1. Definicija i funkcija zgušnjivača
Dodaci koji mogu značajno povećati viskoznost boja na bazi vode nazivaju se zgušnjivači.
Zgušnjivači imaju važnu ulogu u proizvodnji, skladištenju i izradi premaza.
Glavna funkcija zgušnjivača je povećati viskoznost premaza kako bi se zadovoljili zahtjevi različitih faza uporabe. Međutim, viskoznost koju zahtijeva premaz u različitim fazama je različita. npr.:
Tijekom procesa skladištenja poželjno je imati visoku viskoznost kako bi se spriječilo taloženje pigmenta;
Tijekom procesa izrade, poželjno je imati umjerenu viskoznost kako bi se osiguralo da boja ima dobru mogućnost nanošenja četkom bez pretjeranog mrljanja;
Nakon izgradnje, nadamo se da se viskoznost može brzo vratiti na visoku viskoznost nakon kratkog vremenskog odmaka (proces izravnavanja) kako bi se spriječilo popuštanje.
Fluidnost premaza na bazi vode je ne-Newtonova.
Kada se viskoznost boje smanjuje s povećanjem sile smicanja, naziva se pseudoplastična tekućina, a većina boje je pseudoplastična tekućina.
Kada je ponašanje protoka pseudoplastične tekućine povezano s njezinom poviješću, to jest, ovisi o vremenu, naziva se tiksotropna tekućina.
Kod proizvodnje premaza često svjesno nastojimo premaze učiniti tiksotropnima, kao što je dodavanje aditiva.
Kada je tiksotropija premaza odgovarajuća, može riješiti proturječnosti različitih faza premaza i zadovoljiti tehničke potrebe različite viskoznosti premaza u fazama skladištenja, izravnavanja konstrukcije i sušenja.
Neki zgušnjivači mogu boji dati visoku tiksotropiju, tako da ima veću viskoznost u mirovanju ili pri niskoj brzini smicanja (kao što je skladištenje ili transport), kako bi se spriječilo taloženje pigmenta u boji. I pod visokom brzinom smicanja (kao što je proces premazivanja), ima nisku viskoznost, tako da premaz ima dovoljan protok i izravnavanje.
Tiksotropija je predstavljena tiksotropnim indeksom TI i mjerena Brookfieldovim viskozimetrom.
TI=viskoznost (mjerena na 6r/min)/viskoznost (mjerena na 60r/min)
2. Vrste zgušnjivača i njihov utjecaj na svojstva premaza
(1) Vrste U pogledu kemijskog sastava zgušnjivači se dijele u dvije kategorije: organski i anorganski.
Anorganske vrste uključuju bentonit, atapulgit, aluminij magnezij silikat, litij magnezij silikat itd., organske vrste kao što su metil celuloza, hidroksietil celuloza, poliakrilat, polimetakrilat, akrilna kiselina ili metil akrilni homopolimer ili kopolimer i poliuretan itd.
Sa stajališta utjecaja na reološka svojstva premaza, zgušnjivači se dijele na tiksotropne i asocijativne zgušnjivače. Što se tiče zahtjeva za učinkom, količina zgušnjivača bi trebala biti manja, a učinak zgušnjivanja dobar; nije ga lako nagrizati enzimi; kada se promijeni temperatura ili pH vrijednost sustava, viskoznost premaza neće biti značajno smanjena, a pigment i punilo neće biti flokulirani. ; Dobra stabilnost skladištenja; dobro zadržava vodu, nema očitog fenomena pjenjenja i nema štetnih učinaka na performanse premaznog filma.
①Ugušćivač celuloze
Celulozni zgušnjivači koji se koriste u premazima uglavnom su metilceluloza, hidroksietilceluloza i hidroksipropilmetilceluloza, a potonja dva se češće koriste.
Hidroksietil celuloza je proizvod dobiven zamjenom hidroksilnih skupina na glukoznim jedinicama prirodne celuloze s hidroksietilnim skupinama. Specifikacije i modeli proizvoda uglavnom se razlikuju prema stupnju supstitucije i viskoznosti.
Vrste hidroksietil celuloze također se dijele na tip normalne topljivosti, tip brze disperzije i tip biološke stabilnosti. Što se tiče načina upotrebe, hidroksietil celuloza se može dodavati u različitim fazama procesa proizvodnje premaza. Brzo raspršujući tip može se dodati izravno u obliku suhog praha. Međutim, pH vrijednost sustava prije dodavanja trebala bi biti manja od 7, uglavnom zato što se hidroksietil celuloza sporo otapa pri niskoj pH vrijednosti i ima dovoljno vremena da se voda infiltrira u unutrašnjost čestica, a zatim se pH vrijednost povećava kako bi se brzo otapala. Odgovarajući koraci također se mogu koristiti za pripremu određene koncentracije otopine ljepila i njezino dodavanje u sustav premaza.
Hidroksipropil metilcelulozaje produkt dobiven zamjenom hidroksilne skupine na glukoznoj jedinici prirodne celuloze metoksi skupinom, dok je drugi dio zamijenjen hidroksipropilnom skupinom. Njegov učinak zgušnjavanja u osnovi je isti kao učinak hidroksietil celuloze. Otporan je na enzimatsku razgradnju, ali njegova topljivost u vodi nije tako dobra kao kod hidroksietil celuloze, a ima i nedostatak geliranja pri zagrijavanju. Za površinski obrađenu hidroksipropil metilcelulozu, može se izravno dodati u vodu kada se koristi. Nakon miješanja i dispergiranja dodajte alkalne tvari kao što je amonijačna voda kako biste podesili pH vrijednost na 8-9 i miješajte dok se potpuno ne otopi. Za hidroksipropil metilcelulozu bez površinske obrade, može se namočiti i nabubriti u vrućoj vodi iznad 85 °C prije upotrebe, a zatim ohladiti na sobnu temperaturu, zatim promiješati s hladnom vodom ili ledenom vodom da se potpuno otopi.
②Anorganski zgušnjivač
Ova vrsta zgušnjivača uglavnom su neki proizvodi od aktivirane gline, kao što su bentonit, magnezij-aluminij-silikatna glina itd. Karakterizira ga to što osim učinka zgušnjavanja ima i dobar učinak suspenzije, može spriječiti tonjenje i neće utjecati na vodootpornost premaza. Nakon što se premaz osuši i oblikuje u film, on djeluje kao punilo u filmu premaza itd. Nepovoljan čimbenik je što će značajno utjecati na izravnavanje premaza.
③ Sintetski polimerni zgušnjivač
Sintetski polimerni zgušnjivači se najviše koriste u akrilu i poliuretanu (asocijativni zgušnjivači). Akrilni zgušnjivači su uglavnom akrilni polimeri koji sadrže karboksilne skupine. U vodi pH vrijednosti 8-10 karboksilna skupina disocira i bubri; kada je pH vrijednost veća od 10, otapa se u vodi i gubi učinak zgušnjavanja, tako da je učinak zgušnjavanja vrlo osjetljiv na pH vrijednost.
Mehanizam zgušnjavanja akrilatnog zgušnjivača je da se njegove čestice mogu adsorbirati na površini čestica lateksa u boji i formirati sloj premaza nakon bubrenja lužine, što povećava volumen čestica lateksa, sprječava Brownovo gibanje čestica i povećava viskoznost sustava boje. ; Drugo, bubrenje zgušnjivača povećava viskoznost vodene faze.
(2) Utjecaj zgušnjivača na svojstva premaza
Utjecaj vrste zgušnjivača na reološka svojstva premaza je sljedeći:
Kada se količina zgušnjivača povećava, statička viskoznost boje značajno se povećava, a trend promjene viskoznosti je u osnovi dosljedan kada je podvrgnut vanjskoj posmičnoj sili.
S učinkom zgušnjivača, viskoznost boje brzo pada kada je podvrgnuta posmičnoj sili, pokazujući pseudoplastičnost.
Upotrebom hidrofobno modificiranog zgušnjivača celuloze (kao što je EBS451FQ), pri visokim brzinama smicanja, viskoznost je još uvijek visoka kada je količina velika.
Korištenjem asocijativnih poliuretanskih zgušnjivača (kao što je WT105A), pri visokim brzinama smicanja, viskoznost je još uvijek visoka kada je količina velika.
Upotrebom akrilnih zgušnjivača (kao što je ASE60), iako statička viskoznost brzo raste kada je količina velika, viskoznost se brzo smanjuje pri većoj brzini smicanja.
3. Asocijativni zgušnjivač
(1) mehanizam za zgušnjavanje
Celulozni eter i akrilni zgušnjivači koji bubre u alkalijama mogu samo zgusnuti vodenu fazu, ali nemaju učinak zgušnjavanja na druge komponente u boji na bazi vode, niti mogu izazvati značajnu interakciju između pigmenata u boji i čestica emulzije, tako da se reologija boje ne može prilagoditi.
Asocijativni zgušnjivači karakterizirani su time da se osim zgušnjavanjem kroz hidrataciju, zgušnjavaju i kroz asocijacije između sebe, s dispergiranim česticama i s drugim komponentama u sustavu. Ova veza se odvaja pri visokim brzinama smicanja i ponovno povezuje pri niskim brzinama smicanja, dopuštajući prilagodbu reologije premaza.
Mehanizam zgušnjavanja asocijativnog zgušnjivača je da je njegova molekula linearni hidrofilni lanac, polimerni spoj s lipofilnim skupinama na oba kraja, odnosno ima hidrofilne i hidrofobne skupine u strukturi, pa ima karakteristike molekula surfaktanta. priroda. Takve molekule zgušnjivača mogu ne samo hidratizirati i bubriti kako bi zgusnuli vodenu fazu, već i formirati micele kada koncentracija njegove vodene otopine prijeđe određenu vrijednost. Micele se mogu povezati s polimernim česticama emulzije i česticama pigmenta koje su adsorbirale disperzant kako bi oblikovale trodimenzionalnu mrežnu strukturu, te su međusobno povezane i isprepletene kako bi povećale viskoznost sustava.
Ono što je još važnije je da su te asocijacije u stanju dinamičke ravnoteže, a te povezane micele mogu prilagoditi svoje položaje kada su izložene vanjskim silama, tako da premaz ima svojstva izravnavanja. Osim toga, budući da molekula ima nekoliko micela, ova struktura smanjuje tendenciju molekula vode da migriraju i time povećava viskoznost vodene faze.
(2) Uloga u premazima
Većina asocijativnih zgušnjivača su poliuretani, a njihove relativne molekularne težine su između 103-104 reda veličine, dva reda veličine niže od obične poliakrilne kiseline i celuloznih zgušnjivača s relativnom molekularnom težinom između 105-106. Zbog niske molekularne težine, efektivno povećanje volumena nakon hidratacije je manje, pa je njegova krivulja viskoznosti ravnija nego kod neasocijativnih zgušnjivača.
Zbog niske molekulske mase asocijativnog zgušnjivača, njegovo intermolekularno isprepletanje u vodenoj fazi je ograničeno, tako da njegov zgušnjivački učinak na vodenu fazu nije značajan. U području niske brzine smicanja, asocijacijska pretvorba između molekula veća je od asocijacijske destrukcije između molekula, cijeli sustav održava inherentno stanje suspenzije i disperzije, a viskoznost je bliska viskoznosti disperzijskog medija (vode). Stoga asocijativni zgušnjivač čini da sustav boja na bazi vode pokazuje nižu prividnu viskoznost kada je u području niske brzine smicanja.
Asocijativni zgušnjivači povećavaju potencijalnu energiju između molekula zbog povezanosti među česticama u disperznoj fazi. Na ovaj način, potrebno je više energije da se prekine povezanost između molekula pri visokim brzinama smicanja, a sila smicanja potrebna za postizanje istog smicanja je također veća, tako da sustav pokazuje višu brzinu smicanja pri visokim brzinama smicanja. Prividna viskoznost. Veća viskoznost pri visokom smicanju i niža viskoznost pri niskom smicanju mogu samo nadoknaditi nedostatak uobičajenih zgušnjivača u reološkim svojstvima boje, to jest, dva se zgušnjivača mogu koristiti u kombinaciji za podešavanje fluidnosti lateks boje. Varijabilna izvedba, kako bi se zadovoljili sveobuhvatni zahtjevi za premazivanje u debeli film i protok filma za premazivanje.
Vrijeme objave: 28. travnja 2024