1. Ορισμός και λειτουργία του παχυντή
Τα πρόσθετα που μπορούν να αυξήσουν σημαντικά το ιξώδες των χρωμάτων με βάση το νερό ονομάζονται πυκνωτικά.
Τα παχυντικά παίζουν σημαντικό ρόλο στην παραγωγή, αποθήκευση και κατασκευή επιστρώσεων.
Η κύρια λειτουργία του παχυντή είναι να αυξάνει το ιξώδες της επίστρωσης για να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις των διαφορετικών σταδίων χρήσης. Ωστόσο, το ιξώδες που απαιτείται από την επίστρωση σε διαφορετικά στάδια είναι διαφορετικό. Πχ:
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αποθήκευσης, είναι επιθυμητό να υπάρχει υψηλό ιξώδες για να αποτρέπεται η καθίζηση της χρωστικής.
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής, είναι επιθυμητό να υπάρχει μέτριο ιξώδες για να διασφαλιστεί ότι το χρώμα έχει καλή ικανότητα βουρτσίσματος χωρίς υπερβολικό λεκέ.
Μετά την κατασκευή, ελπίζεται ότι το ιξώδες μπορεί να επιστρέψει γρήγορα σε υψηλό ιξώδες μετά από μια σύντομη χρονική καθυστέρηση (διαδικασία ισοπέδωσης) για να αποφευχθεί η χαλάρωση.
Η ρευστότητα των υδατοδιαλυτών επιστρώσεων είναι μη νευτώνεια.
Όταν το ιξώδες του χρώματος μειώνεται με την αύξηση της δύναμης διάτμησης, ονομάζεται ψευδοπλαστικό ρευστό και το μεγαλύτερο μέρος του χρώματος είναι ψευδοπλαστικό ρευστό.
Όταν η συμπεριφορά ροής ενός ψευδοπλαστικού υγρού σχετίζεται με την ιστορία του, δηλαδή εξαρτάται από το χρόνο, ονομάζεται θιξοτροπικό υγρό.
Κατά την κατασκευή επιστρώσεων, συχνά προσπαθούμε συνειδητά να κάνουμε τις επικαλύψεις θιξοτροπικές, όπως προσθέτοντας πρόσθετα.
Όταν η θιξοτροπία της επικάλυψης είναι κατάλληλη, μπορεί να λύσει τις αντιφάσεις των διαφόρων σταδίων της επικάλυψης και να καλύψει τις τεχνικές ανάγκες του διαφορετικού ιξώδους της επικάλυψης στα στάδια αποθήκευσης, ισοπέδωσης κατασκευής και ξήρανσης.
Ορισμένα πυκνωτικά μπορούν να προσδώσουν στο χρώμα υψηλή θιξοτροπία, έτσι ώστε να έχει υψηλότερο ιξώδες κατά την ηρεμία ή με χαμηλό ρυθμό διάτμησης (όπως αποθήκευση ή μεταφορά), έτσι ώστε να αποτρέπεται η καθίζηση της χρωστικής στο χρώμα. Και υπό υψηλή ταχύτητα διάτμησης (όπως η διαδικασία επίστρωσης), έχει χαμηλό ιξώδες, έτσι ώστε η επίστρωση να έχει επαρκή ροή και ισοπέδωση.
Η θιξοτροπία αντιπροσωπεύεται από τον θιξοτροπικό δείκτη ΤΙ και μετράται με ιξωδόμετρο Brookfield.
TI=ιξώδες (μετρημένο στα 6r/min)/ιξώδες (μετρημένο στα 60r/min)
2. Τύποι παχυντών και οι επιδράσεις τους στις ιδιότητες επίστρωσης
(1) Τύποι Ως προς τη χημική σύσταση, τα παχυντικά χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: τα οργανικά και τα ανόργανα.
Οι ανόργανοι τύποι περιλαμβάνουν μπεντονίτη, ατταπουλγίτη, πυριτικό αλουμίνιο μαγνήσιο, πυριτικό λίθιο μαγνήσιο κ.λπ., οργανικούς τύπους όπως μεθυλοκυτταρίνη, υδροξυαιθυλοκυτταρίνη, πολυακρυλικό, πολυμεθακρυλικό, ακρυλικό οξύ ή μεθυλακρυλικό ομοπολυμερές ή συμπολυμερές πολυμερούς κ.λπ.
Από την άποψη της επίδρασης στις ρεολογικές ιδιότητες των επικαλύψεων, τα παχυντικά διακρίνονται σε θιξοτροπικά πυκνωτικά και συνειρμικά πυκνωτικά. Όσον αφορά τις απαιτήσεις απόδοσης, η ποσότητα του παχυντή θα πρέπει να είναι μικρότερη και το παχυντικό αποτέλεσμα είναι καλό. Δεν είναι εύκολο να διαβρωθεί από ένζυμα. όταν η θερμοκρασία ή η τιμή του pH του συστήματος αλλάζει, το ιξώδες της επικάλυψης δεν θα μειωθεί σημαντικά και η χρωστική και το πληρωτικό δεν θα κροκιδωθούν. ; Καλή σταθερότητα αποθήκευσης. καλή κατακράτηση νερού, κανένα εμφανές φαινόμενο αφρισμού και καμία αρνητική επίδραση στην απόδοση του φιλμ επίστρωσης.
① Πυκνωτικό κυτταρίνης
Τα παχυντικά κυτταρίνης που χρησιμοποιούνται στις επικαλύψεις είναι κυρίως μεθυλοκυτταρίνη, υδροξυαιθυλοκυτταρίνη και υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη και τα δύο τελευταία χρησιμοποιούνται πιο συχνά.
Η υδροξυαιθυλοκυτταρίνη είναι ένα προϊόν που λαμβάνεται αντικαθιστώντας τις ομάδες υδροξυλίου στις μονάδες γλυκόζης της φυσικής κυτταρίνης με ομάδες υδροξυαιθυλίου. Οι προδιαγραφές και τα μοντέλα των προϊόντων διακρίνονται κυρίως ανάλογα με το βαθμό υποκατάστασης και το ιξώδες.
Οι ποικιλίες υδροξυαιθυλοκυτταρίνης χωρίζονται επίσης σε τύπο κανονικής διάλυσης, τύπο ταχείας διασποράς και τύπο βιολογικής σταθερότητας. Όσον αφορά τη μέθοδο χρήσης, η υδροξυαιθυλοκυτταρίνη μπορεί να προστεθεί σε διαφορετικά στάδια της διαδικασίας παραγωγής επικάλυψης. Ο τύπος ταχείας διασποράς μπορεί να προστεθεί απευθείας με τη μορφή ξηρής σκόνης. Ωστόσο, η τιμή pH του συστήματος πριν την προσθήκη θα πρέπει να είναι μικρότερη από 7, κυρίως επειδή η υδροξυαιθυλοκυτταρίνη διαλύεται αργά σε χαμηλή τιμή pH και υπάρχει αρκετός χρόνος για να διεισδύσει το νερό στο εσωτερικό των σωματιδίων και στη συνέχεια η τιμή του pH αυξάνεται για να διαλυθεί γρήγορα. Αντίστοιχα βήματα μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την παρασκευή ορισμένης συγκέντρωσης διαλύματος κόλλας και την προσθήκη του στο σύστημα επίστρωσης.
Υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνηείναι ένα προϊόν που λαμβάνεται με αντικατάσταση της ομάδας υδροξυλίου στη μονάδα γλυκόζης της φυσικής κυτταρίνης με μια μεθοξυ ομάδα, ενώ το άλλο μέρος αντικαθίσταται από μια ομάδα υδροξυπροπυλίου. Το παχυντικό του αποτέλεσμα είναι βασικά το ίδιο με αυτό της υδροξυαιθυλοκυτταρίνης. Και είναι ανθεκτικό στην ενζυματική αποικοδόμηση, αλλά η υδατοδιαλυτότητά του δεν είναι τόσο καλή όσο αυτή της υδροξυαιθυλοκυτταρίνης, και έχει το μειονέκτημα ότι σχηματίζει πηκτώματα όταν θερμαίνεται. Για την επιφανειακά επεξεργασμένη υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη, μπορεί να προστεθεί απευθείας στο νερό όταν χρησιμοποιείται. Μετά την ανάδευση και τη διασπορά, προσθέστε αλκαλικές ουσίες όπως αμμωνιακό νερό για να ρυθμίσετε την τιμή του pH στο 8-9 και ανακατέψτε μέχρι να διαλυθεί πλήρως. Για την υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη χωρίς επεξεργασία επιφάνειας, μπορεί να εμποτιστεί και να διογκωθεί με ζεστό νερό πάνω από 85°C πριν από τη χρήση, και στη συνέχεια να κρυώσει σε θερμοκρασία δωματίου και στη συνέχεια να αναδευτεί με κρύο νερό ή παγωμένο νερό για να διαλυθεί πλήρως.
②Ανόργανο πυκνωτικό
Αυτό το είδος παχυντή είναι κυρίως ορισμένα προϊόντα ενεργού αργίλου, όπως ο μπεντονίτης, ο πυριτικός άργιλος αλουμινίου μαγνησίου, κ.λπ. Χαρακτηρίζεται από το ότι εκτός από το παχυντικό αποτέλεσμα, έχει επίσης καλή δράση ανάρτησης, μπορεί να αποτρέψει τη βύθιση και δεν επηρεάζει την αντοχή στο νερό της επικάλυψης. Αφού στεγνώσει η επίστρωση και διαμορφωθεί σε μεμβράνη, λειτουργεί ως πληρωτικό στην μεμβράνη επικάλυψης κ.λπ. Ο δυσμενής παράγοντας είναι ότι θα επηρεάσει σημαντικά την ισοπέδωση της επίστρωσης.
③ Συνθετικό πολυμερές πυκνωτικό
Τα συνθετικά πολυμερή πυκνωτικά χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον σε ακρυλικά και πολυουρεθάνη (συνειρμικά πυκνωτικά). Τα ακρυλικά πυκνωτικά είναι κυρίως ακρυλικά πολυμερή που περιέχουν καρβοξυλομάδες. Σε νερό με τιμή pH 8-10, η καρβοξυλική ομάδα διασπάται και διογκώνεται. όταν η τιμή του pH είναι μεγαλύτερη από 10, διαλύεται στο νερό και χάνει το παχυντικό αποτέλεσμα, επομένως το αποτέλεσμα πάχυνσης είναι πολύ ευαίσθητο στην τιμή του pH.
Ο μηχανισμός πάχυνσης του ακρυλικού πυκνωτικού είναι ότι τα σωματίδια του μπορούν να προσροφηθούν στην επιφάνεια των σωματιδίων λατέξ στο χρώμα και να σχηματίσουν ένα στρώμα επικάλυψης μετά από διόγκωση αλκαλίου, το οποίο αυξάνει τον όγκο των σωματιδίων λατέξ, εμποδίζει την κίνηση Brown των σωματιδίων και αυξάνει το ιξώδες του συστήματος βαφής. ; Δεύτερον, η διόγκωση του παχυντή αυξάνει το ιξώδες της υδατικής φάσης.
(2) Επίδραση του πυκνωτικού στις ιδιότητες της επίστρωσης
Η επίδραση του τύπου του πυκνωτικού στις ρεολογικές ιδιότητες της επικάλυψης είναι η εξής:
Όταν η ποσότητα του παχυντή αυξάνεται, το στατικό ιξώδες του χρώματος αυξάνεται σημαντικά και η τάση αλλαγής ιξώδους είναι βασικά συνεπής όταν υποβάλλεται σε εξωτερική δύναμη διάτμησης.
Με την επίδραση του πυκνωτικού, το ιξώδες του χρώματος πέφτει γρήγορα όταν υποβάλλεται σε δύναμη διάτμησης, δείχνοντας ψευδοπλαστικότητα.
Χρησιμοποιώντας ένα υδροφοβικά τροποποιημένο πυκνωτικό κυτταρίνης (όπως το EBS451FQ), σε υψηλούς ρυθμούς διάτμησης, το ιξώδες εξακολουθεί να είναι υψηλό όταν η ποσότητα είναι μεγάλη.
Χρησιμοποιώντας συνδετικά πυκνωτικά πολυουρεθάνης (όπως το WT105A), σε υψηλούς ρυθμούς διάτμησης, το ιξώδες εξακολουθεί να είναι υψηλό όταν η ποσότητα είναι μεγάλη.
Χρησιμοποιώντας ακρυλικά πυκνωτικά (όπως το ASE60), αν και το στατικό ιξώδες αυξάνεται γρήγορα όταν η ποσότητα είναι μεγάλη, το ιξώδες μειώνεται γρήγορα με υψηλότερο ρυθμό διάτμησης.
3. Συνειρμικό πυκνωτικό
(1) μηχανισμός πάχυνσης
Ο αιθέρας κυτταρίνης και τα αλκαλικά διογκώσιμα ακρυλικά πυκνωτικά μπορούν μόνο να πυκνώσουν την υδατική φάση, αλλά δεν έχουν παχυντικό αποτέλεσμα σε άλλα συστατικά της βαφής με βάση το νερό, ούτε μπορούν να προκαλέσουν σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ των χρωστικών στη βαφή και των σωματιδίων του γαλακτώματος, επομένως η ρεολογία της βαφής δεν μπορεί να προσαρμοστεί.
Οι συνειρμικοί παχυντές χαρακτηρίζονται από το ότι εκτός από την πάχυνση μέσω της ενυδάτωσης, πυκνώνουν επίσης μέσω ενώσεων μεταξύ τους, με διασκορπισμένα σωματίδια και με άλλα συστατικά του συστήματος. Αυτή η σύνδεση αποσυνδέεται σε υψηλούς ρυθμούς διάτμησης και επανασυνδέεται σε χαμηλές ταχύτητες διάτμησης, επιτρέποντας τη ρύθμιση της ρεολογίας της επίστρωσης.
Ο μηχανισμός πάχυνσης του συσχετιστικού παχυντή είναι ότι το μόριο του είναι μια γραμμική υδρόφιλη αλυσίδα, μια πολυμερής ένωση με λιπόφιλες ομάδες και στα δύο άκρα, δηλαδή έχει υδρόφιλες και υδρόφοβες ομάδες στη δομή, άρα έχει τα χαρακτηριστικά των μορίων επιφανειοδραστικών. φύση. Τέτοια μόρια παχυντή όχι μόνο μπορούν να ενυδατωθούν και να διογκωθούν για να πυκνώσουν την υδατική φάση, αλλά και να σχηματίσουν μικκύλια όταν η συγκέντρωση του υδατικού διαλύματός του υπερβαίνει μια ορισμένη τιμή. Τα μικκύλια μπορούν να συσχετιστούν με τα σωματίδια πολυμερούς του γαλακτώματος και τα σωματίδια χρωστικής που έχουν προσροφήσει το διασκορπιστικό για να σχηματίσουν μια τρισδιάστατη δομή δικτύου και διασυνδέονται και εμπλέκονται για να αυξήσουν το ιξώδες του συστήματος.
Αυτό που είναι πιο σημαντικό είναι ότι αυτές οι συσχετίσεις βρίσκονται σε κατάσταση δυναμικής ισορροπίας και αυτά τα συνδεδεμένα μικκύλια μπορούν να προσαρμόσουν τις θέσεις τους όταν υποβάλλονται σε εξωτερικές δυνάμεις, έτσι ώστε η επίστρωση να έχει ιδιότητες ισοπέδωσης. Επιπλέον, δεδομένου ότι το μόριο έχει πολλά μικκύλια, αυτή η δομή μειώνει την τάση των μορίων του νερού να μεταναστεύουν και έτσι αυξάνει το ιξώδες της υδατικής φάσης.
(2) Ο ρόλος στις επιστρώσεις
Τα περισσότερα από τα συνδετικά πυκνωτικά είναι πολυουρεθάνες και τα σχετικά μοριακά τους βάρη είναι μεταξύ 103-104 τάξεων μεγέθους, δύο τάξεις μεγέθους χαμηλότερα από τα συνηθισμένα πυκνωτικά πολυακρυλικού οξέος και κυτταρίνης με σχετικά μοριακά βάρη μεταξύ 105-106. Λόγω του χαμηλού μοριακού βάρους, η αποτελεσματική αύξηση όγκου μετά την ενυδάτωση είναι μικρότερη, επομένως η καμπύλη ιξώδους του είναι πιο επίπεδη από αυτή των μη συσχετιστικών παχυντικών.
Λόγω του χαμηλού μοριακού βάρους του συσχετιστικού παχυντή, η διαμοριακή του εμπλοκή στην υδατική φάση είναι περιορισμένη, επομένως η παχυντική του επίδραση στην υδατική φάση δεν είναι σημαντική. Στο εύρος χαμηλού ρυθμού διάτμησης, η μετατροπή συσχέτισης μεταξύ των μορίων είναι μεγαλύτερη από την καταστροφή συσχέτισης μεταξύ των μορίων, ολόκληρο το σύστημα διατηρεί μια εγγενή κατάσταση εναιώρησης και διασποράς και το ιξώδες είναι κοντά στο ιξώδες του μέσου διασποράς (νερό). Επομένως, το συσχετιστικό πυκνωτικό κάνει το σύστημα βαφής με βάση το νερό να παρουσιάζει χαμηλότερο φαινομενικό ιξώδες όταν βρίσκεται στην περιοχή χαμηλής ταχύτητας διάτμησης.
Τα συσχετιστικά παχυντικά αυξάνουν τη δυναμική ενέργεια μεταξύ των μορίων λόγω της συσχέτισης μεταξύ των σωματιδίων στη διασπαρμένη φάση. Με αυτόν τον τρόπο, χρειάζεται περισσότερη ενέργεια για να διακοπεί η σύνδεση μεταξύ μορίων σε υψηλούς ρυθμούς διάτμησης και η δύναμη διάτμησης που απαιτείται για την επίτευξη της ίδιας διατμητικής τάσης είναι επίσης μεγαλύτερη, έτσι ώστε το σύστημα να εμφανίζει υψηλότερο ρυθμό διάτμησης σε υψηλούς ρυθμούς διάτμησης. Φαινόμενο ιξώδες. Το υψηλότερο ιξώδες υψηλής διάτμησης και το χαμηλότερο ιξώδες χαμηλής διάτμησης μπορούν απλώς να αναπληρώσουν την έλλειψη κοινών παχυντών στις ρεολογικές ιδιότητες του χρώματος, δηλαδή, τα δύο πυκνωτικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό για τη ρύθμιση της ρευστότητας του χρώματος λατέξ. Μεταβλητή απόδοση, για την κάλυψη των περιεκτικών απαιτήσεων επίστρωσης σε παχιά μεμβράνη και ροή φιλμ επίστρωσης.
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-28-2024