1. Paksendaja definitsioon ja funktsioon
Lisandeid, mis võivad veepõhiste värvide viskoossust märkimisväärselt suurendada, nimetatakse paksendajateks.
Paksendajad mängivad olulist rolli katete tootmisel, ladustamisel ja ehitamisel.
Paksendaja peamine ülesanne on suurendada katte viskoossust, et see vastaks erinevate kasutusetappide nõuetele. Katte vajalik viskoossus on aga eri etappides erinev. Näiteks:
Säilitamisprotsessi ajal on soovitav kõrge viskoossus, et vältida pigmendi settimist;
Ehitusprotsessi ajal on soovitav mõõdukas viskoossus, et tagada värvi hea pintsliga pealekandmine ilma liigse värviplekkideta;
Pärast ehitamist loodetakse, et viskoossus saab lühikese aja möödudes (tasandamisprotsessi järel) kiiresti kõrge viskoossuseni tagasi pöörduda, et vältida longust.
Veepõhiste katete voolavus ei ole newtonipärane.
Kui värvi viskoossus väheneb nihkejõu suurenemisega, nimetatakse seda pseudoplastiliseks vedelikuks ja suurem osa värvist on pseudoplastiline vedelik.
Kui pseudoplastilise vedeliku voolavuskäitumine on seotud selle ajalooga, st see on ajast sõltuv, nimetatakse seda tiksotroopseks vedelikuks.
Kattekihtide valmistamisel püüame sageli teadlikult muuta katted tiksotroopseks, näiteks lisades lisaaineid.
Kui katte tiksotroopia on sobiv, saab see lahendada katte eri etappide vastuolusid ja rahuldada katte erineva viskoossusega seotud tehnilisi vajadusi ladustamise, ehituse tasandamise ja kuivatamise etappides.
Mõned paksendajad võivad anda värvile kõrge tiksotroopia, nii et sellel on puhkeolekus või madala nihkekiiruse korral (näiteks ladustamisel või transportimisel) suurem viskoossus, et vältida värvi pigmendi settimist. Suure nihkekiiruse korral (näiteks katmisprotsessi ajal) on sellel madal viskoossus, nii et katte voolavus ja tasandumine on piisav.
Tiksotroopiat väljendatakse tiksotroopse indeksiga TI ja mõõdetakse Brookfieldi viskosimeetriga.
TI = viskoossus (mõõdetuna kiirusel 6 p/min) / viskoossus (mõõdetuna kiirusel 60 p/min)
2. Paksendajate tüübid ja nende mõju katte omadustele
(1) Tüübid Keemilise koostise järgi jagunevad paksendajad kahte kategooriasse: orgaanilised ja anorgaanilised.
Anorgaaniliste tüüpide hulka kuuluvad bentoniit, attapulgiit, alumiiniummagneesiumsilikaat, liitiummagneesiumsilikaat jne, orgaaniliste tüüpide hulka kuuluvad metüültselluloos, hüdroksüetüültselluloos, polüakrülaat, polümetakrülaat, akrüülhape või metüülakrüülhomopolümeer või -kopolümeer ja polüuretaan jne.
Kattekihtide reoloogiliste omaduste mõju seisukohast jagunevad paksendajad tiksotroopseteks ja assotsiatiivseteks paksendajateks. Toimivusnõuete osas peaks paksendaja kogus olema väike, et paksendav toime oleks hea; ensüümid ei lagunda seda kergesti; kui süsteemi temperatuur või pH väärtus muutub, ei vähene katte viskoossus oluliselt ning pigment ja täiteaine ei flokuleeru; hea säilivusaeg; hea veepeetus, ilmne vahutamisnähtus ja kattekihi toimivust ei mõjuta negatiivselt.
①Tselluloosi paksendaja
Kattekihtides kasutatavad tselluloosipaksendajad on peamiselt metüültselluloos, hüdroksüetüültselluloos ja hüdroksüpropüülmetüültselluloos ning kahte viimast kasutatakse sagedamini.
Hüdroksüetüültselluloos on toode, mis saadakse loodusliku tselluloosi glükoosiühikute hüdroksüülrühmade asendamisel hüdroksüetüülrühmadega. Toodete spetsifikatsioonid ja mudelid eristuvad peamiselt asendamise astme ja viskoossuse järgi.
Hüdroksüetüültselluloosi sordid jagunevad ka normaalse lahustuvusega, kiirelt dispergeeruvaks ja bioloogiliselt stabiilseks. Kasutusmeetodi osas saab hüdroksüetüültselluloosi lisada katte tootmisprotsessi erinevates etappides. Kiirelt dispergeeruvat tüüpi saab lisada otse kuiva pulbri kujul. Süsteemi pH väärtus enne lisamist peaks aga olema alla 7, peamiselt seetõttu, et hüdroksüetüültselluloos lahustub madalal pH väärtusel aeglaselt ja veel on piisavalt aega osakeste sisse imbuda, seejärel tõstetakse pH väärtust, et see kiiresti lahustuks. Vastavaid samme saab kasutada ka teatud kontsentratsiooniga liimilahuse valmistamiseks ja selle lisamiseks katte süsteemi.
Hüdroksüpropüülmetüültsellulooson produkt, mis saadakse loodusliku tselluloosi glükoosiühiku hüdroksüülrühma asendamisel metoksürühmaga, samas kui teine osa on asendatud hüdroksüpropüülrühmaga. Selle paksendav toime on põhimõtteliselt sama mis hüdroksüetüültselluloosil. Ja see on vastupidav ensümaatilisele lagunemisele, kuid selle vees lahustuvus ei ole nii hea kui hüdroksüetüültselluloosil ja selle puuduseks on geelistumine kuumutamisel. Pinnaga töödeldud hüdroksüpropüülmetüültselluloosi puhul saab seda kasutamisel otse vette lisada. Pärast segamist ja dispergeerimist lisage leeliselisi aineid, näiteks ammoniaagivett, et reguleerida pH väärtus 8-9-ni, ja segage kuni täieliku lahustumiseni. Pinnaga töötlemata hüdroksüpropüülmetüültselluloosi puhul saab seda enne kasutamist leotada ja paisutada kuumas vees üle 85 °C, seejärel jahutada toatemperatuurini ja segada külma vee või jääveega, et see täielikult lahustuks.
②Anorgaaniline paksendaja
Selline paksendaja on peamiselt mõned aktiveeritud savitooted, näiteks bentoniit, magneesiumalumiiniumsilikaatsavi jne. Lisaks paksendavale toimele on sellel ka hea suspensiooniefekt, see hoiab ära vajumise ja ei mõjuta katte veekindlust. Pärast katte kuivamist ja kileks vormimist toimib see kattekihi täiteainena jne. Ebasoodne tegur on see, et see mõjutab oluliselt katte tasandamist.
③ Sünteetiline polümeerpaksendaja
Sünteetilisi polümeerpaksendajaid kasutatakse enamasti akrüül- ja polüuretaanmaterjalides (assotsiatiivsed paksendajad). Akrüülpaksendajad on enamasti akrüülpolümeerid, mis sisaldavad karboksüülrühmi. Vees, mille pH väärtus on 8–10, karboksüülrühm dissotsieerub ja paisub; kui pH väärtus on suurem kui 10, lahustub see vees ja kaotab paksendava toime, seega on paksendav toime pH väärtuse suhtes väga tundlik.
Akrülaatpaksendaja paksenemismehhanism seisneb selles, et selle osakesed saavad adsorbeeruda värvi lateksiosakeste pinnale ja moodustada pärast leelise paisumist kattekihi, mis suurendab lateksiosakeste mahtu, takistab osakeste Browni liikumist ja suurendab värvisüsteemi viskoossust. ; Teiseks, paksendaja paisumine suurendab veefaasi viskoossust.
(2) Paksendaja mõju katte omadustele
Paksendaja tüübi mõju katte reoloogilistele omadustele on järgmine:
Kui paksendaja kogus suureneb, suureneb värvi staatiline viskoossus märkimisväärselt ja viskoossuse muutuse trend on välise nihkejõu mõjul põhimõtteliselt ühtlane.
Paksendaja mõjul langeb värvi viskoossus nihkejõu mõjul kiiresti, mis näitab pseudoplastilisust.
Hüdrofoobselt modifitseeritud tselluloosipaksendaja (näiteks EBS451FQ) kasutamisel on suure nihkekiiruse korral viskoossus suure koguse korral ikkagi kõrge.
Assotsiatiivsete polüuretaanpaksendajate (näiteks WT105A) kasutamisel on suure nihkekiiruse korral viskoossus suure koguse korral ikkagi kõrge.
Akrüülpaksutajate (näiteks ASE60) kasutamisel, kuigi staatiline viskoossus suureneb suure koguse korral kiiresti, väheneb viskoossus suure nihkekiiruse korral kiiresti.
3. Assotsiatiivne paksendaja
(1) paksenemismehhanism
Tsellulooseeter ja leelisega paisuvad akrüülpaksendid saavad paksendada ainult veefaasi, kuid neil puudub paksendav mõju veepõhise värvi teistele komponentidele ega saa need põhjustada olulist interaktsiooni värvi pigmentide ja emulsiooniosakeste vahel, seega ei saa värvi reoloogiat reguleerida.
Assotsiatiivseid paksendajaid iseloomustab see, et lisaks hüdratsiooni teel paksenemisele paksenevad nad ka omavahel, dispergeeritud osakestega ja süsteemi teiste komponentidega seostudes. See seos dissotsieerub suurel nihkekiirusel ja taasassotsieerub madalal nihkekiirusel, võimaldades katte reoloogiat reguleerida.
Assotsiatiivse paksendaja paksenemismehhanism seisneb selles, et selle molekul on lineaarne hüdrofiilne ahel, polümeerühend, mille mõlemas otsas on lipofiilsed rühmad, st selle struktuuris on hüdrofiilsed ja hüdrofoobsed rühmad, seega on sellel pindaktiivsete molekulide omadused. Sellised paksendaja molekulid ei saa mitte ainult hüdreeruda ja paisuda, et veefaasi paksendada, vaid ka moodustada mitselle, kui selle vesilahuse kontsentratsioon ületab teatud väärtuse. Mitsellid saavad seostuda emulsiooni polümeerosakestega ja dispergeeriva aine adsorbeerunud pigmendiosakestega, moodustades kolmemõõtmelise võrgustiku struktuuri, ning on omavahel seotud ja takerdunud, et suurendada süsteemi viskoossust.
Veelgi olulisem on see, et need ühendused on dünaamilises tasakaalus ja need seotud mitsellid saavad oma positsiooni väliste jõudude mõjul reguleerida, nii et kattel on tasandavad omadused. Lisaks, kuna molekulil on mitu mitselli, vähendab see struktuur veemolekulide kalduvust migreeruda ja suurendab seega vesifaasi viskoossust.
(2) Roll katetes
Enamik assotsiatiivseid paksendajaid on polüuretaanid ja nende suhteline molekulmass on vahemikus 103–104 suurusjärku, mis on kaks suurusjärku madalam kui tavalistel polüakrüülhappe ja tselluloosi paksendajatel, mille suhteline molekulmass on vahemikus 105–106. Madala molekulmassi tõttu on efektiivne mahu suurenemine pärast hüdratsiooni väiksem, seega on selle viskoossuskõver lamedam kui mitteassotsiatiivsetel paksendajatel.
Assotsiatiivse paksendaja madala molekulmassi tõttu on selle molekulidevaheline haardumine veefaasis piiratud, seega pole selle paksendav mõju veefaasile oluline. Madala nihkekiiruse vahemikus on molekulide vaheline assotsiatsioonikonversioon suurem kui molekulide vaheline assotsiatsiooni lagunemine, kogu süsteem säilitab oma loomupärase suspensiooni- ja dispersioonioleku ning viskoossus on lähedane dispersioonikeskkonna (vee) viskoossusele. Seetõttu põhjustab assotsiatiivne paksendaja veepõhise värvisüsteemi madalamat näivat viskoossust madala nihkekiiruse piirkonnas.
Assotsiatiivsed paksendajad suurendavad molekulide vahelist potentsiaalset energiat tänu osakeste omavahelisele seotusele dispergeeritud faasis. Sel viisil on vaja molekulide vahelise seose katkestamiseks suurel nihkekiirusel rohkem energiat ja sama nihkepinge saavutamiseks vajalik nihkejõud on samuti suurem, mistõttu süsteem omab suurel nihkekiirusel suuremat nihkekiirust. Näiv viskoossus. Kõrgem kõrge nihkeviskoossus ja madalam madala nihkeviskoossus võivad lihtsalt kompenseerida ühiste paksendajate puudumist värvi reoloogilistes omadustes, st kahte paksendajat saab kasutada koos lateksvärvi voolavuse reguleerimiseks. Muutuv jõudlus, et täita paksuks kileks katmise ja kattekile voolavuse laiaulatuslikke nõudeid.
Postituse aeg: 28. aprill 2024