1. Definiția și funcția de îngroșător
Aditivii care pot crește semnificativ vâscozitatea vopselelor pe bază de apă se numesc agenți de îngroșare.
Agenții de îngroșare joacă un rol important în producția, depozitarea și construcția acoperirilor.
Funcția principală a agentului de îngroșare este de a crește vâscozitatea acoperirii pentru a îndeplini cerințele diferitelor etape de utilizare. Cu toate acestea, vâscozitatea cerută de acoperire în diferite etape este diferită. Ex:
În timpul procesului de depozitare, este de dorit să existe o vâscozitate ridicată pentru a preveni depunerea pigmentului;
În timpul procesului de construcție, este de dorit să existe o vâscozitate moderată pentru a se asigura că vopseaua are o bună periere fără pete excesive de vopsea;
După construcție, se speră că vâscozitatea poate reveni rapid la o viscozitate ridicată după o scurtă întârziere de timp (proces de nivelare) pentru a preveni lăsarea.
Fluiditatea acoperirilor pe bază de apă este non-newtoniană.
Când vâscozitatea vopselei scade odată cu creșterea forței de forfecare, se numește fluid pseudoplastic, iar cea mai mare parte a vopselei este un fluid pseudoplastic.
Când comportamentul curgerii unui fluid pseudoplastic este legat de istoria sa, adică este dependent de timp, se numește fluid tixotrop.
Când producem acoperiri, adesea încercăm în mod conștient să facem acoperirile tixotrope, cum ar fi adăugarea de aditivi.
Când tixotropia acoperirii este adecvată, poate rezolva contradicțiile diferitelor etape ale acoperirii și poate satisface nevoile tehnice ale diferitelor vâscozități ale acoperirii în etapele de depozitare, nivelare a construcției și uscare.
Unii agenți de îngroșare pot dota vopseaua cu tixotropie ridicată, astfel încât să aibă o vâscozitate mai mare în repaus sau la o viteză de forfecare scăzută (cum ar fi depozitarea sau transportul), astfel încât să prevină depunerea pigmentului din vopsea. Și sub o rată de forfecare ridicată (cum ar fi procesul de acoperire), are vâscozitate scăzută, astfel încât acoperirea să aibă un flux și o nivelare suficientă.
Tixotropia este reprezentată de indicele tixotropic TI și măsurată cu viscozimetrul Brookfield.
TI=vâscozitate (măsurată la 6r/min)/vâscozitate (măsurată la 60r/min)
2. Tipuri de agenți de îngroșare și efectele acestora asupra proprietăților de acoperire
(1) Tipuri Din punct de vedere al compoziției chimice, agenții de îngroșare se împart în două categorii: organici și anorganici.
Tipurile anorganice includ bentonită, atapulgit, silicat de aluminiu și magneziu, silicat de litiu magneziu etc., tipuri organice cum ar fi metil celuloza, hidroxietil celuloza, poliacrilatul, polimetacrilatul, acidul acrilic sau metil acrilic homopolimer sau copolimer și poliuretan etc.
Din perspectiva influenței asupra proprietăților reologice ale acoperirilor, agenții de îngroșare se împart în agenți de îngroșare tixotropi și îngroșatori asociativi. În ceea ce privește cerințele de performanță, cantitatea de agent de îngroșare ar trebui să fie mai mică, iar efectul de îngroșare este bun; nu este ușor să fii erodat de enzime; atunci când temperatura sau valoarea pH-ului sistemului se modifică, vâscozitatea acoperirii nu va fi redusă semnificativ, iar pigmentul și umplutura nu vor fi floculate. ; Stabilitate bună la depozitare; reținere bună a apei, fără fenomen de spumare evident și fără efecte adverse asupra performanței filmului de acoperire.
①Îngroșant de celuloză
Agenții de îngroșare celulozice utilizați în acoperiri sunt în principal metilceluloza, hidroxietilceluloza și hidroxipropilmetilceluloza, iar ultimele două sunt mai frecvent utilizate.
Hidroxietil celuloza este un produs obținut prin înlocuirea grupărilor hidroxil de pe unitățile de glucoză ale celulozei naturale cu grupări hidroxietil. Specificațiile și modelele produselor se disting în principal în funcție de gradul de substituție și de vâscozitate.
Soiurile de hidroxietil celuloză sunt, de asemenea, împărțite în tip de dizolvare normală, tip de dispersie rapidă și tip de stabilitate biologică. În ceea ce privește metoda de utilizare, hidroxietil celuloza poate fi adăugată în diferite etape ale procesului de producție a acoperirii. Tipul cu dispersare rapidă poate fi adăugat direct sub formă de pulbere uscată. Cu toate acestea, valoarea pH-ului sistemului înainte de adăugare ar trebui să fie mai mică de 7, în principal pentru că hidroxietil celuloza se dizolvă lent la o valoare scăzută a pH-ului și există suficient timp pentru ca apa să se infiltreze în interiorul particulelor, iar apoi valoarea pH-ului este crescută pentru a o face să se dizolve rapid. Pașii corespunzători pot fi folosiți și pentru a pregăti o anumită concentrație de soluție de lipici și pentru a o adăuga la sistemul de acoperire.
Hidroxipropil metilcelulozăeste un produs obținut prin înlocuirea grupării hidroxil pe unitatea de glucoză a celulozei naturale cu o grupare metoxi, în timp ce cealaltă parte este înlocuită cu o grupare hidroxipropil. Efectul său de îngroșare este practic același cu cel al hidroxietil celulozei. Și este rezistent la degradarea enzimatică, dar solubilitatea sa în apă nu este la fel de bună ca cea a hidroxietil celulozei și are dezavantajul de a se gelifica atunci când este încălzită. Pentru hidroxipropilmetilceluloza tratată la suprafață, aceasta poate fi adăugată direct în apă atunci când este utilizată. După agitare și dispersare, adăugați substanțe alcaline, cum ar fi apa cu amoniac, pentru a ajusta valoarea pH-ului la 8-9 și amestecați până se dizolvă complet. Pentru hidroxipropilmetilceluloza fără tratament de suprafață, poate fi înmuiată și umflată cu apă fierbinte peste 85°C înainte de utilizare, apoi răcită la temperatura camerei, apoi amestecată cu apă rece sau apă cu gheață pentru a o dizolva complet.
②Îngroșător anorganic
Acest tip de îngroșător este în principal unele produse din argilă activată, cum ar fi bentonită, argilă de silicat de magneziu și aluminiu, etc. Se caracterizează prin faptul că, pe lângă efectul de îngroșare, are și un efect de suspensie bun, poate preveni scufundarea și nu va afecta rezistența la apă a acoperirii. După ce stratul este uscat și format într-un film, acesta acționează ca o umplutură în filmul de acoperire etc. Factorul nefavorabil este că va afecta în mod semnificativ nivelarea acoperirii.
③ Agent de îngroșare polimer sintetic
Agenții de îngroșare polimeri sintetici sunt utilizați mai ales în acril și poliuretan (îngroșatorii asociativi). Îngroșatorii acrilici sunt în mare parte polimeri acrilici care conțin grupări carboxil. În apa cu valoarea pH-ului 8-10, gruparea carboxil se disociază și se umflă; când valoarea pH-ului este mai mare de 10, se dizolvă în apă și pierde efectul de îngroșare, astfel încât efectul de îngroșare este foarte sensibil la valoarea pH-ului.
Mecanismul de îngroșare al agentului de îngroșare cu acrilat este că particulele sale pot fi adsorbite pe suprafața particulelor de latex din vopsea și formează un strat de acoperire după umflarea alcaline, care crește volumul particulelor de latex, împiedică mișcarea browniană a particulelor și crește vâscozitatea sistemului de vopsea. ; În al doilea rând, umflarea agentului de îngroșare crește vâscozitatea fazei de apă.
(2) Influența agentului de îngroșare asupra proprietăților acoperirii
Efectul tipului de îngroșare asupra proprietăților reologice ale acoperirii este următorul:
Când cantitatea de agent de îngroșare crește, vâscozitatea statică a vopselei crește semnificativ, iar tendința de modificare a vâscozității este practic consistentă atunci când este supusă unei forțe de forfecare externă.
Cu efect de îngroșare, vâscozitatea vopselei scade rapid atunci când este supusă forței de forfecare, prezentând pseudoplasticitate.
Folosind un agent de îngroșare de celuloză modificat hidrofob (cum ar fi EBS451FQ), la viteze mari de forfecare, vâscozitatea este încă mare atunci când cantitatea este mare.
Folosind agenți de îngroșare poliuretanici asociativi (cum ar fi WT105A), la viteze mari de forfecare, vâscozitatea este încă mare atunci când cantitatea este mare.
Folosind agenți de îngroșare acrilici (cum ar fi ASE60), deși vâscozitatea statică crește rapid atunci când cantitatea este mare, vâscozitatea scade rapid la o rată de forfecare mai mare.
3. Îngroșător asociativ
(1) mecanism de îngroșare
Eterul de celuloză și agenții de îngroșare acrilici gonflabili cu alcalii pot doar îngroșa faza apoasă, dar nu au efect de îngroșare asupra altor componente din vopseaua pe bază de apă și nici nu pot provoca interacțiuni semnificative între pigmenții din vopsea și particulele emulsiei, astfel încât reologia vopselei nu poate fi ajustată.
Agenții de îngroșare asociativi sunt caracterizați prin aceea că, pe lângă îngroșarea prin hidratare, se îngroașă și prin asociații între ei, cu particule dispersate și cu alte componente din sistem. Această asociere se disociază la viteze de forfecare mari și reasociază la viteze de forfecare scăzute, permițând ajustarea reologiei acoperirii.
Mecanismul de îngroșare al agentului de îngroșare asociativ este că molecula sa este un lanț hidrofil liniar, un compus polimer cu grupări lipofile la ambele capete, adică are grupări hidrofile și hidrofobe în structură, deci are caracteristicile moleculelor de surfactant. natură. Astfel de molecule de îngroșare nu numai că se pot hidrata și umfla pentru a îngroșa faza apoasă, dar și pot forma micelii atunci când concentrația soluției sale apoase depășește o anumită valoare. Miceliile se pot asocia cu particulele de polimer ale emulsiei și cu particulele de pigment care au adsorbit dispersantul pentru a forma o structură de rețea tridimensională și sunt interconectate și încurcate pentru a crește vâscozitatea sistemului.
Ceea ce este mai important este că aceste asocieri sunt într-o stare de echilibru dinamic, iar acele micelii asociate își pot regla pozițiile atunci când sunt supuse unor forțe externe, astfel încât acoperirea să aibă proprietăți de nivelare. În plus, deoarece molecula are mai multe micelii, această structură reduce tendința moleculelor de apă de a migra și astfel crește vâscozitatea fazei apoase.
(2) Rolul în acoperiri
Majoritatea agenților de îngroșare asociativi sunt poliuretani, iar greutățile moleculare relative ale acestora sunt cuprinse între 103-104 ordine de mărime, cu două ordine de mărime mai mici decât agenții de îngroșare obișnuiți cu acid poliacrilic și celuloză cu greutăți moleculare relative între 105-106. Datorită greutății moleculare scăzute, creșterea efectivă a volumului după hidratare este mai mică, astfel încât curba sa de vâscozitate este mai plată decât cea a agenților de îngroșare neasociativi.
Datorită greutății moleculare scăzute a agentului de îngroșare asociativ, încurcarea sa intermoleculară în faza apoasă este limitată, astfel încât efectul său de îngroșare asupra fazei de apă nu este semnificativ. În intervalul de viteză scăzută de forfecare, conversia de asociere între molecule este mai mult decât distrugerea de asociere între molecule, întregul sistem menține o stare inerentă de suspensie și dispersie, iar vâscozitatea este apropiată de viscozitatea mediului de dispersie (apa). Prin urmare, agentul de îngroșare asociativ face ca sistemul de vopsea pe bază de apă să prezinte o vâscozitate aparentă mai mică atunci când se află în regiunea cu viteză scăzută de forfecare.
Îngroșatorii asociativi măresc energia potențială dintre molecule datorită asocierii dintre particule în faza dispersată. În acest fel, este nevoie de mai multă energie pentru a rupe asocierea dintre molecule la viteze de forfecare ridicate, iar forța de forfecare necesară pentru a obține aceeași deformare de forfecare este, de asemenea, mai mare, astfel încât sistemul prezintă o rată de forfecare mai mare la viteze de forfecare ridicate. Vâscozitate aparentă. Vâscozitatea mai mare la forfecare mare și vâscozitatea scăzută la forfecare pot doar să compenseze lipsa agenților de îngroșare obișnuiți în proprietățile reologice ale vopselei, adică cei doi agenți de îngroșare pot fi utilizați în combinație pentru a regla fluiditatea vopselei latex. Performanță variabilă, pentru a îndeplini cerințele cuprinzătoare de acoperire în peliculă groasă și flux de film de acoperire.
Ora postării: 28-apr-2024