1. Definisi dan fungsi pemekat
Bahan tambahan yang boleh meningkatkan kelikatan cat berasaskan air dengan ketara dipanggil pemekat.
Bahan pemekat memainkan peranan penting dalam pengeluaran, penyimpanan dan pembinaan salutan.
Fungsi utama pemekat adalah untuk meningkatkan kelikatan salutan bagi memenuhi keperluan peringkat penggunaan yang berbeza. Walau bagaimanapun, kelikatan yang diperlukan oleh salutan pada peringkat yang berbeza adalah berbeza. Contohnya:
Semasa proses penyimpanan, adalah wajar untuk mempunyai kelikatan yang tinggi untuk mengelakkan pigmen daripada mendap;
Semasa proses pembinaan, adalah wajar untuk mempunyai kelikatan yang sederhana bagi memastikan cat mempunyai kebolehberusan yang baik tanpa kesan cat yang berlebihan;
Selepas pembinaan, diharapkan kelikatan dapat kembali ke kelikatan yang tinggi dengan cepat selepas sedikit lag masa (proses perataan) untuk mengelakkan kendur.
Kecairan salutan bawaan air adalah bukan Newtonian.
Apabila kelikatan cat berkurangan dengan peningkatan daya ricih, ia dipanggil bendalir pseudoplastik, dan kebanyakan cat adalah bendalir pseudoplastik.
Apabila kelakuan aliran bendalir pseudoplastik berkaitan dengan sejarahnya, iaitu, ia bergantung pada masa, ia dipanggil bendalir tiksotropik.
Apabila mengeluarkan salutan, kita sering secara sedar cuba menjadikan salutan tersebut tiksotropik, seperti menambah bahan tambahan.
Apabila tiksotropi salutan sesuai, ia dapat menyelesaikan percanggahan pelbagai peringkat salutan, dan memenuhi keperluan teknikal kelikatan salutan yang berbeza dalam peringkat penyimpanan, perataan pembinaan, dan pengeringan.
Sesetengah pemekat boleh memberikan cat tiksotropi yang tinggi, supaya ia mempunyai kelikatan yang lebih tinggi semasa rehat atau pada kadar ricih yang rendah (seperti penyimpanan atau pengangkutan), bagi mengelakkan pigmen dalam cat daripada mendap. Dan di bawah kadar ricih yang tinggi (seperti proses salutan), ia mempunyai kelikatan yang rendah, supaya salutan mempunyai aliran dan perataan yang mencukupi.
Tiksotropi diwakili oleh indeks tiksotropik TI dan diukur dengan viskometer Brookfield.
TI=kelikatan (diukur pada 6r/min)/kelikatan (diukur pada 60r/min)
2. Jenis-jenis pemekat dan kesannya terhadap sifat salutan
(1) Jenis Dari segi komposisi kimia, pemekat dibahagikan kepada dua kategori: organik dan bukan organik.
Jenis bukan organik termasuk bentonit, atapulgit, aluminium magnesium silikat, litium magnesium silikat, dan sebagainya, jenis organik seperti metil selulosa, hidroksietil selulosa, poliakrilat, polimetakrilat, asid akrilik atau metil Homopolimer atau kopolimer akrilik dan poliuretana dan sebagainya.
Dari perspektif pengaruh terhadap sifat reologi salutan, pemekat dibahagikan kepada pemekat tiksotropik dan pemekat asosiatif. Dari segi keperluan prestasi, jumlah pemekat haruslah kurang dan kesan pemekat adalah baik; ia tidak mudah terhakis oleh enzim; apabila suhu atau nilai pH sistem berubah, kelikatan salutan tidak akan berkurangan dengan ketara, dan pigmen dan pengisi tidak akan terflokulasi. ; Kestabilan penyimpanan yang baik; pengekalan air yang baik, tiada fenomena pembuih yang jelas dan tiada kesan buruk terhadap prestasi filem salutan.
①Pemekat selulosa
Pemekat selulosa yang digunakan dalam salutan terutamanya metilselulosa, hidroksietilselulosa dan hidroksipropilmetilselulosa, dan dua yang terakhir lebih biasa digunakan.
Hidroksietil selulosa ialah produk yang diperoleh dengan menggantikan kumpulan hidroksil pada unit glukosa selulosa semula jadi dengan kumpulan hidroksietil. Spesifikasi dan model produk dibezakan terutamanya mengikut tahap penggantian dan kelikatan.
Jenis hidroksietil selulosa juga dibahagikan kepada jenis pembubaran normal, jenis penyebaran cepat dan jenis kestabilan biologi. Dari segi kaedah penggunaan, hidroksietil selulosa boleh ditambah pada peringkat berbeza dalam proses pengeluaran salutan. Jenis penyebaran cepat boleh ditambah terus dalam bentuk serbuk kering. Walau bagaimanapun, nilai pH sistem sebelum penambahan hendaklah kurang daripada 7, terutamanya kerana hidroksietil selulosa larut perlahan pada nilai pH yang rendah, dan terdapat masa yang mencukupi untuk air menyusup ke dalam zarah, dan kemudian nilai pH ditingkatkan untuk menjadikannya Larut dengan cepat. Langkah-langkah yang sepadan juga boleh digunakan untuk menyediakan kepekatan larutan gam tertentu dan menambahkannya ke dalam sistem salutan.
Hidroksipropil metilselulosaadalah produk yang diperoleh dengan menggantikan kumpulan hidroksil pada unit glukosa selulosa semula jadi dengan kumpulan metoksi, manakala bahagian yang lain digantikan dengan kumpulan hidroksipropil. Kesan penebalannya pada asasnya sama seperti hidroksietil selulosa. Dan ia tahan terhadap degradasi enzimatik, tetapi kelarutannya dalam air tidak sebaik hidroksietil selulosa, dan ia mempunyai kelemahan iaitu membentuk gel apabila dipanaskan. Untuk hidroksipropil metilselulosa yang dirawat permukaan, ia boleh ditambah terus ke dalam air apabila digunakan. Selepas dikacau dan disebarkan, tambahkan bahan alkali seperti air ammonia untuk melaraskan nilai pH kepada 8-9, dan kacau sehingga larut sepenuhnya. Untuk hidroksipropil metilselulosa tanpa rawatan permukaan, ia boleh direndam dan dibesarkan dengan air panas melebihi 85°C sebelum digunakan, dan kemudian disejukkan ke suhu bilik, kemudian dikacau dengan air sejuk atau air ais untuk melarutkannya sepenuhnya.
②Pemekat bukan organik
Jenis pemekat ini terutamanya terdiri daripada beberapa produk tanah liat yang diaktifkan, seperti bentonit, tanah liat magnesium aluminium silikat, dan sebagainya. Ia dicirikan oleh kesan pemekat yang baik, ia juga mempunyai kesan penggantungan yang baik, boleh mencegah penenggelaman, dan tidak akan menjejaskan rintangan air salutan. Selepas salutan dikeringkan dan dibentuk menjadi filem, ia bertindak sebagai pengisi dalam filem salutan, dan sebagainya. Faktor yang tidak menguntungkan ialah ia akan menjejaskan tahap pelarasan salutan dengan ketara.
③ Pemekat polimer sintetik
Pemekat polimer sintetik kebanyakannya digunakan dalam akrilik dan poliuretana (pemekat bersekutu). Pemekat akrilik kebanyakannya polimer akrilik yang mengandungi kumpulan karboksil. Dalam air dengan nilai pH 8-10, kumpulan karboksil terurai dan menjadi bengkak; apabila nilai pH lebih besar daripada 10, ia larut dalam air dan kehilangan kesan penebalan, jadi kesan penebalan sangat sensitif terhadap nilai pH.
Mekanisme penebalan pemekat akrilat adalah zarahnya boleh terserap pada permukaan zarah lateks dalam cat, dan membentuk lapisan salutan selepas pembengkakan alkali, yang meningkatkan isipadu zarah lateks, menghalang gerakan Brownian zarah, dan meningkatkan kelikatan sistem cat. ; Kedua, pembengkakan pemekat meningkatkan kelikatan fasa air.
(2) Pengaruh pemekat terhadap sifat salutan
Kesan jenis pemekat terhadap sifat reologi salutan adalah seperti berikut:
Apabila jumlah pemekat meningkat, kelikatan statik cat meningkat dengan ketara, dan trend perubahan kelikatan pada asasnya konsisten apabila tertakluk kepada daya ricih luaran.
Dengan kesan pemekat, kelikatan cat menurun dengan cepat apabila ia tertakluk kepada daya ricih, menunjukkan pseudoplastik.
Menggunakan pemekat selulosa yang diubah suai secara hidrofobik (seperti EBS451FQ), pada kadar ricih yang tinggi, kelikatan masih tinggi walaupun jumlahnya besar.
Menggunakan pemekat poliuretana bersekutu (seperti WT105A), pada kadar ricih yang tinggi, kelikatan masih tinggi walaupun jumlahnya besar.
Menggunakan pemekat akrilik (seperti ASE60), walaupun kelikatan statik meningkat dengan cepat apabila jumlahnya besar, kelikatan berkurangan dengan cepat pada kadar ricih yang lebih tinggi.
3. Pemekat asosiatif
(1) mekanisme penebalan
Eter selulosa dan pemekat akrilik yang boleh mengembang alkali hanya boleh memekatkan fasa air, tetapi tidak mempunyai kesan penebalan pada komponen lain dalam cat berasaskan air, dan ia juga tidak boleh menyebabkan interaksi yang ketara antara pigmen dalam cat dan zarah emulsi, jadi reologi cat tidak boleh diselaraskan.
Pemekat asosiatif dicirikan oleh fakta bahawa selain daripada pemekatan melalui penghidratan, ia juga pemekat melalui perkaitan antara mereka sendiri, dengan zarah yang tersebar, dan dengan komponen lain dalam sistem. Perkaitan ini terpisah pada kadar ricih yang tinggi dan bergabung semula pada kadar ricih yang rendah, membolehkan reologi salutan diselaraskan.
Mekanisme penebalan pemekat bersekutu adalah molekulnya merupakan rantai hidrofilik linear, sebatian polimer dengan kumpulan lipofilik di kedua-dua hujungnya, iaitu, ia mempunyai kumpulan hidrofilik dan hidrofobik dalam strukturnya, jadi ia mempunyai ciri-ciri molekul surfaktan. Molekul pemekat sedemikian bukan sahaja boleh menghidrat dan mengembang untuk menebalkan fasa air, tetapi juga membentuk misel apabila kepekatan larutan akueusnya melebihi nilai tertentu. Misel boleh mengaitkan dengan zarah polimer emulsi dan zarah pigmen yang telah menyerap dispersan untuk membentuk struktur rangkaian tiga dimensi, dan saling berkaitan dan berbelit untuk meningkatkan kelikatan sistem.
Apa yang lebih penting ialah persatuan ini berada dalam keadaan keseimbangan dinamik, dan misel yang berkaitan tersebut boleh melaraskan kedudukannya apabila tertakluk kepada daya luaran, supaya salutan mempunyai sifat meratakan. Di samping itu, memandangkan molekul tersebut mempunyai beberapa misel, struktur ini mengurangkan kecenderungan molekul air untuk berhijrah dan dengan itu meningkatkan kelikatan fasa akueus.
(2) Peranan dalam salutan
Kebanyakan pemekat bersekutu adalah poliuretana, dan berat molekul relatifnya adalah antara 103-104 peringkat magnitud, dua peringkat magnitud lebih rendah daripada pemekat asid poliakrilik biasa dan selulosa dengan berat molekul relatif antara 105-106. Disebabkan oleh berat molekul yang rendah, peningkatan isipadu berkesan selepas penghidratan adalah kurang, jadi lengkung kelikatannya adalah lebih rata berbanding lengkung pemekat bukan bersekutu.
Disebabkan berat molekul pemekat bersekutu yang rendah, keterikatan antara molekulnya dalam fasa air adalah terhad, jadi kesan pemekatannya pada fasa air tidak ketara. Dalam julat kadar ricih yang rendah, penukaran perkaitan antara molekul adalah lebih besar daripada pemusnahan perkaitan antara molekul, keseluruhan sistem mengekalkan keadaan penggantungan dan penyebaran yang wujud, dan kelikatannya hampir dengan kelikatan medium penyebaran (air). Oleh itu, pemekat bersekutu menjadikan sistem cat berasaskan air mempamerkan kelikatan ketara yang lebih rendah apabila ia berada di kawasan kadar ricih yang rendah.
Pemekat bersekutu meningkatkan tenaga keupayaan antara molekul disebabkan oleh perkaitan antara zarah dalam fasa tersebar. Dengan cara ini, lebih banyak tenaga diperlukan untuk memutuskan perkaitan antara molekul pada kadar ricih yang tinggi, dan daya ricih yang diperlukan untuk mencapai terikan ricih yang sama juga lebih besar, supaya sistem mempamerkan kadar ricih yang lebih tinggi pada kadar ricih yang tinggi. Kelikatan ketara. Kelikatan ricih tinggi yang lebih tinggi dan kelikatan ricih rendah yang lebih rendah hanya boleh mengimbangi kekurangan pemekat biasa dalam sifat reologi cat, iaitu, kedua-dua pemekat boleh digunakan secara gabungan untuk melaraskan kebendairan cat lateks. Prestasi berubah-ubah, untuk memenuhi keperluan komprehensif salutan ke dalam filem tebal dan aliran filem salutan.
Masa siaran: 28-Apr-2024