1. Ορισμός και λειτουργία του πυκνωτικού
Τα πρόσθετα που μπορούν να αυξήσουν σημαντικά το ιξώδες των χρωμάτων με βάση το νερό ονομάζονται πυκνωτικά.
Τα πυκνωτικά παίζουν σημαντικό ρόλο στην παραγωγή, την αποθήκευση και την κατασκευή επιστρώσεων.
Η κύρια λειτουργία του πυκνωτικού είναι η αύξηση του ιξώδους της επικάλυψης ώστε να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις των διαφόρων σταδίων χρήσης. Ωστόσο, το ιξώδες που απαιτείται από την επικάλυψη σε διαφορετικά στάδια είναι διαφορετικό. Π.χ.:
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αποθήκευσης, είναι επιθυμητό να υπάρχει υψηλό ιξώδες για να αποφευχθεί η καθίζηση της χρωστικής.
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής, είναι επιθυμητό να υπάρχει μέτριο ιξώδες για να διασφαλιστεί ότι το χρώμα έχει καλή δυνατότητα βουρτσίσματος χωρίς υπερβολικούς λεκέδες χρώματος.
Μετά την κατασκευή, ελπίζεται ότι το ιξώδες θα μπορέσει να επιστρέψει γρήγορα σε υψηλό ιξώδες μετά από μια σύντομη χρονική καθυστέρηση (διαδικασία ισοπέδωσης) για να αποφευχθεί η χαλάρωση.
Η ρευστότητα των υδατοδιαλυτών επιστρώσεων δεν είναι Νευτώνεια.
Όταν το ιξώδες της βαφής μειώνεται με την αύξηση της δύναμης διάτμησης, ονομάζεται ψευδοπλαστικό ρευστό και το μεγαλύτερο μέρος της βαφής είναι ψευδοπλαστικό ρευστό.
Όταν η συμπεριφορά ροής ενός ψευδοπλαστικού ρευστού σχετίζεται με την ιστορία του, δηλαδή εξαρτάται από τον χρόνο, ονομάζεται θιξοτροπικό ρευστό.
Κατά την κατασκευή επιστρώσεων, συχνά προσπαθούμε συνειδητά να τις κάνουμε θιξοτροπικές, προσθέτοντας, για παράδειγμα, πρόσθετα.
Όταν η θιξοτροπία της επίστρωσης είναι κατάλληλη, μπορεί να λύσει τις αντιφάσεις των διαφόρων σταδίων της επίστρωσης και να καλύψει τις τεχνικές ανάγκες του διαφορετικού ιξώδους της επίστρωσης στα στάδια αποθήκευσης, ισοπέδωσης κατασκευής και ξήρανσης.
Ορισμένα πυκνωτικά μπορούν να προσδώσουν στο χρώμα υψηλή θιξοτροπία, έτσι ώστε να έχει υψηλότερο ιξώδες σε κατάσταση ηρεμίας ή σε χαμηλό ρυθμό διάτμησης (όπως κατά την αποθήκευση ή τη μεταφορά), έτσι ώστε να αποτρέπεται η καθίζηση της χρωστικής στο χρώμα. Και υπό υψηλό ρυθμό διάτμησης (όπως κατά τη διαδικασία επίστρωσης), έχει χαμηλό ιξώδες, έτσι ώστε η επίστρωση να έχει επαρκή ροή και ισοπέδωση.
Η θιξοτροπία αντιπροσωπεύεται από τον θιξοτροπικό δείκτη TI και μετράται με ιξωδόμετρο Brookfield.
TI=ιξώδες (μετρημένο στις 6 r/min)/ιξώδες (μετρημένο στις 60 r/min)
2. Τύποι πυκνωτικών και οι επιπτώσεις τους στις ιδιότητες της επικάλυψης
(1) Τύποι Όσον αφορά τη χημική σύνθεση, τα πυκνωτικά διαιρούνται σε δύο κατηγορίες: οργανικά και ανόργανα.
Οι ανόργανοι τύποι περιλαμβάνουν μπεντονίτη, ατταπουλγίτη, πυριτικό αργίλιο-μαγνήσιο, πυριτικό λίθιο-μαγνήσιο, κ.λπ., οργανικούς τύπους όπως μεθυλοκυτταρίνη, υδροξυαιθυλοκυτταρίνη, πολυακρυλικό, πολυμεθακρυλικό, ακρυλικό οξύ ή μεθυλο-ακρυλικό ομοπολυμερές ή συμπολυμερές και πολυουρεθάνη κ.λπ.
Από την άποψη της επίδρασης στις ρεολογικές ιδιότητες των επιστρώσεων, τα πυκνωτικά διαιρούνται σε θιξοτροπικά πυκνωτικά και σε συνειρμικά πυκνωτικά. Όσον αφορά τις απαιτήσεις απόδοσης, η ποσότητα του πυκνωτικού πρέπει να είναι μικρότερη και το αποτέλεσμα πύκνωσης να είναι καλό. Δεν είναι εύκολο να διαβρωθεί από ένζυμα. Όταν η θερμοκρασία ή η τιμή pH του συστήματος αλλάζει, το ιξώδες της επικάλυψης δεν θα μειωθεί σημαντικά και η χρωστική και το πληρωτικό δεν θα συσσωματωθούν. Καλή σταθερότητα αποθήκευσης. Καλή κατακράτηση νερού, χωρίς εμφανές φαινόμενο αφρισμού και χωρίς αρνητικές επιπτώσεις στην απόδοση της μεμβράνης επικάλυψης.
①Πηκτικό κυτταρίνης
Τα πυκνωτικά κυτταρίνης που χρησιμοποιούνται στις επικαλύψεις είναι κυρίως μεθυλοκυτταρίνη, υδροξυαιθυλοκυτταρίνη και υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη, και τα δύο τελευταία χρησιμοποιούνται συχνότερα.
Η υδροξυαιθυλοκυτταρίνη είναι ένα προϊόν που λαμβάνεται με την αντικατάσταση των υδροξυλομάδων στις μονάδες γλυκόζης της φυσικής κυτταρίνης με υδροξυαιθυλομάδες. Οι προδιαγραφές και τα μοντέλα των προϊόντων διακρίνονται κυρίως ανάλογα με τον βαθμό υποκατάστασης και το ιξώδες.
Οι ποικιλίες υδροξυαιθυλοκυτταρίνης διαιρούνται επίσης σε κανονικής διάλυσης, ταχείας διασποράς και 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 από την προσθήκη θα πρέπει να είναι μικρότερη από 7, κυρίως επειδή η υδροξυαιθυλοκυτταρίνη διαλύεται αργά σε χαμηλή τιμή pH και υπάρχει επαρκής χρόνος για να διεισδύσει το νερό στο εσωτερικό των σωματιδίων και στη συνέχεια η τιμή pH αυξάνεται για να διαλυθεί γρήγορα. Αντίστοιχα βήματα μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την παρασκευή μιας συγκεκριμένης συγκέντρωσης διαλύματος κόλλας και την προσθήκη της στο σύστημα επικάλυψης.
Υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνηείναι ένα προϊόν που λαμβάνεται αντικαθιστώντας την υδροξυλομάδα στη μονάδα γλυκόζης της φυσικής κυτταρίνης με μια μεθοξυομάδα, ενώ το άλλο μέρος αντικαθίσταται από μια υδροξυπροπυλομάδα. Η πηκτική του δράση είναι βασικά η ίδια με αυτή της υδροξυαιθυλοκυτταρίνης. Είναι ανθεκτικό στην ενζυματική αποικοδόμηση, αλλά η υδατοδιαλυτότητά του δεν είναι τόσο καλή όσο της υδροξυαιθυλοκυτταρίνης και έχει το μειονέκτημα της πηκτωματοποίησης όταν θερμαίνεται. Για την επιφανειακά επεξεργασμένη υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη, μπορεί να προστεθεί απευθείας στο νερό κατά τη χρήση. Μετά την ανάδευση και τη διασπορά, προσθέστε αλκαλικές ουσίες όπως νερό αμμωνίας για να ρυθμίσετε την τιμή του pH στο 8-9 και ανακατέψτε μέχρι να διαλυθεί πλήρως. Για την υδροξυπροπυλομεθυλοκυτταρίνη χωρίς επιφανειακή επεξεργασία, μπορεί να μουλιάσει και να διογκωθεί με ζεστό νερό πάνω από 85°C πριν από τη χρήση και στη συνέχεια να ψυχθεί σε θερμοκρασία δωματίου και στη συνέχεια να αναδευτεί με κρύο νερό ή παγωμένο νερό για να διαλυθεί πλήρως.
②Ανόργανο πυκνωτικό
Αυτό το είδος πυκνωτικού είναι κυρίως ορισμένα προϊόντα ενεργοποιημένης αργίλου, όπως ο μπεντονίτης, ο πηλός πυριτικού μαγνησίου-αργιλίου κ.λπ. Χαρακτηρίζεται από το ότι εκτός από το φαινόμενο πύκνωσης, έχει επίσης καλό αποτέλεσμα εναιώρησης, μπορεί να αποτρέψει την βύθιση και δεν επηρεάζει την αντοχή στο νερό της επικάλυψης. Αφού η επικάλυψη στεγνώσει και διαμορφωθεί σε μια μεμβράνη, λειτουργεί ως πληρωτικό στην μεμβράνη επικάλυψης κ.λπ. Ο δυσμενής παράγοντας είναι ότι θα επηρεάσει σημαντικά την ισοπέδωση της επικάλυψης.
③ Συνθετικό πολυμερές πυκνωτικό
Τα συνθετικά πολυμερή πυκνωτικά χρησιμοποιούνται κυρίως σε ακρυλικά και πολυουρεθάνες (συνδυαστικά πυκνωτικά). Τα ακρυλικά πυκνωτικά είναι κυρίως ακρυλικά πολυμερή που περιέχουν καρβοξυλικές ομάδες. Σε νερό με τιμή pH 8-10, η καρβοξυλική ομάδα διασπάται και διογκώνεται. Όταν η τιμή pH είναι μεγαλύτερη από 10, διαλύεται στο νερό και χάνει την πηκτική της δράση, επομένως η πηκτική της δράση είναι πολύ ευαίσθητη στην τιμή pH.
Ο μηχανισμός πύκνωσης του ακρυλικού πυκνωτικού είναι ότι τα σωματίδιά του μπορούν να προσροφηθούν στην επιφάνεια των σωματιδίων λάτεξ στο χρώμα και να σχηματίσουν ένα στρώμα επικάλυψης μετά από διόγκωση αλκαλίων, το οποίο αυξάνει τον όγκο των σωματιδίων λάτεξ, εμποδίζει την κίνηση Μπράουν των σωματιδίων και αυξάνει το ιξώδες του συστήματος βαφής. Δεύτερον, η διόγκωση του πυκνωτικού αυξάνει το ιξώδες της υδατικής φάσης.
(2) Επίδραση του πυκνωτικού στις ιδιότητες της επικάλυψης
Η επίδραση του τύπου του πυκνωτικού στις ρεολογικές ιδιότητες της επικάλυψης έχει ως εξής:
Όταν η ποσότητα του πυκνωτικού αυξάνεται, το στατικό ιξώδες της βαφής αυξάνεται σημαντικά και η τάση αλλαγής του ιξώδους είναι ουσιαστικά συνεπής όταν υποβάλλεται σε εξωτερική δύναμη διάτμησης.
Με την επίδραση του πυκνωτικού, το ιξώδες του χρώματος μειώνεται απότομα όταν υποβάλλεται σε διατμητική δύναμη, γεγονός που δείχνει ψευδοπλαστικότητα.
Χρησιμοποιώντας ένα υδρόφοβα τροποποιημένο πυκνωτικό κυτταρίνης (όπως το EBS451FQ), σε υψηλούς ρυθμούς διάτμησης, το ιξώδες εξακολουθεί να είναι υψηλό όταν η ποσότητα είναι μεγάλη.
Χρησιμοποιώντας συσχετιστικά 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 σε υψηλότερο ρυθμό διάτμησης.
3. Συνειρμικό πυκνωτικό
(1) μηχανισμός πάχυνσης
Ο αιθέρας κυτταρίνης και τα διογκώσιμα με αλκάλια ακρυλικά πυκνωτικά μπορούν να πυκνώσουν μόνο την υδατική φάση, αλλά δεν έχουν καμία επίδραση πύκνωσης 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 ρυθμιστεί.
Τα συσχετιζόμενα πυκνωτικά χαρακτηρίζονται από το ότι εκτός από την πάχυνση μέσω ενυδάτωσης, παχύνονται επίσης μέσω συσχετίσεων μεταξύ τους, με διασκορπισμένα σωματίδια και με άλλα συστατικά του συστήματος. Αυτή η συσχέτιση αποσυνδέεται σε υψηλούς ρυθμούς διάτμησης και επανασυνδέεται σε χαμηλούς ρυθμούς διάτμησης, επιτρέποντας την προσαρμογή της ρεολογίας της επικάλυψης.
Ο μηχανισμός πύκνωσης του συσχετιστικού πυκνωτή είναι ότι το μόριό του είναι μια γραμμική υδρόφιλη αλυσίδα, μια πολυμερική ένωση με λιπόφιλες ομάδες και στα δύο άκρα, δηλαδή, έχει υδρόφιλες και υδρόφοβες ομάδες στη δομή, επομένως έχει τα χαρακτηριστικά των μορίων επιφανειοδραστικής ουσίας. Τέτοια μόρια πυκνωτή μπορούν όχι μόνο να ενυδατωθούν και να διογκωθούν για να πήξουν την υδατική φάση, αλλά και να σχηματίσουν μικκύλια όταν η συγκέντρωση του υδατικού διαλύματός τους υπερβεί μια ορισμένη τιμή. Τα μικκύλια μπορούν να συνδεθούν με τα σωματίδια πολυμερούς του γαλακτώματος και τα σωματίδια χρωστικής που έχουν προσροφήσει το διασπορέα για να σχηματίσουν μια τρισδιάστατη δομή δικτύου και είναι διασυνδεδεμένα και εμπλεκόμενα για να αυξήσουν το ιξώδες του συστήματος.
Το πιο σημαντικό είναι ότι αυτές οι ενώσεις βρίσκονται σε κατάσταση δυναμικής ισορροπίας και τα συνδεδεμένα μικκύλια μπορούν να προσαρμόσουν τις θέσεις τους όταν υποβάλλονται σε εξωτερικές δυνάμεις, έτσι ώστε η επικάλυψη να έχει ιδιότητες ισοπέδωσης. Επιπλέον, επειδή 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 συσχετιζόμενα πυκνωτικά είναι πολυουρεθάνες και τα σχετικά μοριακά τους βάρη κυμαίνονται 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 του όγκου μετά την ενυδάτωση είναι μικρότερη, επομένως η καμπύλη ιξώδους είναι πιο επίπεδη από αυτή των μη συσχετιζόμενων πυκνωτικών.
Λόγω του χαμηλού μοριακού βάρους του συσχετιζόμενου πυκνωτή, η διαμοριακή εμπλοκή του στην υδατική φάση είναι περιορισμένη, επομένως η επίδραση πύκνωσής του στην υδατική φάση δεν είναι σημαντική. Στο εύρος χαμηλού ρυθμού διάτμησης, η μετατροπή συσχέτισης μεταξύ μορίων είναι μεγαλύτερη από την καταστροφή συσχέτισης μεταξύ μορίων, ολόκληρο το σύστημα διατηρεί μια εγγενή κατάσταση εναιώρησης και διασποράς και το ιξώδες είναι κοντά στο ιξώδες του μέσου διασποράς (νερό). Επομένως, ο συσχετιζόμενος πυκνωτής κάνει το σύστημα βαφής με βάση το νερό να εμφανίζει χαμηλότερο φαινόμενο ιξώδες όταν βρίσκεται στην περιοχή χαμηλού ρυθμού διάτμησης.
Τα συσχετιστικά πυκνωτικά αυξάνουν την πιθανή ενέργεια μεταξύ των μορίων λόγω της σύνδεσης μεταξύ των σωματιδίων στη διασπαρμένη φάση. Με αυτόν τον τρόπο, απαιτείται περισσότερη ενέργεια για να διακοπεί η σύνδεση μεταξύ των μορίων σε υψηλούς ρυθμούς διάτμησης, και η δύναμη διάτμησης που απαιτείται για να επιτευχθεί η ίδια τάση διάτμησης είναι επίσης μεγαλύτερη, έτσι ώστε το σύστημα να παρουσιάζει υψηλότερο ρυθμό διάτμησης σε υψηλούς ρυθμούς διάτμησης. Φαινομενικό ιξώδες. Το υψηλότερο ιξώδες υψηλής διάτμησης και το χαμηλότερο ιξώδες χαμηλής διάτμησης μπορούν να αντισταθμίσουν την έλλειψη κοινών πυκνωτικών στις ρεολογικές ιδιότητες του χρώματος, δηλαδή, τα δύο πυκνωτικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό για να ρυθμίσουν τη ρευστότητα του χρώματος λάτεξ. Μεταβλητή απόδοση, για την κάλυψη των ολοκληρωμένων απαιτήσεων της επίστρωσης σε παχύ φιλμ και της ροής του φιλμ επίστρωσης.
Ώρα δημοσίευσης: 28 Απριλίου 2024