1. Biezinātāja definīcija un funkcija
Piedevas, kas var ievērojami palielināt ūdens bāzes krāsu viskozitāti, sauc par biezinātājiem.
Biezinātājiem ir svarīga loma pārklājumu ražošanā, uzglabāšanā un konstrukcijā.
Biezinātāja galvenā funkcija ir palielināt pārklājuma viskozitāti, lai tā atbilstu dažādu lietošanas posmu prasībām. Tomēr pārklājuma nepieciešamā viskozitāte dažādos posmos ir atšķirīga. Piemēram:
Uzglabāšanas procesā ir vēlams, lai būtu augsta viskozitāte, lai novērstu pigmenta nosēšanos;
Būvniecības procesā ir vēlams, lai krāsai būtu mērena viskozitāte, lai nodrošinātu labu krāsas uzklājamību bez pārmērīgas krāsas traipu veidošanās;
Pēc būvniecības ir cerība, ka viskozitāte pēc īsa laika nobīdes (izlīdzināšanas process) varēs ātri atgriezties pie augstas viskozitātes, lai novērstu nosēšanos.
Ūdens bāzes pārklājumu plūstamība nav ņūtoniska.
Kad krāsas viskozitāte samazinās, palielinoties bīdes spēkam, to sauc par pseidoplastisku šķidrumu, un lielākā daļa krāsas ir pseidoplastisks šķidrums.
Ja pseidoplastiska šķidruma plūsmas uzvedība ir saistīta ar tā vēsturi, tas ir, tā ir atkarīga no laika, to sauc par tiksotropisku šķidrumu.
Ražojot pārklājumus, mēs bieži apzināti cenšamies padarīt pārklājumus tiksotropiskus, piemēram, pievienojot piedevas.
Kad pārklājuma tiksotropija ir atbilstoša, tā var atrisināt dažādu pārklājuma posmu pretrunas un apmierināt pārklājuma dažādās viskozitātes tehniskās vajadzības uzglabāšanas, konstrukcijas izlīdzināšanas un žāvēšanas posmos.
Daži biezinātāji var piešķirt krāsai augstu tiksotropiju, lai tai miera stāvoklī vai pie zema bīdes ātruma (piemēram, uzglabāšanas vai transportēšanas laikā) būtu augstāka viskozitāte, lai novērstu krāsas pigmenta nosēšanos. Un pie augsta bīdes ātruma (piemēram, pārklāšanas procesā) tai ir zema viskozitāte, lai pārklājumam būtu pietiekama plūstamība un izlīdzināšana.
Tiksotropiju attēlo tiksotropiskais indekss TI, un to mēra ar Brukfīlda viskozimetru.
TI = viskozitāte (mērīta pie 6 apgr./min) / viskozitāte (mērīta pie 60 apgr./min)
2. Biezinātāju veidi un to ietekme uz pārklājuma īpašībām
(1) Veidi Pēc ķīmiskā sastāva biezinātājus iedala divās kategorijās: organiskajos un neorganiskajos.
Neorganiskie veidi ir bentonīts, attapulgīts, alumīnija magnija silikāts, litija magnija silikāts utt., organiskie veidi, piemēram, metilceluloze, hidroksietilceluloze, poliakrilāts, polimetakrilāts, akrilskābe vai metilakrila homopolimērs vai kopolimērs un poliuretāns utt.
No pārklājumu reoloģisko īpašību ietekmes viedokļa biezinātāji tiek iedalīti tiksotropiskajos biezinātājos un asociatīvajos biezinātājos. Saskaņā ar veiktspējas prasībām biezinātāja daudzumam jābūt nelielam, lai sabiezināšanas efekts būtu labs; to nevar viegli noārdīt enzīmi; mainoties sistēmas temperatūrai vai pH vērtībai, pārklājuma viskozitāte būtiski nesamazināsies, un pigments un pildviela neflokulēsies; laba uzglabāšanas stabilitāte; laba ūdens aizture, nav acīmredzamas putošanas parādības un nav negatīvas ietekmes uz pārklājuma plēves veiktspēju.
①Celulozes biezinātājs
Pārklājumos izmantotie celulozes biezinātāji galvenokārt ir metilceluloze, hidroksietilceluloze un hidroksipropilmetilceluloze, un pēdējās divas tiek izmantotas biežāk.
Hidroksietilceluloze ir produkts, ko iegūst, aizvietojot dabiskās celulozes glikozes vienību hidroksilgrupas ar hidroksietilgrupām. Produktu specifikācijas un modeļi galvenokārt atšķiras pēc aizvietošanas pakāpes un viskozitātes.
Hidroksietilcelulozes veidi tiek iedalīti arī normālas šķīdināšanas tipā, ātras dispersijas tipā un bioloģiskās stabilitātes tipā. Runājot par lietošanas metodi, hidroksietilcelulozi var pievienot dažādos pārklājuma ražošanas procesa posmos. Ātri dispersijas tipu var pievienot tieši sausa pulvera veidā. Tomēr sistēmas pH vērtībai pirms pievienošanas jābūt mazākai par 7, galvenokārt tāpēc, ka hidroksietilceluloze pie zemas pH vērtības šķīst lēni, un ir pietiekami daudz laika, lai ūdens iesūktos daļiņu iekšpusē, un pēc tam pH vērtība tiek palielināta, lai tā ātri izšķīstu. Atbilstošas darbības var izmantot arī, lai sagatavotu noteiktu līmes šķīduma koncentrāciju un pievienotu to pārklājuma sistēmai.
Hidroksipropilmetilcelulozeir produkts, ko iegūst, dabiskās celulozes glikozes vienības hidroksilgrupu aizstājot ar metoksigrupu, bet otru daļu aizstājot ar hidroksipropilgrupu. Tā sabiezināšanas efekts būtībā ir tāds pats kā hidroksietilcelulozei. Un tas ir izturīgs pret fermentatīvu noārdīšanos, taču tā šķīdība ūdenī nav tik laba kā hidroksietilcelulozei, un tam ir trūkums - želejveida veidošanās karsējot. Virsmas apstrādātu hidroksipropilmetilcelulozi var tieši pievienot ūdenim, lietojot. Pēc maisīšanas un disperģēšanas pievieno sārmainas vielas, piemēram, amonjaka ūdeni, lai noregulētu pH vērtību līdz 8-9, un maisa, līdz pilnībā izšķīst. Hidroksipropilmetilcelulozi bez virsmas apstrādes pirms lietošanas var iemērkt un uzbriedināt karstā ūdenī virs 85°C, pēc tam atdzesēt līdz istabas temperatūrai un pēc tam maisīt ar aukstu ūdeni vai ledus ūdeni, lai to pilnībā izšķīdinātu.
②Neorganiskais biezinātājs
Šāda veida biezinātājs galvenokārt ir daži aktivētā māla produkti, piemēram, bentonīts, magnija alumīnija silikāta māls utt. Tam ir raksturīgs tas, ka papildus sabiezināšanas efektam tam ir arī laba suspensijas iedarbība, tas var novērst iegrimšanu un neietekmēs pārklājuma ūdensizturību. Pēc pārklājuma žāvēšanas un plēvē veidošanās tas darbojas kā pildviela pārklājuma plēvē utt. Negatīvais faktors ir tas, ka tas būtiski ietekmēs pārklājuma izlīdzināšanu.
③ Sintētiskā polimēra biezinātājs
Sintētisko polimēru biezinātājus galvenokārt izmanto akrila un poliuretāna (asociatīvo biezinātāju) ražošanā. Akrila biezinātāji pārsvarā ir akrila polimēri, kas satur karboksilgrupas. Ūdenī ar pH vērtību 8–10 karboksilgrupa disociējas un uzbriest; kad pH vērtība ir lielāka par 10, tā izšķīst ūdenī un zaudē biezinošo efektu, tāpēc biezinošais efekts ir ļoti jutīgs pret pH vērtību.
Akrilāta biezinātāja sabiezēšanas mehānisms ir tāds, ka tā daļiņas var adsorbēties uz krāsas lateksa daļiņu virsmas un pēc sārmu pietūkuma veidot pārklājuma slāni, kas palielina lateksa daļiņu tilpumu, kavē daļiņu Brauna kustību un palielina krāsas sistēmas viskozitāti; Otrkārt, biezinātāja pietūkums palielina ūdens fāzes viskozitāti.
(2) Biezinātāja ietekme uz pārklājuma īpašībām
Biezinātāja veida ietekme uz pārklājuma reoloģiskajām īpašībām ir šāda:
Palielinoties biezinātāja daudzumam, krāsas statiskā viskozitāte ievērojami palielinās, un viskozitātes izmaiņu tendence būtībā ir nemainīga, pakļaujot to ārējam bīdes spēkam.
Biezinātāja ietekmē krāsas viskozitāte strauji samazinās, pakļaujot to bīdes spēkam, parādot pseidoplastiskumu.
Izmantojot hidrofobiski modificētu celulozes biezinātāju (piemēram, EBS451FQ), pie lieliem bīdes ātrumiem viskozitāte joprojām ir augsta, ja daudzums ir liels.
Izmantojot asociatīvos poliuretāna biezinātājus (piemēram, WT105A), pie lieliem bīdes ātrumiem viskozitāte joprojām ir augsta, ja daudzums ir liels.
Izmantojot akrila biezinātājus (piemēram, ASE60), lai gan statiskā viskozitāte strauji palielinās, ja daudzums ir liels, viskozitāte strauji samazinās, ja bīdes ātrums ir lielāks.
3. Asociatīvais biezinātājs
(1) sabiezināšanas mehānisms
Celulozes ētera un sārmā uzbriestošie akrila biezinātāji var sabiezināt tikai ūdens fāzi, bet tiem nav sabiezinošas ietekmes uz citām ūdens bāzes krāsas sastāvdaļām, kā arī tie nevar izraisīt būtisku mijiedarbību starp krāsas pigmentiem un emulsijas daļiņām, tāpēc krāsas reoloģiju nevar regulēt.
Asociatīvie biezinātāji ir raksturīgi ar to, ka papildus sabiezināšanai hidratācijas ceļā tie sabiezē arī savā starpā, ar disperģētām daļiņām un citiem sistēmas komponentiem. Šī saistība disociējas pie lieliem bīdes ātrumiem un atkārtoti asociējas pie maziem bīdes ātrumiem, ļaujot pielāgot pārklājuma reoloģiju.
Asociatīvā biezinātāja sabiezināšanas mehānisms ir tāds, ka tā molekula ir lineāra hidrofila ķēde, polimēru savienojums ar lipofilām grupām abos galos, tas ir, tā struktūrā ir hidrofilas un hidrofobas grupas, tāpēc tai piemīt virsmaktīvo vielu molekulu īpašības. Šādas biezinātāja molekulas var ne tikai hidratēties un uzbriest, sabiezinot ūdens fāzi, bet arī veidot micellas, kad to ūdens šķīduma koncentrācija pārsniedz noteiktu vērtību. Micellas var saistīties ar emulsijas polimēru daļiņām un pigmenta daļiņām, kas ir adsorbējušas disperģētāju, veidojot trīsdimensiju tīkla struktūru, un tās ir savstarpēji saistītas un sapinušās, lai palielinātu sistēmas viskozitāti.
Vēl svarīgāk ir tas, ka šīs asociācijas atrodas dinamiskā līdzsvara stāvoklī, un šīs saistītās micellas var pielāgot savu pozīciju, pakļaujoties ārējiem spēkiem, lai pārklājumam būtu izlīdzinošas īpašības. Turklāt, tā kā molekulā ir vairākas micellas, šī struktūra samazina ūdens molekulu tieksmi migrēt un tādējādi palielina ūdens fāzes viskozitāti.
(2) Loma pārklājumos
Lielākā daļa asociatīvo biezinātāju ir poliuretāni, un to relatīvā molekulmasa ir no 103 līdz 104 lieluma kārtām, kas ir par divām lieluma kārtām mazāka nekā parastajiem poliakrilskābes un celulozes biezinātājiem ar relatīvo molekulmasu no 105 līdz 106. Zemās molekulmasas dēļ efektīvais tilpuma pieaugums pēc hidratācijas ir mazāks, tāpēc tā viskozitātes līkne ir plakanāka nekā neasociatīvajiem biezinātājiem.
Asociatīvā biezinātāja zemās molekulmasas dēļ tā starpmolekulārā sapīšanās ūdens fāzē ir ierobežota, tāpēc tā sabiezināšanas ietekme uz ūdens fāzi nav būtiska. Zema bīdes ātruma diapazonā asociācijas konversija starp molekulām ir lielāka nekā asociācijas sabrukšana starp molekulām, visa sistēma saglabā iekšējo suspensijas un dispersijas stāvokli, un viskozitāte ir tuvu dispersijas vides (ūdens) viskozitātei. Tāpēc asociatīvais biezinātājs nodrošina, ka ūdens bāzes krāsu sistēmai ir zemāka šķietamā viskozitāte zema bīdes ātruma diapazonā.
Asociatīvie biezinātāji palielina potenciālo enerģiju starp molekulām, pateicoties daļiņu asociācijai dispersajā fāzē. Tādā veidā, pie lieliem bīdes ātrumiem ir nepieciešams vairāk enerģijas, lai pārtrauktu asociāciju starp molekulām, un arī bīdes spēks, kas nepieciešams, lai sasniegtu tādu pašu bīdes deformāciju, ir lielāks, tāpēc sistēma pie lieliem bīdes ātrumiem uzrāda lielāku bīdes ātrumu. Šķietamā viskozitāte. Augstāka augstas bīdes viskozitāte un zemāka zemas bīdes viskozitāte var kompensēt kopīgu biezinātāju trūkumu krāsas reoloģiskajās īpašībās, tas ir, abus biezinātājus var izmantot kombinācijā, lai pielāgotu lateksa krāsas plūstamību. Mainīga veiktspēja, lai izpildītu visaptverošās prasības pārklājumam biezā plēvē un pārklājuma plēves plūsmai.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 28. aprīlis