání Brownovu pohybu částic a zvyšuje viskozitu nátěrového systému. ; Za druhé, bobtnání zahušťovadla zvyšuje viskozitu vodné fáze.
(2) Vliv zahušťovadla na vlastnosti povlaku
Vliv typu zahušťovadla na reologické vlastnosti povlaku je následující:
Když se množství zahušťovadla zvýší, statická viskozita barvy se výrazně zvýší a trend změny viskozity je v zásadě konzistentní, když je vystavena vnější smykové síle.
S účinkem zahušťovadla viskozita barvy rychle klesá, když je vystavena smykové síle, což vykazuje pseudoplasticitu.
Při použití hydrofobně modifikovaného celulózového zahušťovadla (jako je EBS451FQ) při vysokých smykových rychlostech je viskozita stále vysoká, i když je množství velké.
Při použití asociativních polyuretanových zahušťovadel (jako je WT105A) při vysokých smykových rychlostech je viskozita stále vysoká, i když je množství velké.
Při použití akrylových zahušťovadel (jako je ASE60), ačkoli statická viskozita rychle stoupá, když je množství velké, viskozita rychle klesá při vyšší smykové rychlosti.
3. Asociativní zahušťovadlo
(1) zahušťovací mechanismus
Éter celulózy a akrylová zahušťovadla bobtnající v alkáliích mohou pouze zahušťovat vodní fázi, ale nemají žádný zahušťovací účinek na ostatní složky barvy na vodní bázi, ani nemohou způsobit výraznou interakci mezi pigmenty v barvě a částicemi emulze, takže nelze upravit reologii barvy.
Asociativní zahušťovadla se vyznačují tím, že kromě zahušťování prostřednictvím hydratace také zahušťují prostřednictvím asociací mezi sebou, s dispergovanými částicemi a s dalšími složkami v systému. Tato asociace se rozpojuje při vysokých smykových rychlostech a znovu asociuje při nízkých smykových rychlostech, což umožňuje úpravu reologie povlaku.
Mechanismus zahušťování asociativního zahušťovadla spočívá v tom, že jeho molekula je lineární hydrofilní řetězec, polymerní sloučenina s lipofilními skupinami na obou koncích, to znamená, že má ve struktuře hydrofilní a hydrofobní skupiny, takže má vlastnosti molekul povrchově aktivní látky. příroda. Takové molekuly zahušťovadla mohou nejen hydratovat a bobtnat za účelem zahuštění vodní fáze, ale také vytvářet micely, když koncentrace jejich vodného roztoku překročí určitou hodnotu. Micely se mohou sdružovat s polymerními částicemi emulze a pigmentovými částicemi, které adsorbovaly dispergační činidlo za vzniku trojrozměrné síťové struktury, a jsou vzájemně propojeny a zapleteny, aby se zvýšila viskozita systému.
Důležitější je, že tyto asociace jsou ve stavu dynamické rovnováhy a tyto asociované micely mohou upravit svou polohu, když jsou vystaveny vnějším silám, takže povlak má vyrovnávací vlastnosti. Navíc, protože molekula má několik micel, tato struktura snižuje tendenci molekul vody migrovat a tím zvyšuje viskozitu vodné fáze.
(2) Role v nátěrech
Většina asociativních zahušťovadel jsou polyuretany a jejich relativní molekulové hmotnosti jsou mezi 103-104 řády, o dva řády nižší než běžná polyakrylová kyselina a celulózová zahušťovadla s relativní molekulovou hmotností mezi 105-106. Díky nízké molekulové hmotnosti je efektivní nárůst objemu po hydrataci menší, takže jeho křivka viskozity je plošší než u neasociativních zahušťovadel.
Vzhledem k nízké molekulové hmotnosti asociativního zahušťovadla je omezeno jeho mezimolekulární zapletení ve vodní fázi, takže jeho zahušťovací účinek na vodní fázi není významný. V oblasti nízké smykové rychlosti je asociační konverze mezi molekulami více než asociační destrukce mezi molekulami, celý systém si udržuje inherentní suspenzní a disperzní stav a viskozita je blízká viskozitě disperzního média (vody). Proto asociativní zahušťovadlo způsobuje, že nátěrový systém na vodní bázi vykazuje nižší zdánlivou viskozitu, když je v oblasti nízké smykové rychlosti.
Asociativní zahušťovadla zvyšují potenciální energii mezi molekulami díky asociaci mezi částicemi v dispergované fázi. Tímto způsobem je potřeba více energie k přerušení spojení 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 vysokých smykových rychlostech. Zdánlivá viskozita. Vyšší viskozita při vysokém střihu a nižší viskozita při nízkém střihu mohou pouze nahradit nedostatek běžných zahušťovadel v reologických vlastnostech barvy, to znamená, že obě zahušťovadla lze použít v kombinaci k úpravě tekutosti latexové barvy. Variabilní výkon pro splnění komplexních požadavků na nanášení do silného filmu a toku nátěrového filmu.
Čas odeslání: 28. dubna 2024