1. Sakeuttamisaineen määritelmä ja toiminta
Lisäaineita, jotka voivat merkittävästi lisätä vesipohjaisten maalien viskositeettia, kutsutaan sakeuttamisaineiksi.
Sakeuttamisaineilla on tärkeä rooli pinnoitteiden valmistuksessa, varastoinnissa ja rakentamisessa.
Sakeuttamisaineen päätehtävänä on lisätä pinnoitteen viskositeettia eri käyttövaiheiden vaatimusten täyttämiseksi. Pinnoitteen vaatima viskositeetti on kuitenkin erilainen eri vaiheissa. Esim.:
Varastointiprosessin aikana on toivottavaa, että viskositeetti on korkea pigmentin laskeutumisen estämiseksi;
Rakennusprosessin aikana on toivottavaa, että viskositeetti on kohtuullinen, jotta maalilla on hyvä siveltävyys ilman liiallista maalin tahraantumista;
Rakentamisen jälkeen viskositeetin toivotaan palautuvan nopeasti korkeaan viskositeettiin lyhyen viiveen (tasoitusprosessin) jälkeen, jotta valuminen estyy.
Vesiohenteisten pinnoitteiden juoksevuus ei ole newtonista.
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 on ajasta riippuvainen, sitä kutsutaan tiksotrooppiseksi nesteeksi.
Pinnoitteita valmistaessamme pyrimme usein tietoisesti tekemään pinnoitteista tiksotrooppisia, esimerkiksi lisäämällä niihin lisäaineita.
Kun pinnoitteen tiksotropia on sopiva, se voi ratkaista pinnoitteen eri vaiheiden ristiriidat ja vastata pinnoitteen eri viskositeetin teknisiin tarpeisiin varastointi-, rakennustasoitus- ja kuivausvaiheissa.
Jotkut sakeuttamisaineet voivat antaa maalille korkean tiksotropian, jolloin sillä on korkeampi viskositeetti lepotilassa tai alhaisella leikkausnopeudella (kuten varastoinnin tai kuljetuksen aikana), mikä estää maalin pigmentin laskeutumisen. Ja suurella leikkausnopeudella (kuten pinnoitusprosessissa) sillä on alhainen viskositeetti, joten pinnoitteella on riittävä virtaus ja tasoittuminen.
Tiksotropiaa kuvaa tiksotrooppinen indeksi TI, ja se mitataan Brookfield-viskosimetrillä.
TI = viskositeetti (mitattuna nopeudella 6r/min) / viskositeetti (mitattuna nopeudella 60r/min)
2. Sakeuttamisaineiden tyypit ja niiden vaikutukset pinnoitteen ominaisuuksiin
(1) Tyypit Kemiallisen koostumuksen mukaan sakeuttamisaineet jaetaan kahteen luokkaan: orgaanisiin ja epäorgaanisiin.
Epäorgaanisia tyyppejä ovat bentoniitti, attapulgiitti, alumiinimagnesiumsilikaatti, litiummagnesiumsilikaatti jne., orgaanisia tyyppejä, kuten metyyliselluloosa, hydroksietyyliselluloosa, polyakrylaatti, polymetakrylaatti, akryylihappo tai metyyliakryylihomopolymeeri tai -kopolymeeri ja polyuretaani jne.
Pinnoitteiden reologisiin ominaisuuksiin vaikuttavien tekijöiden näkökulmasta sakeuttamisaineet jaetaan tiksotrooppisiin sakeuttamisaineisiin ja assosiatiivisiin sakeuttamisaineisiin. Suorituskykyvaatimusten osalta sakeuttamisaineen määrän tulisi olla pieni, jolloin sakeuttamisvaikutus on hyvä; entsyymit eivät hajoa helposti; pinnoitteen viskositeetti ei laske merkittävästi, kun lämpötila tai pH-arvo muuttuu; pigmentti ja täyteaine eivät flokkuloidu; hyvä varastointikestävyys; hyvä vedenpidätyskyky, ei ilmeistä vaahtoamisilmiötä eikä haitallisia vaikutuksia pinnoitekalvon suorituskykyyn.
①Selluloosa-sakeuttamisaine
Pinnoitteissa käytetyt selluloosa-sakeuttamisaineet ovat pääasiassa metyyliselluloosaa, hydroksietyyliselluloosaa ja hydroksipropyylimetyyliselluloosaa, ja kahta jälkimmäistä käytetään yleisemmin.
Hydroksietyyliselluloosa on tuote, joka saadaan korvaamalla luonnollisen selluloosan glukoosiyksiköiden hydroksyyliryhmät hydroksietyyliryhmillä. Tuotteiden ominaisuudet ja mallit erotetaan pääasiassa substituutioasteen ja viskositeetin mukaan.
Hydroksietyyliselluloosan lajikkeet jaetaan myös normaalisti liukeneviin, nopeasti dispergoituviin ja biologisesti stabiileihin tyyppeihin. Käyttötavan osalta hydroksietyyliselluloosaa voidaan lisätä pinnoitteen valmistusprosessin eri vaiheissa. Nopeasti dispergoituva tyyppi voidaan lisätä suoraan kuivajauheena. Järjestelmän pH-arvon tulisi kuitenkin olla alle 7 ennen lisäämistä, pääasiassa siksi, että hydroksietyyliselluloosa liukenee hitaasti alhaisessa pH-arvossa, ja vedellä on riittävästi aikaa imeytyä hiukkasten sisään, minkä jälkeen pH-arvoa nostetaan, jotta se liukenee nopeasti. Vastaavia vaiheita voidaan käyttää myös tietyn pitoisuuden omaavan liimaliuoksen valmistamiseen ja lisäämiseen pinnoitejärjestelmään.
Hydroksipropyylimetyyliselluloosaon tuote, joka saadaan korvaamalla luonnonselluloosan glukoosiyksikön hydroksyyliryhmä metoksiryhmällä ja toinen osa hydroksipropyyliryhmällä. Sen sakeuttamisvaikutus on periaatteessa sama kuin hydroksietyyliselluloosalla. Se kestää entsymaattista hajoamista, mutta sen vesiliukoisuus ei ole yhtä hyvä kuin hydroksietyyliselluloosan, ja sillä on haittapuolena geeliytyminen kuumennettaessa. Pintakäsiteltyä hydroksipropyylimetyyliselluloosaa voidaan lisätä suoraan veteen käytön aikana. Sekoituksen ja dispergoinnin jälkeen lisätään emäksisiä aineita, kuten ammoniakkivettä, pH-arvon säätämiseksi arvoon 8-9, ja sekoitetaan, kunnes se on täysin liuennut. Pintakäsittelemätöntä hydroksipropyylimetyyliselluloosaa voidaan liottaa ja turvottaa kuumassa vedessä yli 85 °C:ssa ennen käyttöä, jäähdyttää huoneenlämpöiseksi ja sekoittaa kylmän veden tai jääveden kanssa, kunnes se on täysin liuennut.
②Epäorgaaninen sakeuttamisaine
Tällainen sakeuttamisaine on pääasiassa aktivoituneita savituotteita, kuten bentoniittia, magnesiumalumiinisilikaattisavea jne. Sille on ominaista, että sakeuttamisvaikutuksen lisäksi sillä on myös hyvä suspensiovaikutus, joka estää uppoamisen eikä vaikuta pinnoitteen vedenkestävyyteen. Kun pinnoite on kuivunut ja muodostettu kalvoksi, se toimii täyteaineena pinnoitekalvossa jne. Haittapuolena on, että se vaikuttaa merkittävästi pinnoitteen tasoitumiseen.
③ Synteettinen polymeerisakeuttamisaine
Synteettisiä polymeerisakeuttajia käytetään enimmäkseen akryyli- ja polyuretaanimateriaaleissa (assosiatiiviset sakeuttajat). Akryylisakeuttajat ovat enimmäkseen akryylipolymeerejä, jotka sisältävät karboksyyliryhmiä. Vedessä, jonka pH-arvo on 8–10, karboksyyliryhmä dissosioituu ja turpoaa; kun pH-arvo on yli 10, se liukenee veteen ja menettää sakeuttamisvaikutuksensa, joten sakeuttamisvaikutus on hyvin herkkä pH-arvolle.
Akrylaattisakeuttamisaineen sakeuttamismekanismi on se, että sen hiukkaset voivat adsorboitua maalin lateksihiukkasten pintaan ja muodostaa pinnoitekerroksen alkalin turpoamisen jälkeen, mikä lisää lateksihiukkasten tilavuutta, estää hiukkasten Brownin liikettä ja lisää maalijärjestelmän viskositeettia. ; Toiseksi, sakeuttamisaineen turpoaminen lisää vesifaasin viskositeettia.
(2) Sakeuttamisaineen vaikutus pinnoitteen ominaisuuksiin
Sakeuttamisaineen tyypin vaikutus pinnoitteen reologisiin ominaisuuksiin on seuraava:
Kun sakeuttamisaineen määrä kasvaa, maalin staattinen viskositeetti kasvaa merkittävästi, ja viskositeetin muutostrendi on periaatteessa yhdenmukainen, kun siihen kohdistuu ulkoinen leikkausvoima.
Sakeuttamisaineen vaikutuksesta maalin viskositeetti laskee nopeasti leikkausvoiman vaikutuksesta, mikä osoittaa pseudoplastisuutta.
Käytettäessä hydrofobisesti modifioitua selluloosa-sakeuttamisainetta (kuten EBS451FQ) ja suurilla leikkausnopeuksilla, viskositeetti on edelleen korkea, vaikka määrä olisi suuri.
Käytettäessä assosiatiivisia polyuretaanisakeuttamisaineita (kuten WT105A) suurilla leikkausnopeuksilla viskositeetti on edelleen korkea, vaikka määrä olisi suuri.
Akryylisakeuttamisaineita (kuten ASE60) käytettäessä staattinen viskositeetti nousee nopeasti suurilla määrillä, mutta viskositeetti laskee nopeasti suuremmilla leikkausnopeuksilla.
3. Assosiatiivinen sakeuttamisaine
(1) sakeuttamismekanismi
Selluloosaeetteri ja alkalilla turpoavat akryylisakeuttamisaineet voivat sakeuttaa vain vesifaasia, mutta niillä ei ole sakeuttavaa vaikutusta muihin vesipohjaisen maalin komponentteihin, eivätkä ne voi aiheuttaa merkittävää vuorovaikutusta maalin pigmenttien ja emulsiopartikkelien välillä, joten maalin reologiaa ei voida säätää.
Assosiatiivisille sakeuttamisaineille on ominaista, että hydraation kautta tapahtuvan sakeuttamisen lisäksi ne sakeutuvat myös sidoksissa toisiinsa, dispergoituneiden hiukkasten kanssa ja muiden järjestelmän komponenttien kanssa. Tämä sidos dissosioituu suurilla leikkausnopeuksilla ja assosioituu uudelleen pienillä leikkausnopeuksilla, mikä mahdollistaa pinnoitteen reologian säätämisen.
Assosiatiivisen sakeuttamisaineen sakeuttamismekanismi on se, 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 molekyylien ominaisuudet. Tällaiset sakeuttamisainemolekyylit voivat paitsi hydratoitua ja turvota vesifaasin sakeuttamiseksi, myös muodostaa misellejä, kun niiden vesiliuoksen pitoisuus ylittää tietyn arvon. Misellit voivat liittyä emulsion polymeerihiukkasiin ja dispergointiainetta adsorboiviin pigmenttihiukkasiin muodostaen kolmiulotteisen verkkorakenteen ja ne voivat yhdistyä ja kietoutua toisiinsa järjestelmän viskositeetin lisäämiseksi.
Tärkeämpää on, että nämä yhdistelmät ovat dynaamisessa tasapainossa ja että niihin liittyvät misellit voivat säätää asemiaan ulkoisten voimien vaikutuksesta, jolloin pinnoitteella on tasoittumisominaisuudet. Lisäksi, koska molekyylissä on useita misellejä, tämä rakenne vähentää vesimolekyylien taipumusta siirtyä ja lisää siten vesifaasin viskositeettia.
(2) Rooli pinnoitteissa
Useimmat assosiatiiviset sakeuttamisaineet ovat polyuretaaneja, ja niiden suhteelliset molekyylipainot ovat suuruusluokkaa 103–104, kaksi kertaluokkaa pienempiä kuin tavallisilla polyakryylihappo- ja selluloosa-sakeuttamisaineilla, joiden suhteelliset molekyylipainot ovat 105–106. Alhaisen molekyylipainon vuoksi efektiivinen tilavuuden kasvu hydraation jälkeen on pienempi, joten sen viskositeettikäyrä on loivempi kuin ei-assosiatiivisten sakeuttamisaineiden.
Assosiatiivisen sakeuttamisaineen pienen molekyylipainon vuoksi sen molekyylien välinen kietoutuminen vesifaasiin on rajallista, joten sen sakeuttamisvaikutus vesifaasiin ei ole merkittävä. Alhaisen leikkausnopeuden alueella molekyylien välinen assosiaatiokonversio on suurempi kuin molekyylien välinen assosiaatiohäviö, koko järjestelmä säilyttää luontaisen suspensio- ja dispersiotilan ja viskositeetti on lähellä dispersioväliaineen (veden) viskositeettia. Siksi assosiatiivinen sakeuttamisaine saa vesipohjaisen maalijärjestelmän omaamaan alhaisemman näennäisen viskositeetin alhaisen leikkausnopeuden alueella.
Assosiatiiviset sakeuttamisaineet lisäävät molekyylien välistä potentiaalienergiaa dispersiofaasissa olevien hiukkasten välisen assosiaation vuoksi. Tällä tavoin molekyylien välisen assosiaation rikkomiseen tarvitaan enemmän energiaa suurilla leikkausnopeuksilla, ja saman leikkausjännityksen saavuttamiseen tarvittava leikkausvoima on myös suurempi, joten järjestelmässä on suurempi leikkausnopeus suurilla leikkausnopeuksilla. Näennäinen viskositeetti. Korkeampi korkean leikkaussuunnan viskositeetti ja alhaisempi matalan leikkaussuunnan viskositeetti voivat kompensoida yhteisten sakeuttamisaineiden puutetta maalin reologisissa ominaisuuksissa, eli näitä kahta sakeuttamisainetta voidaan käyttää yhdessä lateksimaalin juoksevuuden säätämiseksi. Muuttuva suorituskyky, joka täyttää paksun kalvon pinnoituksen ja pinnoituskalvon virtauksen kattavat vaatimukset.
Julkaisun aika: 28.4.2024