1. Definisjon og funksjon av fortykningsmiddel
Tilsetningsstoffer som kan øke viskositeten til vannbasert maling betraktelig kalles fortykningsmidler.
Fortykningsmidler spiller en viktig rolle i produksjon, lagring og konstruksjon av belegg.
Hovedfunksjonen til fortykningsmidlet er å øke viskositeten til belegget for å møte kravene til forskjellige bruksstadier. Imidlertid er viskositeten som kreves av belegget på forskjellige stadier forskjellig. For eksempel:
Under lagringsprosessen er det ønskelig å ha høy viskositet for å hindre at pigmentet setter seg;
Under byggeprosessen er det ønskelig å ha en moderat viskositet for å sikre at malingen har god penselbarhet uten overdreven malingflekker;
Etter konstruksjon håper man at viskositeten raskt kan gå tilbake til en høy viskositet etter kort tids forsinkelse (utjevningsprosess) for å hindre henging.
Fluiditeten til vannbårne belegg er ikke-newtonsk.
Når viskositeten til malingen avtar med økningen av skjærkraften, kalles det en pseudoplastisk væske, og det meste av malingen er en pseudoplastisk væske.
Når strømningsoppførselen til en pseudoplastisk væske er relatert til dens historie, det vil si at den er tidsavhengig, kalles den en tiksotropisk væske.
Ved produksjon av belegg prøver vi ofte bevisst å gjøre beleggene tiksotrope, for eksempel å tilsette tilsetningsstoffer.
Når tiksotropien til belegget er hensiktsmessig, kan det løse motsetningene i de forskjellige stadiene av belegget, og møte de tekniske behovene til beleggets forskjellige viskositet i lagrings-, konstruksjonsutjevnings- og tørkestadiene.
Noen fortykningsmidler kan gi malingen høy tiksotropi, slik at den har høyere viskositet i hvile eller ved lav skjærhastighet (som lagring eller transport), for å forhindre at pigmentet i malingen setter seg. Og under høy skjærhastighet (som beleggingsprosess) har den lav viskositet, slik at belegget har tilstrekkelig flyt og utjevning.
Tixotropi er representert ved tiksotropisk indeks TI og målt med Brookfield viskosimeter.
TI=viskositet (målt ved 6r/min)/viskositet (målt ved 60r/min)
2. Typer fortykningsmidler og deres effekter på belegningsegenskaper
(1) Typer Når det gjelder kjemisk sammensetning, er fortykningsmidler delt inn i to kategorier: organiske og uorganiske.
Uorganiske typer inkluderer bentonitt, attapulgitt, aluminiummagnesiumsilikat, litiummagnesiumsilikat, etc., organiske typer som metylcellulose, hydroksyetylcellulose, polyakrylat, polymetakrylat, akrylsyre eller metyl Akrylhomopolymer eller kopolymer og polyuretan etc.
Fra perspektivet av påvirkningen på de reologiske egenskapene til belegg, er fortykningsmidler delt inn i tiksotropiske fortykningsmidler og assosiative fortykningsmidler. Når det gjelder ytelseskrav, bør mengden fortykningsmiddel være mindre og fortykningseffekten er god; det er ikke lett å bli erodert av enzymer; når temperaturen eller pH-verdien til systemet endres, vil ikke viskositeten til belegget reduseres betydelig, og pigmentet og fyllstoffet vil ikke flokkuleres. ; God lagringsstabilitet; god vannretensjon, ingen åpenbare skumfenomener og ingen negative effekter på ytelsen til beleggfilmen.
①Cellulosefortykningsmiddel
Cellulosefortykningsmidlene som brukes i belegg er hovedsakelig metylcellulose, hydroksyetylcellulose og hydroksypropylmetylcellulose, og de to sistnevnte er mer vanlig brukt.
Hydroksyetylcellulose er et produkt som oppnås ved å erstatte hydroksylgruppene på glukoseenhetene til naturlig cellulose med hydroksyetylgrupper. Spesifikasjonene og modellene til produktene skilles hovedsakelig i henhold til graden av substitusjon og viskositet.
Variantene av hydroksyetylcellulose er også delt inn i normal oppløsningstype, hurtigdispersjonstype og biologisk stabilitetstype. Når det gjelder bruksmetoden, kan hydroksyetylcellulose tilsettes på forskjellige stadier i beleggproduksjonsprosessen. Den hurtigdispergerende typen kan tilsettes direkte i form av tørt pulver. Imidlertid bør pH-verdien til systemet før tilsetning være mindre enn 7, hovedsakelig fordi hydroksyetylcellulose løses sakte opp ved lav pH-verdi, og det er tilstrekkelig tid for vann å infiltrere inn i partiklene, og deretter økes pH-verdien for å få den til å løses opp raskt. Tilsvarende trinn kan også brukes til å forberede en viss konsentrasjon av limløsning og legge den til beleggsystemet.
Hydroksypropylmetylcelluloseer et produkt oppnådd ved å erstatte hydroksylgruppen på glukoseenheten til naturlig cellulose med en metoksygruppe, mens den andre delen erstattes av en hydroksypropylgruppe. Dens fortykningseffekt er i utgangspunktet den samme som hydroksyetylcellulose. Og den er motstandsdyktig mot enzymatisk nedbrytning, men vannløseligheten er ikke like god som hydroksyetylcellulose, og den har den ulempen at den gelerer når den varmes opp. For overflatebehandlet hydroksypropylmetylcellulose kan den tilsettes direkte til vann når den brukes. Etter omrøring og dispergering, tilsett alkaliske stoffer som ammoniakkvann for å justere pH-verdien til 8-9, og rør til det er helt oppløst. For hydroksypropylmetylcellulose uten overflatebehandling kan den bløtlegges og svelles med varmt vann over 85°C før bruk, og deretter avkjøles til romtemperatur, og deretter røres med kaldt vann eller isvann for å løse den helt opp.
②Uorganisk fortykningsmiddel
Denne typen fortykningsmiddel er hovedsakelig noen aktiverte leireprodukter, som bentonitt, magnesiumaluminiumsilikatleire, etc. Det er karakterisert ved at det i tillegg til fortykningseffekten også har en god suspensjonseffekt, kan forhindre synking, og vil ikke påvirke vannmotstanden til belegget. Etter at belegget er tørket og formet til en film, fungerer det som et fyllstoff i beleggsfilmen osv. Den ugunstige faktoren er at det vil påvirke utjevningen av belegget betydelig.
③ Syntetisk polymer fortykningsmiddel
Syntetiske polymerfortykningsmidler brukes mest i akryl og polyuretan (assosiative fortykningsmidler). Akrylfortykningsmidler er for det meste akrylpolymerer som inneholder karboksylgrupper. I vann med en pH-verdi på 8-10 dissosieres karboksylgruppen og blir hoven opp; når pH-verdien er større enn 10, løses den opp i vann og mister fortykningseffekten, så fortykningseffekten er veldig følsom for pH-verdien.
Fortykningsmekanismen til akrylatfortykningsmidlet er at partiklene kan adsorberes på overflaten av latekspartiklene i malingen, og danne et belegglag etter alkalisvelling, noe som øker volumet av latekspartiklene, hindrer partiklenes Brownske bevegelse og øker malingssystemets viskositet. ; For det andre øker svellingen av fortykningsmidlet viskositeten til vannfasen.
(2) Påvirkning av fortykningsmiddel på beleggegenskaper
Effekten av typen fortykningsmiddel på de reologiske egenskapene til belegget er som følger:
Når mengden av fortykningsmiddel øker, øker den statiske viskositeten til malingen betydelig, og viskositetsendringstrenden er i utgangspunktet konsistent når den utsettes for en ekstern skjærkraft.
Med effekten av fortykningsmiddel faller viskositeten til malingen raskt når den utsettes for skjærkraft, noe som viser pseudoplastisitet.
Ved å bruke et hydrofobisk modifisert cellulosefortykningsmiddel (som EBS451FQ), ved høye skjærhastigheter, er viskositeten fortsatt høy når mengden er stor.
Ved å bruke assosiative polyuretanfortykningsmidler (som WT105A), ved høye skjærhastigheter, er viskositeten fortsatt høy når mengden er stor.
Ved å bruke akrylfortykningsmidler (som ASE60), selv om den statiske viskositeten stiger raskt når mengden er stor, synker viskositeten raskt ved en høyere skjærhastighet.
3. Assosiativ fortykningsmiddel
(1) fortykningsmekanisme
Celluloseeter og alkalisvellbare akrylfortykningsmidler kan bare gjøre vannfasen tykkere, men har ingen fortykningseffekt på andre komponenter i den vannbaserte malingen, og de kan heller ikke forårsake vesentlig interaksjon mellom pigmentene i malingen og partiklene i emulsjonen, så malingens reologi kan ikke justeres.
Assosiative fortykningsmidler kjennetegnes ved at de i tillegg til å tykne gjennom hydrering, også tykkere gjennom assosiasjoner seg imellom, med dispergerte partikler og med andre komponenter i systemet. Denne assosiasjonen adskilles ved høye skjærhastigheter og reassosieres ved lave skjærhastigheter, slik at reologien til belegget kan justeres.
Fortykningsmekanismen til det assosiative fortykningsmidlet er at molekylet er en lineær hydrofil kjede, en polymerforbindelse med lipofile grupper i begge ender, det vil si at den har hydrofile og hydrofobe grupper i strukturen, så den har egenskapene til overflateaktive molekyler. natur. Slike fortykningsmolekyler kan ikke bare hydrere og svelle for å tykne vannfasen, men også danne miceller når konsentrasjonen av den vandige løsningen overstiger en viss verdi. Micellene kan assosieres med polymerpartiklene i emulsjonen og pigmentpartiklene som har adsorbert dispergeringsmidlet for å danne en tredimensjonal nettverksstruktur, og er sammenkoblet og sammenfiltret for å øke viskositeten til systemet.
Det som er viktigere er at disse assosiasjonene er i en tilstand av dynamisk balanse, og de tilknyttede micellene kan justere sine posisjoner når de utsettes for ytre krefter, slik at belegget har utjevningsegenskaper. I tillegg, siden molekylet har flere miceller, reduserer denne strukturen vannmolekylers tendens til å migrere og øker dermed viskositeten til den vandige fasen.
(2) Rollen i belegg
De fleste assosiative fortykningsmidler er polyuretaner, og deres relative molekylvekter er mellom 103-104 størrelsesordener, to størrelsesordener lavere enn vanlig polyakrylsyre og cellulosefortykningsmidler med relative molekylvekter mellom 105-106. På grunn av den lave molekylvekten er den effektive volumøkningen etter hydrering mindre, så viskositetskurven er flatere enn for ikke-assosiative fortykningsmidler.
På grunn av den lave molekylvekten til det assosiative fortykningsmidlet, er dets intermolekylære sammenfiltring i vannfasen begrenset, så dets fortykningseffekt på vannfasen er ikke signifikant. I området med lav skjærhastighet er assosiasjonskonverteringen mellom molekyler mer enn assosiasjonsdestruksjonen mellom molekyler, hele systemet opprettholder en iboende suspensjons- og dispersjonstilstand, og viskositeten er nær viskositeten til dispersjonsmediet (vann). Derfor gjør det assosiative fortykningsmidlet at det vannbaserte malingssystemet viser lavere tilsynelatende viskositet når det er i området med lav skjærhastighet.
Assosiative fortykningsmidler øker den potensielle energien mellom molekyler på grunn av assosiasjonen mellom partikler i den dispergerte fasen. På denne måten trengs det mer energi for å bryte assosiasjonen mellom molekyler ved høye skjærhastigheter, og skjærkraften som kreves for å oppnå samme skjærtøyning er også større, slik at systemet viser en høyere skjærhastighet ved høye skjærhastigheter. Tilsynelatende viskositet. Den høyere høy-skjær-viskositeten og lavere lav-skjær-viskositeten kan bare veie opp for mangelen på vanlige fortykningsmidler i de reologiske egenskapene til malingen, det vil si at de to fortykningsmidlene kan brukes i kombinasjon for å justere fluiditeten til lateksmalingen. Variabel ytelse, for å møte de omfattende kravene til belegg til tykk film og beleggfilmflyt.
Innleggstid: 28. april 2024