1. Дефиниција и функција на згуснувач
Адитивите што можат значително да го зголемат вискозитетот на боите на база на вода се нарекуваат згуснувачи.
Згуснувачите играат важна улога во производството, складирањето и конструкцијата на премази.
Главната функција на згуснувачот е да ја зголеми вискозноста на премазот за да ги задоволи барањата на различните фази на употреба. Сепак, вискозитетот потребен за премазот во различните фази е различен. На пример:
За време на процесот на складирање, пожелно е да има висок вискозитет за да се спречи таложење на пигментот;
За време на процесот на градење, пожелно е да има умерен вискозитет за да се обезбеди добра четкање на бојата без прекумерно флекање на бојата;
По изградбата, се надеваме дека вискозитетот може брзо да се врати на висок вискозитет по кратко временско задоцнување (процес на израмнување) за да се спречи опуштање.
Флуидноста на водорастворливите премази е нењутонска.
Кога вискозитетот на бојата се намалува со зголемување на силата на смолкнување, таа се нарекува псевдопластичен флуид, а поголемиот дел од бојата е псевдопластичен флуид.
Кога однесувањето на протокот на псевдопластичен флуид е поврзано со неговата историја, односно е временски зависен, тој се нарекува тиксотропен флуид.
Кога произведуваме премази, честопати свесно се обидуваме да ги направиме премазите тиксотропни, како на пример додавајќи адитиви.
Кога тиксотропијата на премазот е соодветна, може да ги реши противречностите на различните фази на премазот и да ги задоволи техничките потреби на различната вискозност на премазот во фазите на складирање, израмнување при градење и сушење.
Некои згуснувачи можат да ја обдарат бојата со висока тиксотропија, така што таа има повисок вискозитет во мирување или при ниска брзина на смолкнување (како што е складирањето или транспортот), со цел да се спречи таложење на пигментот во бојата. А при висока брзина на смолкнување (како што е процесот на премачкување), таа има низок вискозитет, така што премазот има доволен проток и израмнување.
Тиксотропијата е претставена со тиксотропен индекс TI и се мери со Брукфилд вискометар.
TI = вискозитет (мерено на 6 r/min) / вискозитет (мерено на 60 r/min)
2. Видови згуснувачи и нивните ефекти врз својствата на облогата
(1) Видови Според хемискиот состав, згуснувачите се поделени во две категории: органски и неоргански.
Неорганските типови вклучуваат бентонит, атапулгит, алуминиум магнезиум силикат, литиум магнезиум силикат, итн., органски типови како што се метил целулоза, хидроксиетил целулоза, полиакрилат, полиметакрилат, акрилна киселина или метил акрилен хомополимер или кополимер и полиуретан итн.
Од гледна точка на влијанието врз реолошките својства на премазите, згуснувачите се поделени на тиксотропни згуснувачи и асоцијативни згуснувачи. Во однос на барањата за перформанси, количината на згуснувач треба да биде помала и ефектот на згуснување е добар; не е лесно да се еродира од ензими; кога температурата или pH вредноста на системот се менува, вискозноста на премазот нема да се намали значително, а пигментот и филерот нема да се флокулираат. ; Добра стабилност при складирање; добро задржување на вода, без очигледен феномен на пенење и без негативни ефекти врз перформансите на филмот за премачкување.
① Згуснувач на целулоза
Згуснувачите на целулоза што се користат во премазите се главно метилцелулоза, хидроксиетилцелулоза и хидроксипропилметилцелулоза, а последните две се почесто се користат.
Хидроксиетил целулозата е производ добиен со замена на хидроксилните групи на глукозните единици на природната целулоза со хидроксиетилни групи. Спецификациите и моделите на производите главно се разликуваат според степенот на супституција и вискозитетот.
Видовите на хидроксиетил целулоза се поделени на тип со нормално растворање, тип со брза дисперзија и тип со биолошка стабилност. Што се однесува до методот на употреба, хидроксиетил целулозата може да се додаде во различни фази од процесот на производство на премази. Типот со брзо дисперзија може да се додаде директно во форма на сув прав. Сепак, pH вредноста на системот пред додавање треба да биде помала од 7, главно затоа што хидроксиетил целулозата се раствора бавно при ниска pH вредност и има доволно време водата да се инфилтрира во внатрешноста на честичките, а потоа pH вредноста се зголемува за да се раствори брзо. Соодветни чекори може да се користат и за подготовка на одредена концентрација на раствор за лепак и негово додавање во системот за премачкување.
Хидроксипропил метилцелулозае производ добиен со замена на хидроксилната група на глукозната единица од природна целулоза со метокси група, додека другиот дел е заменет со хидроксипропил група. Неговиот ефект на згуснување е во основа ист како оној на хидроксиетил целулозата. И е отпорен на ензимска деградација, но неговата растворливост во вода не е толку добра како онаа на хидроксиетил целулозата, а има и недостаток на желатинирање при загревање. За површински третираната хидроксипропил метилцелулоза, може директно да се додаде во вода кога се користи. По мешањето и дисперзијата, додадете алкални супстанции како што е вода од амонијак за да ја прилагодите pH вредноста на 8-9 и мешајте додека целосно не се раствори. За хидроксипропил метилцелулоза без површинска обработка, може да се натопи и набабри со топла вода над 85°C пред употреба, а потоа да се олади на собна температура, а потоа да се промеша со ладна вода или мраз вода за целосно да се раствори.
②Неоргански згуснувач
Овој вид згуснувач е главно од некои производи од активна глина, како што се бентонит, магнезиум алуминиум силикат глина итн. Се карактеризира со тоа што покрај ефектот на згуснување, има и добар ефект на суспензија, може да спречи тонење и нема да влијае на водоотпорноста на премазот. Откако премазот ќе се исуши и ќе се формира во филм, делува како полнач во филмот за премаз итн. Неповолниот фактор е што значително ќе влијае на израмнувањето на премазот.
③ Синтетички полимерен згуснувач
Синтетичките полимерни згуснувачи најчесто се користат кај акрилните и полиуретанските материјали (асоцијативни згуснувачи). Акрилните згуснувачи се претежно акрилни полимери што содржат карбоксилни групи. Во вода со pH вредност од 8-10, карбоксилната група дисоцира и отекува; кога pH вредноста е поголема од 10, таа се раствора во вода и го губи ефектот на згуснување, па затоа ефектот на згуснување е многу чувствителен на pH вредноста.
Механизмот на згуснување на акрилатниот згуснувач е тоа што неговите честички можат да се адсорбираат на површината на латексните честички во бојата и да формираат слој за обложување по алкалното отекување, што го зголемува волуменот на латексните честички, го попречува Брауновото движење на честичките и ја зголемува вискозноста на системот за боја.; Второ, отекувањето на згуснувачот ја зголемува вискозноста на водената фаза.
(2) Влијание на згуснувачот врз својствата на облогата
Влијанието на видот на згуснувачот врз реолошките својства на облогата е како што следува:
Кога количината на згуснувач се зголемува, статичкиот вискозитет на бојата значително се зголемува, а трендот на промена на вискозитетот е во основа конзистентен кога е изложен на надворешна сила на смолкнување.
Под дејство на згуснувач, вискозитетот на бојата брзо опаѓа кога е подложена на сила на смолкнување, покажувајќи псевдопластичност.
Користејќи хидрофобно модифициран згуснувач на целулоза (како што е EBS451FQ), при високи стапки на смолкнување, вискозитетот е сè уште висок кога количината е голема.
Користејќи асоцијативни полиуретански згуснувачи (како што е WT105A), при високи стапки на смолкнување, вискозитетот е сè уште висок кога количината е голема.
Користејќи акрилни згуснувачи (како што е ASE60), иако статичкиот вискозитет брзо расте кога количината е голема, вискозитетот брзо се намалува при поголема брзина на смолкнување.
3. Асоцијативен згуснувач
(1) механизам на згуснување
Целулозниот етер и алкално-багателните акрилни згуснувачи можат само да ја згуснат водената фаза, но немаат ефект на згуснување врз другите компоненти во бојата на база на вода, ниту пак можат да предизвикаат значајна интеракција помеѓу пигментите во бојата и честичките на емулзијата, па затоа реологијата на бојата не може да се прилагоди.
Асоцијативните згуснувачи се карактеризираат со тоа што покрај згуснувањето преку хидратација, тие се згуснуваат и преку асоцијации меѓу себе, со дисперзирани честички и со други компоненти во системот. Оваа асоцијација се дисоцира при високи брзини на смолкнување и повторно се асоцира при ниски брзини на смолкнување, овозможувајќи прилагодување на реологијата на облогата.
Механизмот на згуснување на асоцијативниот згуснувач е тоа што неговиот молекул е линеарен хидрофилен ланец, полимерно соединение со липофилни групи на двата краја, односно има хидрофилни и хидрофобни групи во структурата, па затоа има карактеристики на молекули на сурфактант. Ваквите молекули на згуснувач не само што можат да хидрираат и отечат за да ја згуснат водената фаза, туку и да формираат мицели кога концентрацијата на неговиот воден раствор надминува одредена вредност. Мицелите можат да се поврзат со полимерните честички на емулзијата и пигментните честички што го адсорбирале дисперзаторот за да формираат тридимензионална мрежна структура и се меѓусебно поврзани и испреплетени за да ја зголемат вискозноста на системот.
Поважно е што овие асоцијации се во состојба на динамичка рамнотежа, а тие поврзани мицели можат да ги прилагодат своите позиции кога се подложени на надворешни сили, така што облогата има својства на израмнување. Покрај тоа, бидејќи молекулата има неколку мицели, оваа структура ја намалува тенденцијата на молекулите на водата да мигрираат и со тоа ја зголемува вискозноста на водната фаза.
(2) Улогата во премазите
Повеќето од асоцијативните згуснувачи се полиуретани, а нивните релативни молекуларни тежини се помеѓу 103-104 реда на големина, два реда на големина пониски од обичните згуснувачи на полиакрилна киселина и целулоза со релативни молекуларни тежини помеѓу 105-106. Поради малата молекуларна тежина, ефективното зголемување на волуменот по хидратацијата е помало, па затоа нејзината крива на вискозитет е порамна од онаа на неасоцијативните згуснувачи.
Поради малата молекуларна тежина на асоцијативниот згуснувач, неговото меѓумолекуларно заплеткување во водената фаза е ограничено, па затоа неговиот ефект на згуснување врз водената фаза не е значаен. Во опсегот на ниска брзина на смолкнување, конверзијата на асоцијацијата помеѓу молекулите е поголема од уништувањето на асоцијацијата помеѓу молекулите, целиот систем одржува вродена состојба на суспензија и дисперзија, а вискозитетот е близок до вискозитетот на дисперзиониот медиум (вода). Затоа, асоцијативниот згуснувач го прави системот за боја на база на вода да покажува помал очигледен вискозитет кога е во регионот на ниска брзина на смолкнување.
Асоцијативните згуснувачи ја зголемуваат потенцијалната енергија помеѓу молекулите поради поврзаноста помеѓу честичките во дисперзираната фаза. На овој начин, потребна е повеќе енергија за да се прекине поврзаноста помеѓу молекулите при високи брзини на смолкнување, а силата на смолкнување потребна за да се постигне истото напрегање на смолкнување е исто така поголема, така што системот покажува повисока брзина на смолкнување при високи брзини на смолкнување. Очигледен вискозитет. Повисокиот вискозитет при висок смолкнување и понискиот вискозитет при низок смолкнување можат само да го надоместат недостатокот на заеднички згуснувачи во реолошките својства на бојата, односно двата згуснувачи можат да се користат во комбинација за да се прилагоди флуидноста на латексната боја. Променливи перформанси, за да се задоволат сеопфатните барања за премачкување во дебел филм и проток на филм за премачкување.
Време на објавување: 28 април 2024 година