1. Definición e función de espesante
Os aditivos que poden aumentar significativamente a viscosidade das pinturas a base de auga chámanse espesantes.
Os espesantes xogan un papel importante na produción, almacenamento e construción de revestimentos.
A función principal do espesante é aumentar a viscosidade do revestimento para cumprir os requisitos das diferentes etapas de uso. Non obstante, a viscosidade requirida polo revestimento en diferentes etapas é diferente. Ex.:
Durante o proceso de almacenamento, é desexable ter unha alta viscosidade para evitar que o pigmento se asente;
Durante o proceso de construción, é desexable ter unha viscosidade moderada para garantir que a pintura teña unha boa cepillo sen manchas excesivas de pintura;
Despois da construción, espérase que a viscosidade poida volver rapidamente a unha alta viscosidade despois dun curto período de tempo (proceso de nivelación) para evitar a flacidez.
A fluidez dos revestimentos de auga non é newtoniana.
Cando a viscosidade da pintura diminúe co aumento da forza de corte, chámase fluído pseudoplástico e a maior parte da pintura é un fluído pseudoplástico.
Cando o comportamento do fluxo dun fluído pseudoplástico está relacionado coa súa historia, é dicir, é dependente do tempo, denomínase fluído tixotrópico.
Ao fabricar revestimentos, moitas veces intentamos conscientemente que os revestimentos sexan tixotrópicos, como engadir aditivos.
Cando a tixotropía do revestimento é adecuada, pode resolver as contradicións das distintas etapas do revestimento e satisfacer as necesidades técnicas das diferentes viscosidades do revestimento nas etapas de almacenamento, nivelación de construción e secado.
Algúns espesantes poden dotar a pintura de alta tixotropía, de xeito que teña unha maior viscosidade en repouso ou cunha baixa velocidade de cizallamento (como almacenamento ou transporte), para evitar que o pigmento da pintura se sedimente. E baixo unha alta taxa de cizallamento (como o proceso de revestimento), ten unha viscosidade baixa, polo que o revestimento ten fluxo e nivelación suficientes.
A tixotropía é representada polo índice tixotrópico TI e medida polo viscosímetro Brookfield.
TI=viscosidade (medida a 6 r/min)/viscosidade (medida a 60 r/min)
2. Tipos de espesantes e os seus efectos sobre as propiedades do revestimento
(1) Tipos En canto á composición química, os espesantes divídense en dúas categorías: orgánicos e inorgánicos.
Os tipos inorgánicos inclúen bentonita, atapulgita, silicato de aluminio, magnesio, silicato de litio magnesio, etc., tipos orgánicos como metil celulosa, hidroxietil celulosa, poliacrilato, polimetacrilato, ácido acrílico ou homopolímero ou copolímero metil acrílico e poliuretano, etc.
Desde a perspectiva da influencia sobre as propiedades reolóxicas dos revestimentos, os espesantes divídense en espesantes tixotrópicos e espesantes asociativos. En canto aos requisitos de rendemento, a cantidade de espesante debe ser menor e o efecto espesante é bo; non é doado ser erosionado por encimas; cando a temperatura ou o valor do pH do sistema cambie, a viscosidade do revestimento non se reducirá significativamente e o pigmento e o recheo non se flocularán. ; Boa estabilidade de almacenamento; boa retención de auga, ningún fenómeno de escuma evidente e ningún efecto adverso sobre o rendemento da película de revestimento.
① Espesante de celulosa
Os espesantes de celulosa empregados nos revestimentos son principalmente a metilcelulosa, a hidroxietilcelulosa e a hidroxipropilmetilcelulosa, e as dúas últimas úsanse máis habitualmente.
A hidroxietilcelulosa é un produto que se obtén substituíndo os grupos hidroxilo das unidades de glicosa da celulosa natural por grupos hidroxietilo. As especificacións e modelos dos produtos distínguense principalmente segundo o grao de substitución e a viscosidade.
As variedades de hidroxietil celulosa tamén se dividen en tipo de disolución normal, tipo de dispersión rápida e tipo de estabilidade biolóxica. Polo que respecta ao método de uso, pódese engadir hidroxietil celulosa en diferentes etapas do proceso de produción do revestimento. O tipo de dispersión rápida pódese engadir directamente en forma de po seco. Non obstante, o valor de pH do sistema antes de engadir debe ser inferior a 7, principalmente porque a hidroxietil celulosa disólvese lentamente a un valor de pH baixo e hai tempo suficiente para que a auga se infiltre no interior das partículas e, a continuación, o valor de pH increméntase para que se disolva rapidamente. Os pasos correspondentes tamén se poden usar para preparar unha determinada concentración de solución de cola e engadila ao sistema de revestimento.
Hidroxipropil metilcelulosaé un produto que se obtén substituíndo o grupo hidroxilo da unidade de glicosa da celulosa natural por un grupo metoxi, mentres que a outra parte é substituída por un grupo hidroxipropilo. O seu efecto espesante é basicamente o mesmo que o da hidroxietil celulosa. E é resistente á degradación enzimática, pero a súa solubilidade en auga non é tan boa como a da hidroxietil celulosa, e ten a desvantaxe de xelificarse cando se quenta. Para a hidroxipropilmetilcelulosa tratada en superficie, pódese engadir directamente á auga cando se usa. Despois de axitar e dispersar, engade substancias alcalinas como auga con amoníaco para axustar o valor de pH a 8-9 e mexa ata que estea completamente disolto. Para a hidroxipropilmetilcelulosa sen tratamento de superficie, pódese empapar e inchar con auga quente por encima dos 85 °C antes do seu uso, e despois arrefriar a temperatura ambiente, despois remover con auga fría ou xeada para disolvela completamente.
② Espesante inorgánico
Este tipo de espesante son principalmente algúns produtos de arxila activada, como bentonita, arxila de silicato de aluminio de magnesio, etc. Caracterízase porque, ademais do efecto espesante, tamén ten un bo efecto de suspensión, pode evitar o afundimento e non afectará a resistencia á auga do revestimento. Despois de secar o revestimento e formar unha película, actúa como un recheo na película de revestimento, etc. O factor desfavorable é que afectará significativamente a nivelación do revestimento.
③ Espesante de polímero sintético
Os espesantes de polímeros sintéticos úsanse principalmente en acrílicos e poliuretanos (espessantes asociativos). Os espesantes acrílicos son principalmente polímeros acrílicos que conteñen grupos carboxilo. Na auga cun valor de pH de 8-10, o grupo carboxilo disociase e inchase; cando o valor de pH é superior a 10, disólvese en auga e perde o efecto de espesamento, polo que o efecto de espesamento é moi sensible ao valor de pH.
O mecanismo de espesamento do espesante de acrilato é que as súas partículas poden ser adsorbidas na superficie das partículas de látex na pintura e forman unha capa de revestimento despois do inchazo de álcali, o que aumenta o volume das partículas de látex, dificulta o movemento browniano das partículas e aumenta a viscosidade do sistema de pintura. ; En segundo lugar, o inchazo do espesante aumenta a viscosidade da fase acuosa.
(2) Influencia do espesante nas propiedades do revestimento
O efecto do tipo de espesante sobre as propiedades reolóxicas do revestimento é o seguinte:
Cando a cantidade de espesante aumenta, a viscosidade estática da pintura aumenta significativamente e a tendencia do cambio de viscosidade é basicamente consistente cando se somete a unha forza de cizallamento externa.
Co efecto de espesante, a viscosidade da pintura cae rapidamente cando se somete a forza de cizallamento, mostrando pseudoplasticidade.
Usando un espesante de celulosa modificado hidrofóbicamente (como EBS451FQ), a altas taxas de cizallamento, a viscosidade aínda é alta cando a cantidade é grande.
Usando espesantes de poliuretano asociativos (como WT105A), a altas taxas de cizallamento, a viscosidade aínda é alta cando a cantidade é grande.
Usando espesantes acrílicos (como ASE60), aínda que a viscosidade estática aumenta rapidamente cando a cantidade é grande, a viscosidade diminúe rapidamente a unha taxa de cizallamento máis alta.
3. Espesante asociativo
(1) mecanismo de espesamento
O éter de celulosa e os espesantes acrílicos hinchables con álcali só poden espesar a fase acuosa, pero non teñen ningún efecto espesante sobre outros compoñentes da pintura a base de auga, nin poden causar unha interacción significativa entre os pigmentos da pintura e as partículas da emulsión, polo que non se pode axustar a reoloxía da pintura.
Os espesantes asociativos caracterízanse porque ademais de engrosar por hidratación, tamén se engrosan por asociacións entre eles, con partículas dispersas e con outros compoñentes do sistema. Esta asociación disociase a altas taxas de cizallamento e reasociase a baixas taxas de cizallamento, o que permite axustar a reoloxía do revestimento.
O mecanismo de engrosamento do espesante asociativo é que a súa molécula é unha cadea hidrófila lineal, un composto polímero con grupos lipófilos nos dous extremos, é dicir, ten grupos hidrófilos e hidrófobos na estrutura, polo que ten as características das moléculas de surfactante. natureza. Tales moléculas espesantes non só poden hidratarse e incharse para espesar a fase acuosa, senón que tamén forman micelas cando a concentración da súa solución acuosa supera un determinado valor. As micelas poden asociarse coas partículas de polímero da emulsión e as partículas de pigmento que adsorbiron o dispersante para formar unha estrutura de rede tridimensional, e están interconectadas e enredadas para aumentar a viscosidade do sistema.
O máis importante é que estas asociacións están nun estado de equilibrio dinámico e as micelas asociadas poden axustar as súas posicións cando se someten a forzas externas, de xeito que o revestimento teña propiedades de nivelación. Ademais, dado que a molécula ten varias micelas, esta estrutura reduce a tendencia das moléculas de auga a migrar e aumenta así a viscosidade da fase acuosa.
(2) O papel nos revestimentos
A maioría dos espesantes asociativos son poliuretanos, e os seus pesos moleculares relativos están entre 103 e 104 ordes de magnitude, dúas ordes de magnitude máis baixas que os espesantes de ácido poliacrílico e celulósicos comúns con pesos moleculares relativos entre 105 e 106. Debido ao baixo peso molecular, o aumento de volume efectivo despois da hidratación é menor, polo que a súa curva de viscosidade é máis plana que a dos espesantes non asociativos.
Debido ao baixo peso molecular do espesante asociativo, o seu enredo intermolecular na fase acuosa é limitado, polo que o seu efecto espesante na fase acuosa non é significativo. No intervalo de baixa taxa de cizallamento, a conversión de asociación entre moléculas é máis que a destrución de asociación entre moléculas, todo o sistema mantén un estado de suspensión e dispersión inherente e a viscosidade é próxima á viscosidade do medio de dispersión (auga). Polo tanto, o espesante asociativo fai que o sistema de pintura a base de auga presente unha viscosidade aparente máis baixa cando se atopa na rexión de baixa taxa de cizallamento.
Os espesantes asociativos aumentan a enerxía potencial entre moléculas debido á asociación entre partículas na fase dispersa. Deste xeito, necesítase máis enerxía para romper a asociación entre moléculas a altas velocidades de cizallamento, e a forza de cizallamento necesaria para conseguir a mesma deformación de cizallamento tamén é maior, polo que o sistema presenta unha maior taxa de cizallamento a altas taxas de cizallamento. Viscosidade aparente. A maior viscosidade de alto cizallamento e a menor viscosidade de cizallamento baixo só poden compensar a falta de espesantes comúns nas propiedades reolóxicas da pintura, é dicir, os dous espesantes pódense usar en combinación para axustar a fluidez da pintura de látex. Rendemento variable, para satisfacer os requisitos completos de revestimento en película grosa e fluxo de película de revestimento.
Hora de publicación: 28-Abr-2024