1. Sakeuttamisaineen määritelmä ja toiminta
Lisäaineita, jotka voivat merkittävästi lisätä vesiohenteisten maalien viskositeettia, kutsutaan sakeuttamisaineiksi.
Sakeutusaineilla on tärkeä rooli pinnoitteiden valmistuksessa, varastoinnissa ja rakentamisessa.
Sakeutusaineen päätehtävänä on lisätä pinnoitteen viskositeettia vastaamaan eri käyttövaiheiden vaatimuksia. Pinnoitteen eri vaiheissa vaatima viskositeetti on kuitenkin erilainen. Esim:
Varastointiprosessin aikana on toivottavaa, että sillä on korkea viskositeetti pigmentin laskeutumisen estämiseksi;
Rakennusprosessin aikana on toivottavaa, että viskositeetti on kohtalainen, jotta voidaan varmistaa maalin hyvä siveltävyys ilman liiallista maalin värjäytymistä;
Rakentamisen jälkeen viskositeetin toivotaan palaavan nopeasti korkeaan viskositeettiin lyhyen viiveen jälkeen (tasoitusprosessi) painumisen estämiseksi.
Vesiohenteisten pinnoitteiden juoksevuus on ei-newtonilainen.
Kun maalin viskositeetti pienenee leikkausvoiman kasvaessa, sitä kutsutaan pseudoplastiseksi nesteeksi ja suurin osa maalista on pseudoplastista nestettä.
Kun pseudoplastisen nesteen virtauskäyttäytyminen liittyy sen historiaan, eli se on ajasta riippuvainen, sitä kutsutaan tiksotrooppiseksi nesteeksi.
Pinnoitteita valmistettaessa pyrimme usein tietoisesti tekemään pinnoitteista tiksotrooppisia, esimerkiksi lisäämällä lisäaineita.
Kun pinnoitteen tiksotropia on sopiva, se voi ratkaista pinnoitteen eri vaiheiden ristiriidat ja täyttää pinnoitteen erilaisen viskositeetin tekniset tarpeet varastointi-, rakennustasoitus- ja kuivausvaiheissa.
Jotkut sakeutusaineet voivat antaa maalille korkean tiksotropian, jolloin sen viskositeetti on korkeampi levossa tai alhaisella leikkausnopeudella (kuten varastoinnin tai kuljetuksen aikana), jotta maalissa oleva pigmentti ei laskeudu. Ja suuressa leikkausnopeudessa (kuten pinnoitusprosessissa) sillä on alhainen viskositeetti, joten pinnoitteella on riittävä virtaus ja tasoitus.
Tiksotropia esitetään tiksotrooppisella indeksillä TI ja mitataan Brookfield-viskosimetrillä.
TI = viskositeetti (mitattu nopeudella 6 r/min)/viskositeetti (mitattuna nopeudella 60 r/min)
2. Sakeutusainetyypit ja niiden vaikutukset pinnoitteen ominaisuuksiin
(1) Tyypit Kemiallisen koostumuksen suhteen sakeuttamisaineet jaetaan kahteen luokkaan: orgaanisiin ja epäorgaanisiin.
Epäorgaanisia tyyppejä ovat bentoniitti, attapulgiitti, alumiinimagnesiumsilikaatti, litiummagnesiumsilikaatti jne., orgaaniset tyypit, kuten metyyliselluloosa, hydroksietyyliselluloosa, polyakrylaatti, polymetakrylaatti, akryylihappo tai metyyliakryylihomopolymeeri tai -kopolymeeri ja polyuretaani jne.
Pinnoitteiden reologisiin ominaisuuksiin kohdistuvan vaikutuksen näkökulmasta sakeutusaineet jaetaan tiksotrooppisiin sakeuttajiin ja assosiatiivisiin sakeuttajiin. Suorituskykyvaatimusten kannalta sakeutusaineen määrän tulisi olla pienempi ja sakeutusvaikutus on hyvä; se ei ole helppo syövyttää entsyymeillä; kun järjestelmän lämpötila tai pH-arvo muuttuu, pinnoitteen viskositeetti ei merkittävästi pienene, eivätkä pigmentti ja täyteaine flokkuloidu. ; Hyvä säilytyskestävyys; hyvä vedenpidätyskyky, ei ilmeistä vaahtoamisilmiötä eikä haitallisia vaikutuksia pinnoitekalvon suorituskykyyn.
①Selluloosa paksuusaine
Pinnoitteissa käytetyt selluloosapaksuttimet ovat pääasiassa metyyliselluloosaa, hydroksietyyliselluloosaa ja hydroksipropyylimetyyliselluloosaa, joista kaksi jälkimmäistä ovat yleisempiä.
Hydroksietyyliselluloosa on tuote, joka saadaan korvaamalla luonnollisen selluloosan glukoosiyksiköissä olevat hydroksyyliryhmät hydroksietyyliryhmillä. Tuotteiden tekniset tiedot ja mallit erotetaan pääasiassa substituutioasteen ja viskositeetin mukaan.
Hydroksietyyliselluloosan lajikkeet jaetaan myös normaaliin liukenemiseen, nopeaan dispersiotyyppiin ja biologiseen stabiilisuuteen. Mitä tulee käyttötapaan, hydroksietyyliselluloosaa voidaan lisätä pinnoitteen valmistusprosessin eri vaiheissa. Nopeasti hajoava tyyppi voidaan lisätä suoraan kuivajauheen muodossa. Järjestelmän pH-arvon tulee kuitenkin ennen lisäämistä olla alle 7, lähinnä siksi, että hydroksietyyliselluloosa liukenee hitaasti alhaisessa pH-arvossa ja vettä on riittävästi tunkeutua hiukkasten sisälle, minkä jälkeen pH-arvoa nostetaan, jotta se liukenee nopeasti. Vastaavilla vaiheilla voidaan myös valmistaa tietty liimaliuospitoisuus ja lisätä se pinnoitusjärjestelmään.
Hydroksipropyylimetyyliselluloosaon tuote, joka saadaan korvaamalla luonnollisen selluloosan glukoosiyksikön hydroksyyliryhmä metoksiryhmällä, kun taas toinen osa on korvattu hydroksipropyyliryhmällä. Sen sakeuttamisvaikutus on periaatteessa sama kuin hydroksietyyliselluloosalla. Ja se kestää entsymaattista hajoamista, mutta sen vesiliukoisuus ei ole yhtä hyvä kuin hydroksietyyliselluloosan, ja sen haittana on geeliytyminen kuumennettaessa. Pintakäsitellylle hydroksipropyylimetyyliselluloosalle se voidaan lisätä käytettäessä suoraan veteen. Lisää emäksisiä aineita, kuten ammoniakkivettä, sekoittamisen ja dispergoinnin jälkeen pH-arvon säätämiseksi 8-9:ksi ja sekoita, kunnes se on täysin liuennut. Pintakäsittelyttömälle hydroksipropyylimetyyliselluloosalle se voidaan liottaa ja turvottaa kuumassa vedessä, jonka lämpötila on yli 85 °C, ennen käyttöä, jäähdyttää sitten huoneenlämpötilaan ja sekoittaa sitten kylmän veden tai jääveden kanssa, jotta se liukenee kokonaan.
② Epäorgaaninen sakeutusaine
Tällainen sakeutusaine on pääasiassa joitain aktivoituja savituotteita, kuten bentoniittia, magnesium-alumiinisilikaattisavea jne. Sille on ominaista, että sillä on sakeuttamisvaikutuksen lisäksi myös hyvä suspensiovaikutus, se voi estää uppoamisen, eikä vaikuta pinnoitteen vedenkestävyyteen. Kun pinnoite on kuivattu ja muodostettu kalvoksi, se toimii pinnoitekalvon täyteaineena jne. Epäedullinen tekijä on, että se vaikuttaa merkittävästi pinnoitteen tasoittumiseen.
③ Synteettinen polymeerisakeutusaine
Synteettisiä polymeerisakeutusaineita käytetään enimmäkseen akryylissä ja polyuretaanissa (assosiatiiviset sakeuttajat). Akryylisakeutusaineet ovat enimmäkseen akryylipolymeerejä, jotka sisältävät karboksyyliryhmiä. Vedessä, jonka pH-arvo on 8-10, karboksyyliryhmä dissosioituu ja turpoaa; kun pH-arvo on suurempi kuin 10, se liukenee veteen ja menettää sakeuttamisvaikutuksen, joten sakeuttamisvaikutus on erittäin herkkä pH-arvolle.
Akrylaattisakeutusaineen sakeutusmekanismi on, että sen hiukkaset voivat adsorboitua maalin lateksihiukkasten pinnalle ja muodostaa alkaliturpoamisen jälkeen pinnoitekerroksen, mikä lisää lateksihiukkasten tilavuutta, estää hiukkasten Brownin liikettä ja lisää maalijärjestelmän viskositeettia. ; Toiseksi sakeutusaineen turpoaminen lisää vesifaasin viskositeettia.
(2) Sakeuttamisaineen vaikutus pinnoitteen ominaisuuksiin
Sakeutusaineen tyypin vaikutus pinnoitteen reologisiin ominaisuuksiin on seuraava:
Sakeutusaineen määrän kasvaessa maalin staattinen viskositeetti kasvaa merkittävästi ja viskositeetin muutostrendi on periaatteessa johdonmukainen, kun siihen kohdistuu ulkoinen leikkausvoima.
Sakeuttamisaineen vaikutuksesta maalin viskositeetti putoaa nopeasti, kun siihen kohdistetaan leikkausvoimaa, mikä osoittaa pseudoplastisuutta.
Käytettäessä hydrofobisesti modifioitua selluloosapaksutusainetta (kuten EBS451FQ) suurilla leikkausnopeuksilla viskositeetti on edelleen korkea, kun määrä on suuri.
Käyttämällä assosiatiivisia polyuretaanisakeuttajia (kuten WT105A) suurilla leikkausnopeuksilla viskositeetti on edelleen korkea, kun määrä on suuri.
Käytettäessä akryylisakeutusaineita (kuten ASE60), vaikka staattinen viskositeetti nousee nopeasti, kun määrä on suuri, viskositeetti laskee nopeasti suuremmalla leikkausnopeudella.
3. Assosiatiivinen sakeutusaine
(1) paksuusmekanismi
Selluloosaeetteri ja alkalissa turpoavat akryylisakeutusaineet voivat vain sakeuttaa vesifaasia, mutta niillä ei ole sakeuttamisvaikutusta vesiohenteisen maalin muihin komponentteihin, eivätkä ne voi aiheuttaa merkittävää vuorovaikutusta maalin pigmenttien ja emulsion hiukkasten välillä, joten maalin reologiaa ei voida säätää.
Assosiatiivisille sakeuttamisaineille on tunnusomaista, että hydratoitumisen kautta tapahtuvan sakeutumisen lisäksi ne sakeutuvat myös keskenään, dispergoituneiden hiukkasten ja järjestelmän muiden komponenttien assosiaatioiden kautta. Tämä assosiaatio irtoaa suurilla leikkausnopeuksilla ja yhdistyy uudelleen pienillä leikkausnopeuksilla, mikä mahdollistaa pinnoitteen reologian säätämisen.
Assosiatiivisen sakeutusaineen paksuuntumismekanismi on, että sen molekyyli on lineaarinen hydrofiilinen ketju, polymeeriyhdiste, jonka molemmissa päissä on lipofiilisiä ryhmiä, eli sen rakenteessa on hydrofiilisiä ja hydrofobisia ryhmiä, joten sillä on pinta-aktiivisten aineiden molekyylien ominaisuuksia. luonto. Tällaiset sakeutusmolekyylit eivät voi vain hydratoitua ja turvota sakeuttaakseen vesifaasia, vaan myös muodostaa misellejä, kun sen vesiliuoksen pitoisuus ylittää tietyn arvon. Misellit voivat liittyä emulsion polymeerihiukkasten ja dispergointiaineen adsorboineiden pigmenttihiukkasten kanssa muodostaen kolmiulotteisen verkkorakenteen, ja ne liittyvät toisiinsa ja kietoutuvat lisäämään järjestelmän viskositeettia.
Tärkeämpää on, että nämä assosiaatiot ovat dynaamisen tasapainon tilassa ja ne liittyvät misellit voivat säätää asentoaan ulkoisten voimien vaikutuksesta, jotta pinnoitteella on tasoittavia ominaisuuksia. Lisäksi, koska molekyylissä on useita misellejä, tämä rakenne vähentää vesimolekyylien taipumusta kulkeutua ja siten lisää vesifaasin viskositeettia.
(2) Rooli pinnoitteissa
Suurin osa assosiatiivisista sakeuttamisaineista on polyuretaaneja ja niiden suhteellinen molekyylipaino on 103-104 suuruusluokkaa, kaksi suuruusluokkaa pienempi kuin tavallinen polyakryylihappo ja selluloosapaksuttimet, joiden suhteellinen molekyylipaino on 105-106. Pienen molekyylipainon ansiosta tehollinen tilavuuden lisäys hydratoinnin jälkeen on pienempi, joten sen viskositeettikäyrä on litteämpi kuin ei-assosiatiivisten sakeutusaineiden.
Assosiatiivisen sakeutusaineen alhaisesta molekyylipainosta johtuen sen molekyylien välinen kietoutuminen vesifaasiin on rajoitettua, joten sen sakeuttamisvaikutus vesifaasiin ei ole merkittävä. Pienellä leikkausnopeudella molekyylien välinen assosiaatiokonversio on enemmän kuin molekyylien välinen assosiaatiotuho, koko järjestelmä ylläpitää luontaista suspensio- ja dispersiotilaa ja viskositeetti on lähellä dispersioväliaineen (veden) viskositeettia. Siksi assosioiva sakeutusaine saa vesipohjaisen maalijärjestelmän osoittamaan alhaisemman näennäisen viskositeetin, kun se on alhaisen leikkausnopeuden alueella.
Assosiatiiviset sakeuttajat lisäävät potentiaalienergiaa molekyylien välillä dispergoituneen faasin hiukkasten välisen assosioinnin vuoksi. Tällä tavalla tarvitaan enemmän energiaa molekyylien välisen yhteyden katkaisemiseen suurilla leikkausnopeuksilla, ja saman leikkausjännityksen saavuttamiseen vaadittava leikkausvoima on myös suurempi, joten järjestelmä osoittaa korkeamman leikkausnopeuden suurilla leikkausnopeuksilla. Näennäinen viskositeetti. Korkeampi korkean leikkausvoiman viskositeetti ja alhaisempi matalan leikkausvoiman viskositeetti voivat vain korvata yhteisten sakeutusaineiden puuttumisen maalin reologisissa ominaisuuksissa, eli näitä kahta sakeuttajaa voidaan käyttää yhdessä säätämään lateksimaalin juoksevuutta. Vaihteleva suorituskyky, joka täyttää kattavat vaatimukset pinnoittamisesta paksukalvolle ja pinnoituskalvon virtaukselle.
Postitusaika: 28.4.2024