1. Definition og funktion af fortykningsmiddel
Tilsætningsstoffer, der markant kan øge viskositeten af vandbaserede malinger, kaldes fortykningsmidler.
Fortykningsmidler spiller en vigtig rolle i produktion, opbevaring og konstruktion af belægninger.
Fortykningsmidlets hovedfunktion er at øge belægningens viskositet for at opfylde kravene i forskellige brugsstadier. Imidlertid er den viskositet, der kræves af belægningen på forskellige stadier, forskellig. F.eks.:
Under lagringsprocessen er det ønskeligt at have en høj viskositet for at forhindre pigmentet i at bundfælde sig;
Under byggeprocessen er det ønskeligt at have en moderat viskositet for at sikre, at malingen har en god penselbarhed uden overdreven farvepletter;
Efter konstruktion er det håbet, at viskositeten hurtigt kan vende tilbage til en høj viskositet efter en kort tidsforsinkelse (nivelleringsproces) for at forhindre nedbøjning.
Flydigheden af vandbårne belægninger er ikke-newtonsk.
Når malingens viskositet falder med forøgelsen af forskydningskraften, kaldes det en pseudoplastisk væske, og det meste af malingen er en pseudoplastisk væske.
Når strømningsadfærden af en pseudoplastisk væske er relateret til dens historie, dvs. den er tidsafhængig, kaldes den en tixotrop væske.
Ved fremstilling af belægninger forsøger vi ofte bevidst at gøre belægningerne tixotrope, såsom tilsætning af additiver.
Når thixotropien af belægningen er passende, kan den løse modsætningerne i de forskellige stadier af belægningen og imødekomme de tekniske behov for belægningens forskellige viskositet i opbevarings-, konstruktionsudjævnings- og tørringsstadierne.
Nogle fortykningsmidler kan give malingen høj thixotropi, så den har en højere viskositet i hvile eller ved en lav forskydningshastighed (såsom opbevaring eller transport), for at forhindre pigmentet i malingen i at sætte sig. Og under høj forskydningshastighed (såsom belægningsproces) har den lav viskositet, så belægningen har tilstrækkelig flow og udjævning.
Thixotropi er repræsenteret ved thixotropisk indeks TI og målt ved Brookfield viskosimeter.
TI = viskositet (målt ved 6 r/min)/viskositet (målt ved 60 r/min)
2. Typer af fortykningsmidler og deres indvirkning på belægningsegenskaber
(1) Typer Med hensyn til kemisk sammensætning er fortykningsmidler opdelt i to kategorier: organiske og uorganiske.
Uorganiske typer omfatter bentonit, attapulgit, aluminiummagnesiumsilikat, lithiummagnesiumsilicat osv., organiske typer såsom methylcellulose, hydroxyethylcellulose, polyacrylat, polymethacrylat, akrylsyre eller methyl Akrylhomopolymer eller copolymer og polyurethan osv.
Fra perspektivet af indflydelsen på de rheologiske egenskaber af belægninger er fortykningsmidler opdelt i tixotrope fortykningsmidler og associative fortykningsmidler. Med hensyn til ydeevnekrav bør mængden af fortykningsmiddel være mindre, og fortykkelseseffekten er god; det er ikke let at blive udhulet af enzymer; når systemets temperatur eller pH-værdi ændres, vil belægningens viskositet ikke blive væsentligt reduceret, og pigmentet og fyldstoffet vil ikke flokkuleres. ; God opbevaringsstabilitet; god vandretention, intet tydeligt skummende fænomen og ingen negative virkninger på belægningsfilmens ydeevne.
①Cellulosefortykningsmiddel
De cellulosefortykningsmidler, der anvendes i belægninger, er hovedsageligt methylcellulose, hydroxyethylcellulose og hydroxypropylmethylcellulose, og de to sidstnævnte er mere almindeligt anvendte.
Hydroxyethylcellulose er et produkt opnået ved at erstatte hydroxylgrupperne på glukoseenhederne i naturlig cellulose med hydroxyethylgrupper. Produkternes specifikationer og modeller skelnes hovedsageligt efter graden af substitution og viskositet.
Varieteterne af hydroxyethylcellulose er også opdelt i normal opløsningstype, hurtig dispersionstype og biologisk stabilitetstype. Hvad angår anvendelsesmetoden, kan hydroxyethylcellulose tilsættes på forskellige stadier i belægningsfremstillingsprocessen. Den hurtigdispergerende type kan tilsættes direkte i form af tørt pulver. Systemets pH-værdi inden tilsætning bør dog være mindre end 7, primært fordi hydroxyethylcellulose opløses langsomt ved lav pH-værdi, og der er tilstrækkelig tid til, at vand kan trænge ind i partiklernes inderside, og derefter øges pH-værdien for at få den til at opløses hurtigt. Tilsvarende trin kan også bruges til at forberede en vis koncentration af limopløsning og tilføje den til belægningssystemet.
Hydroxypropylmethylcelluloseer et produkt opnået ved at erstatte hydroxylgruppen på glukoseenheden i naturlig cellulose med en methoxygruppe, mens den anden del er erstattet af en hydroxypropylgruppe. Dens fortykkende virkning er stort set den samme som for hydroxyethylcellulose. Og det er modstandsdygtigt over for enzymatisk nedbrydning, men dets vandopløselighed er ikke så godt som hydroxyethylcelluloses, og det har den ulempe, at det gelerer, når det opvarmes. For den overfladebehandlede hydroxypropylmethylcellulose kan den tilsættes direkte til vand, når den bruges. Efter omrøring og dispergering tilsættes alkaliske stoffer såsom ammoniakvand for at justere pH-værdien til 8-9, og der røres, indtil det er helt opløst. For hydroxypropylmethylcellulose uden overfladebehandling kan den gennemblødes og kvældes med varmt vand over 85°C før brug, og derefter afkøles til stuetemperatur og derefter omrøres med koldt vand eller isvand for at opløse det fuldstændigt.
② Uorganisk fortykningsmiddel
Denne form for fortykningsmiddel er hovedsageligt nogle aktiverede lerprodukter, såsom bentonit, magnesiumaluminiumsilikatler osv. Det er kendetegnet ved, at det udover fortykkelseseffekten også har en god suspensionseffekt, kan forhindre nedsynkning, og vil ikke påvirke belægningens vandbestandighed. Efter at belægningen er tørret og formet til en film, fungerer den som fyldstof i belægningsfilmen osv. Den ugunstige faktor er, at det vil påvirke udjævningen af belægningen væsentligt.
③ Syntetisk polymer fortykningsmiddel
Syntetiske polymerfortykningsmidler bruges mest i akryl og polyurethan (associative fortykningsmidler). Akrylfortykningsmidler er for det meste akrylpolymerer, der indeholder carboxylgrupper. I vand med en pH-værdi på 8-10 dissocierer carboxylgruppen og bliver opsvulmet; når pH-værdien er større end 10, opløses den i vand og mister den fortykkende effekt, så fortykkelseseffekten er meget følsom over for pH-værdien.
Akrylatfortykningsmidlets fortykkelsesmekanisme er, at dets partikler kan adsorberes på overfladen af latexpartiklerne i malingen og danne et belægningslag efter alkalikvældning, hvilket øger volumen af latexpartiklerne, hindrer partiklernes Brownske bevægelse og øger malingssystemets viskositet. ; For det andet øger kvældningen af fortykningsmidlet vandfasens viskositet.
(2) Indflydelse af fortykningsmiddel på belægningsegenskaber
Effekten af typen af fortykningsmiddel på belægningens rheologiske egenskaber er som følger:
Når mængden af fortykningsmiddel stiger, stiger malingens statiske viskositet betydeligt, og viskositetsændringstendensen er grundlæggende konsistent, når den udsættes for en ekstern forskydningskraft.
Med virkningen af fortykningsmiddel falder malingens viskositet hurtigt, når den udsættes for forskydningskraft, hvilket viser pseudoplasticitet.
Ved at bruge et hydrofobt modificeret cellulosefortykningsmiddel (såsom EBS451FQ) ved høje forskydningshastigheder er viskositeten stadig høj, når mængden er stor.
Ved brug af associative polyurethanfortykningsmidler (såsom WT105A) ved høje forskydningshastigheder er viskositeten stadig høj, når mængden er stor.
Ved brug af akrylfortykningsmidler (såsom ASE60), selvom den statiske viskositet stiger hurtigt, når mængden er stor, falder viskositeten hurtigt ved en højere forskydningshastighed.
3. Associativ fortykningsmiddel
(1) fortykkelsesmekanisme
Celluloseether og alkali-kvældelige akrylfortykningsmidler kan kun fortykke vandfasen, men har ingen fortykkende effekt på andre komponenter i den vandbaserede maling, og de kan heller ikke forårsage væsentlig vekselvirkning mellem pigmenterne i malingen og emulsionens partikler, hvorfor malingens rheologi ikke kan justeres.
Associative fortykningsmidler er kendetegnet ved, at de ud over at fortykke gennem hydrering også fortykkes gennem associationer indbyrdes, med dispergerede partikler og med andre komponenter i systemet. Denne association adskilles ved høje forskydningshastigheder og genassocieres ved lave forskydningshastigheder, hvilket gør det muligt at justere belægningens rheologi.
Fortykkelsesmekanismen for det associative fortykningsmiddel er, at dets molekyle er en lineær hydrofil kæde, en polymerforbindelse med lipofile grupper i begge ender, det vil sige, at det har hydrofile og hydrofobe grupper i strukturen, så det har karakteristika af overfladeaktive molekyler. natur. Sådanne fortykningsmiddelmolekyler kan ikke kun hydrere og svulme for at fortykke vandfasen, men også danne miceller, når koncentrationen af dens vandige opløsning overstiger en vis værdi. Micellerne kan associere med polymerpartiklerne i emulsionen og pigmentpartiklerne, der har adsorberet dispergeringsmidlet til dannelse af en tredimensionel netværksstruktur, og er indbyrdes forbundet og sammenfiltret for at øge systemets viskositet.
Hvad der er vigtigere er, at disse associationer er i en tilstand af dynamisk balance, og de tilknyttede miceller kan justere deres positioner, når de udsættes for eksterne kræfter, så belægningen har udjævningsegenskaber. Da molekylet desuden har flere miceller, reducerer denne struktur vandmolekylernes tendens til at migrere og øger dermed viskositeten af den vandige fase.
(2) Rollen i belægninger
De fleste af de associative fortykningsmidler er polyurethaner, og deres relative molekylvægte er mellem 103-104 størrelsesordener, to størrelsesordener lavere end almindelig polyacrylsyre og cellulosefortykningsmidler med relative molekylvægte mellem 105-106. På grund af den lave molekylvægt er den effektive volumenstigning efter hydrering mindre, så dens viskositetskurve er fladere end for ikke-associative fortykningsmidler.
På grund af den lave molekylvægt af det associative fortykningsmiddel er dets intermolekylære sammenfiltring i vandfasen begrænset, så dets fortykkende effekt på vandfasen er ikke signifikant. I området med lav forskydningshastighed er associationskonverteringen mellem molekyler mere end associationsdestruktionen mellem molekyler, hele systemet opretholder en iboende suspensions- og dispersionstilstand, og viskositeten er tæt på viskositeten af dispersionsmediet (vand). Derfor får det associative fortykningsmiddel det vandbaserede malingsystem til at udvise lavere tilsyneladende viskositet, når det er i området med lav forskydningshastighed.
Associative fortykningsmidler øger den potentielle energi mellem molekyler på grund af associationen mellem partikler i den dispergerede fase. På denne måde er der brug for mere energi for at bryde sammenhængen mellem molekyler ved høje forskydningshastigheder, og den forskydningskraft, der kræves for at opnå den samme forskydningsbelastning, er også større, så systemet udviser en højere forskydningshastighed ved høje forskydningshastigheder. Tilsyneladende viskositet. Den højere viskositet med høj forskydning og lavere viskositet med lav forskydning kan blot kompensere for manglen på almindelige fortykningsmidler i malingens rheologiske egenskaber, det vil sige, at de to fortykkelsesmidler kan bruges i kombination til at justere latexmalingens flydeevne. Variabel ydeevne, for at opfylde de omfattende krav til belægning i tyk film og belægningsfilm flow.
Indlægstid: 28-apr-2024