1. A sűrítőanyag fogalma és funkciója
Azokat az adalékanyagokat, amelyek jelentősen növelhetik a vízbázisú festékek viszkozitását, sűrítőanyagoknak nevezik.
A sűrítőanyagok fontos szerepet játszanak a bevonatok gyártásában, tárolásában és kivitelezésében.
A sűrítő fő funkciója a bevonat viszkozitásának növelése, hogy megfeleljen a felhasználás különböző szakaszaiban felmerülő követelményeknek. A bevonat által megkövetelt viszkozitás azonban a különböző szakaszokban eltérő. Pl.:
A tárolási folyamat során kívánatos a magas viszkozitás, hogy megakadályozzuk a pigment leülepedését;
Az építési folyamat során kívánatos a mérsékelt viszkozitás, hogy a festék jól ecsetelhető legyen túlzott festékfoltosság nélkül;
A kivitelezés után remélhetőleg a viszkozitás rövid idő elteltével (kiegyenlítődési folyamat) gyorsan visszatérhet magas viszkozitásra, hogy megakadályozzák a megereszkedést.
A vízben diszpergálható bevonatok folyékonysága nem newtoni.
Amikor a festék viszkozitása a nyíróerő növekedésével csökken, akkor pszeudoplasztikus folyadéknak nevezzük, és a festék nagy része pszeudoplasztikus folyadék.
Amikor egy pszeudoplasztikus folyadék áramlási viselkedése összefügg a történetével, azaz időfüggő, akkor tixotróp folyadéknak nevezzük.
A bevonatok gyártásakor gyakran tudatosan törekszünk a bevonatok tixotrópiájára, például adalékanyagok hozzáadásával.
Amikor a bevonat tixotrópiája megfelelő, megoldhatja a bevonat különböző szakaszainak ellentmondásait, és kielégítheti a bevonat különböző viszkozitásának műszaki igényeit a tárolás, az építési szintezés és a szárítás szakaszaiban.
Egyes sűrítőanyagok magas tixotrópiát biztosítanak a festéknek, így nyugalmi állapotban vagy alacsony nyírási sebesség mellett (például tárolás vagy szállítás során) nagyobb viszkozitással rendelkezik, megakadályozva a festékben lévő pigment leülepedését. Nagy nyírási sebesség mellett (például bevonatolási folyamat során) alacsony viszkozitással rendelkezik, így a bevonat kellően folyós és egyenletes.
A tixotrópiát a tixotrópiai index (TI) fejezi ki, és Brookfield viszkozitásmérővel méri.
TI = viszkozitás (6 fordulat/percnél mérve) / viszkozitás (60 fordulat/percnél mérve)
2. Sűrítőanyagok típusai és hatásuk a bevonat tulajdonságaira
(1) Típusok Kémiai összetételük alapján a sűrítőanyagok két kategóriába sorolhatók: szerves és szervetlen.
A szervetlen típusok közé tartozik a bentonit, az attapulgit, az alumínium-magnézium-szilikát, a lítium-magnézium-szilikát stb., a szerves típusok pedig, mint például a metil-cellulóz, a hidroxi-etil-cellulóz, a poliakrilát, a polimetakrilát, az akrilsav vagy a metil-akril homopolimer vagy kopolimer és a poliuretán stb.
A bevonatok reológiai tulajdonságaira gyakorolt hatás szempontjából a sűrítőket tixotróp és asszociatív sűrítőkre osztják. Teljesítménykövetelmények szempontjából a sűrítő mennyiségének kisebbnek kell lennie, és a sűrítőhatás jó; az enzimek nem könnyen erodálják; a rendszer hőmérsékletének vagy pH-értékének változásával a bevonat viszkozitása nem csökken jelentősen, és a pigment és a töltőanyag nem flokkulálódik; Jó tárolási stabilitás; jó vízvisszatartás, nincs nyilvánvaló habzási jelenség, és nincs káros hatása a bevonófilm teljesítményére.
①Cellulóz sűrítő
A bevonatokban használt cellulóz sűrítőanyagok főként metilcellulóz, hidroxietilcellulóz és hidroxipropilmetilcellulóz, és az utóbbi kettőt használják gyakrabban.
A hidroxietil-cellulóz egy olyan termék, amelyet a természetes cellulóz glükózegységeinek hidroxilcsoportjainak hidroxietil-csoportokkal való helyettesítésével állítanak elő. A termékek specifikációi és modelljei főként a helyettesítés mértéke és a viszkozitás alapján különböztethetők meg.
A hidroxietil-cellulóz fajtái normál oldódású, gyorsan diszpergálódó és biológiailag stabil típusokra oszthatók. A felhasználási módot tekintve a hidroxietil-cellulóz a bevonatgyártási folyamat különböző szakaszaiban adható hozzá. A gyorsan diszpergálódó típus közvetlenül, száraz por formájában adható hozzá. A rendszer pH-értékének azonban a hozzáadás előtt 7 alatt kell lennie, főként azért, mert a hidroxietil-cellulóz alacsony pH-értéken lassan oldódik, és elegendő idő van arra, hogy a víz beszivárogjon a részecskék belsejébe, majd a pH-értéket megemelik, hogy gyorsan feloldódjon. Megfelelő lépésekkel bizonyos koncentrációjú ragasztóoldatot is készíthetünk, és hozzáadhatjuk a bevonatrendszerhez.
Hidroxipropil-metilcellulózegy olyan termék, amelyet úgy kapnak, hogy a természetes cellulóz glükózegységén lévő hidroxilcsoportot metoxilcsoporttal, míg a másik részt hidroxipropilcsoporttal helyettesítik. Sűrítő hatása alapvetően megegyezik a hidroxietil-cellulózáéval. Enzimes lebontással szemben ellenálló, de vízoldhatósága nem olyan jó, mint a hidroxietil-cellulózáé, és hátránya, hogy melegítéskor gélesedik. A felületkezelt hidroxipropil-metilcellulóz felhasználáskor közvetlenül vízhez adható. Keverés és diszpergálás után lúgos anyagokat, például ammóniás vizet adunk hozzá a pH-érték 8-9-re állításához, és addig keverjük, amíg teljesen fel nem oldódik. A felületkezelt hidroxipropil-metilcellulóz felhasználás előtt 85°C feletti forró vízben áztatható és duzzasztható, majd szobahőmérsékletre hűthető, és hideg vízzel vagy jeges vízzel keverhető a teljes feloldódásig.
②Szervetlen sűrítőanyag
Ez a fajta sűrítőanyag főként valamilyen aktivált agyagtermék, például bentonit, magnézium-alumínium-szilikát agyag stb. Jellemzője, hogy a sűrítő hatás mellett jó szuszpenziós hatással is rendelkezik, megakadályozza a süllyedést, és nem befolyásolja a bevonat vízállóságát. Miután a bevonat megszáradt és filmmé alakult, töltőanyagként működik a bevonófilmben stb. Hátrányos tényezője, hogy jelentősen befolyásolja a bevonat kiegyenlítődését.
③ Szintetikus polimer sűrítő
A szintetikus polimer sűrítőket többnyire akril és poliuretán (asszociatív sűrítők) gyártásában használják. Az akril sűrítők többnyire karboxilcsoportokat tartalmazó akril polimerek. 8-10 pH-értékű vízben a karboxilcsoport disszociál és megduzzad; amikor a pH-érték nagyobb, mint 10, feloldódik vízben és elveszíti sűrítő hatását, így a sűrítő hatás nagyon érzékeny a pH-értékre.
Az akrilát sűrítő sűrítő mechanizmusa az, hogy részecskéi adszorbeálódhatnak a festék latex részecskéinek felületén, és lúgos duzzadás után bevonóréteget képezhetnek, ami növeli a latex részecskék térfogatát, gátolja a részecskék Brown-mozgását és növeli a festékrendszer viszkozitását. ; Másodszor, a sűrítő duzzadása növeli a vízfázis viszkozitását.
(2) A sűrítőanyag hatása a bevonat tulajdonságaira
A sűrítőanyag típusának hatása a bevonat reológiai tulajdonságaira a következő:
A sűrítőanyag mennyiségének növekedésével a festék statikus viszkozitása jelentősen megnő, és a viszkozitásváltozás trendje alapvetően konzisztens külső nyíróerő hatására.
A sűrítőanyag hatására a festék viszkozitása gyorsan csökken, amikor nyíróerőnek van kitéve, ami pszeudoplaszticitást mutat.
Hidrofóbosan módosított cellulóz sűrítőanyag (például EBS451FQ) használata esetén nagy nyírási sebesség mellett a viszkozitás akkor is magas, ha a mennyiség nagy.
Asszociatív poliuretán sűrítők (például WT105A) használata esetén nagy nyírási sebesség mellett a viszkozitás akkor is magas, ha a mennyiség nagy.
Akril sűrítőanyagok (például ASE60) használata esetén, bár a statikus viszkozitás gyorsan növekszik, ha nagy a mennyiség, a viszkozitás gyorsan csökken nagyobb nyírási sebességnél.
3. Asszociatív sűrítőanyag
(1) sűrítő mechanizmus
A cellulóz-éter és az alkálira duzzadó akril sűrítők csak a vizes fázist tudják sűríteni, de nincsenek sűrítő hatásuk a vízbázisú festék többi összetevőjére, és nem okozhatnak jelentős kölcsönhatást a festékben lévő pigmentek és az emulzió részecskéi között, így a festék reológiája nem állítható.
Az asszociatív sűrítőanyagokra jellemző, hogy a hidratáció révén történő sűrítés mellett egymás közötti, diszpergált részecskékkel és a rendszer más komponenseivel való asszociáció révén is sűrűsödnek. Ez az asszociáció nagy nyírási sebességnél disszociál, és alacsony nyírási sebességnél újra asszociál, lehetővé téve a bevonat reológiájának beállítását.
Az asszociatív sűrítőanyag sűrítőmechanizmusa abban rejlik, hogy molekulája egy lineáris hidrofil lánc, egy polimer vegyület, amelynek mindkét végén lipofil csoportok vannak, azaz hidrofil és hidrofób csoportok vannak a szerkezetében, így a felületaktív molekulák jellemzőivel rendelkezik. Az ilyen sűrítőanyag-molekulák nemcsak hidratálódhatnak és duzzadhatnak, hogy besűrítsék a vízfázist, hanem micellákat is képezhetnek, amikor a vizes oldat koncentrációja meghalad egy bizonyos értéket. A micellák az emulzió polimer részecskéihez és a diszpergálószert adszorbeáló pigmentrészecskékhez kapcsolódva háromdimenziós hálózati szerkezetet alkothatnak, és összekapcsolódhatnak és összefonódhatnak, hogy növeljék a rendszer viszkozitását.
Ami még ennél is fontosabb, hogy ezek az asszociációk dinamikus egyensúlyban vannak, és az egyesült micellák külső erőhatások hatására képesek a helyzetüket módosítani, így a bevonat szintező tulajdonságokkal rendelkezik. Ezenkívül, mivel a molekula több micellából áll, ez a szerkezet csökkenti a vízmolekulák migrációs hajlamát, és így növeli a vizes fázis viszkozitását.
(2) A bevonatokban betöltött szerep
Az asszociatív sűrítők többsége poliuretán, relatív molekulatömegük 103-104 nagyságrend között van, ami két nagyságrenddel alacsonyabb, mint a hagyományos poliakrilsav és cellulóz sűrítőké, amelyek relatív molekulatömege 105-106 között van. Az alacsony molekulatömeg miatt a hidratálás utáni effektív térfogatnövekedés kisebb, így viszkozitási görbéjük laposabb, mint a nem asszociatív sűrítőké.
Az asszociatív sűrítő alacsony molekulatömege miatt a vízfázisban korlátozott az intermolekuláris összefonódása, így a vízfázisra gyakorolt sűrítő hatása nem jelentős. Alacsony nyírási sebesség tartományban a molekulák közötti asszociációs konverzió nagyobb, mint az asszociációs bomlás, a teljes rendszer megtartja a szuszpenziós és diszperziós állapotot, és a viszkozitás közel van a diszperziós közeg (víz) viszkozitásához. Ezért az asszociatív sűrítő alacsonyabb látszólagos viszkozitást mutat a vízbázisú festékrendszerben az alacsony nyírási sebesség tartományában.
Az asszociatív sűrítők növelik a molekulák közötti potenciális energiát a diszpergált fázisban lévő részecskék közötti asszociáció miatt. Ily módon nagy nyírási sebességnél több energiára van szükség a molekulák közötti asszociáció megszakításához, és az azonos nyírási feszültség eléréséhez szükséges nyíróerő is nagyobb, így a rendszer nagyobb nyírási sebességnél nagyobb nyírási sebességet mutat. Látszólagos viszkozitás. A magasabb nagy nyírási viszkozitás és az alacsonyabb alacsony nyírási viszkozitás éppen hogy kompenzálja a közös sűrítők hiányát a festék reológiai tulajdonságaiban, azaz a két sűrítő kombinálva használható a latex festék folyékonyságának beállítására. Változtatható teljesítmény, hogy megfeleljen a vastag filmbevonat és a bevonófilm folyásának átfogó követelményeinek.
Közzététel ideje: 2024. április 28.