1. Definícia a funkcia zahusťovadla
Prísady, ktoré môžu výrazne zvýšiť viskozitu vodou riediteľných farieb, sa nazývajú zahusťovadlá.
Zahusťovadlá zohrávajú dôležitú úlohu pri výrobe, skladovaní a konštrukcii náterov.
Hlavnou funkciou zahusťovadla je zvýšenie viskozity náteru, aby spĺňal požiadavky rôznych štádií použitia. Viskozita vyžadovaná povlakom v rôznych štádiách je však odlišná. Napr.:
Počas procesu skladovania je žiaduce mať vysokú viskozitu, aby sa zabránilo usadzovaniu pigmentu;
Počas procesu výstavby je žiaduce mať miernu viskozitu, aby sa zabezpečila dobrá natierateľnosť farby bez nadmerného zafarbenia farby;
Dúfame, že po konštrukcii sa viskozita môže rýchlo vrátiť na vysokú viskozitu po krátkom časovom oneskorení (proces vyrovnávania), aby sa zabránilo ochabnutiu.
Tekutosť vodou riediteľných náterov nie je newtonovská.
Keď viskozita farby klesá so zvyšujúcou sa šmykovou silou, nazýva sa to pseudoplastická kvapalina a väčšina farby je pseudoplastická kvapalina.
Keď správanie toku pseudoplastickej tekutiny súvisí s jej históriou, to znamená, že je závislé od času, nazýva sa tixotropná tekutina.
Pri výrobe náterov sa často vedome snažíme, aby nátery boli tixotropné, napríklad pridávaním prísad.
Keď je tixotropia náteru vhodná, môže vyriešiť rozpory rôznych štádií náteru a splniť technické potreby rôznej viskozity náteru pri skladovaní, stavebnom vyrovnávaní a sušení.
Niektoré zahusťovadlá môžu náteru dodať vysokú tixotropiu, takže má vyššiu viskozitu v pokoji alebo pri nízkej šmykovej rýchlosti (ako je skladovanie alebo preprava), aby sa zabránilo usadzovaniu pigmentu v nátere. A pri vysokej šmykovej rýchlosti (ako je proces poťahovania) má nízku viskozitu, takže povlak má dostatočný prietok a vyrovnanie.
Tixotropia je vyjadrená tixotropným indexom TI a meraná Brookfieldovým viskozimetrom.
TI = viskozita (meraná pri 6 ot./min.)/viskozita (meraná pri 60 ot./min.)
2. Druhy zahusťovadiel a ich vplyv na vlastnosti náterov
(1) Druhy Z hľadiska chemického zloženia sa zahusťovadlá delia do dvoch kategórií: organické a anorganické.
Anorganické typy zahŕňajú bentonit, attapulgit, kremičitan hlinito-horečnatý, kremičitan lítno-horečnatý atď., organické typy, ako je metylcelulóza, hydroxyetylcelulóza, polyakrylát, polymetakrylát, kyselina akrylová alebo metylakrylátový homopolymér alebo kopolymér a polyuretán atď.
Z hľadiska vplyvu na reologické vlastnosti náterov sa zahusťovadlá delia na tixotropné zahusťovadlá a asociatívne zahusťovadlá. Pokiaľ ide o požiadavky na výkon, množstvo zahusťovadla by malo byť menšie a zahusťovací účinok je dobrý; nie je ľahké ho erodovať enzýmami; keď sa zmení teplota alebo hodnota pH systému, viskozita náteru sa výrazne nezníži a pigment a plnivo sa nevyvločkujú. ; Dobrá stabilita pri skladovaní; dobrá retencia vody, žiadny zjavný jav penenia a žiadne nepriaznivé účinky na vlastnosti náterového filmu.
①Zahusťovadlo celulózy
Celulózové zahusťovadlá používané v náteroch sú hlavne metylcelulóza, hydroxyetylcelulóza a hydroxypropylmetylcelulóza, pričom posledné dve sa používajú častejšie.
Hydroxyetylcelulóza je produkt získaný nahradením hydroxylových skupín na glukózových jednotkách prírodnej celulózy hydroxyetylovými skupinami. Špecifikácie a modely produktov sa rozlišujú najmä podľa stupňa substitúcie a viskozity.
Odrody hydroxyetylcelulózy sa tiež delia na typ normálneho rozpúšťania, typ rýchlej disperzie a typ biologickej stability. Pokiaľ ide o spôsob použitia, hydroxyetylcelulózu možno pridávať v rôznych štádiách procesu výroby povlaku. Rýchlodisperzný typ možno pridať priamo vo forme suchého prášku. Hodnota pH systému pred pridaním by však mala byť nižšia ako 7, hlavne preto, že hydroxyetylcelulóza sa pri nízkej hodnote pH rozpúšťa pomaly a voda má dostatok času na infiltráciu do vnútra častíc a potom sa hodnota pH zvýši, aby sa rýchlo rozpúšťala. Zodpovedajúce kroky možno použiť aj na prípravu určitej koncentrácie roztoku lepidla a jeho pridanie do náterového systému.
Hydroxypropylmetylcelulózaje produkt získaný nahradením hydroxylovej skupiny na glukózovej jednotke prírodnej celulózy metoxyskupinou, pričom druhá časť je nahradená hydroxypropylovou skupinou. Jeho zahusťovací účinok je v podstate rovnaký ako u hydroxyetylcelulózy. A je odolný voči enzymatickej degradácii, ale jeho rozpustnosť vo vode nie je taká dobrá ako v prípade hydroxyetylcelulózy a má nevýhodu, že pri zahrievaní géluje. Pre povrchovo upravenú hydroxypropylmetylcelulózu sa môže pri použití priamo pridať do vody. Po premiešaní a dispergovaní pridajte alkalické látky, ako je čpavková voda, aby ste upravili hodnotu pH na 8-9, a miešajte, kým sa úplne nerozpustí. V prípade hydroxypropylmetylcelulózy bez povrchovej úpravy ju možno pred použitím namočiť a napučať horúcou vodou nad 85 °C a potom ochladiť na izbovú teplotu, potom zmiešať so studenou vodou alebo ľadovou vodou, aby sa úplne rozpustila.
②Anorganické zahusťovadlo
Tento druh zahusťovadla sú hlavne niektoré produkty z aktivovanej hliny, ako je bentonit, hlinito-horečnatý kremičitanový íl, atď. Vyznačuje sa tým, že okrem zahusťovacieho účinku má aj dobrý suspenzný účinok, môže zabrániť potopeniu a neovplyvní vodeodolnosť náteru. Po zaschnutí a vytvarovaní náteru do filmu pôsobí ako plnivo v náterovom filme atď. Nepriaznivým faktorom je, že výrazne ovplyvní vyrovnanie náteru.
③ Syntetické polymérové zahusťovadlo
Syntetické polymérové zahusťovadlá sa väčšinou používajú v akrylových a polyuretánových (asociatívne zahusťovadlá). Akrylové zahusťovadlá sú väčšinou akrylové polyméry obsahujúce karboxylové skupiny. Vo vode s hodnotou pH 8-10 sa karboxylová skupina disociuje a napučiava; keď je hodnota pH väčšia ako 10, rozpúšťa sa vo vode a stráca zahusťovací účinok, takže zahusťovací účinok je veľmi citlivý na hodnotu pH.
Mechanizmus zahusťovania akrylátového zahusťovadla spočíva v tom, že jeho častice sa môžu adsorbovať na povrchu latexových častíc v nátere a po alkalickom napučaní vytvárajú povlakovú vrstvu, ktorá zväčšuje objem latexových častíc, bráni Brownovmu pohybu častíc a zvyšuje viskozitu náterového systému. ; Po druhé, napučiavanie zahusťovadla zvyšuje viskozitu vodnej fázy.
(2) Vplyv zahusťovadla na vlastnosti povlaku
Vplyv typu zahusťovadla na reologické vlastnosti povlaku je nasledujúci:
Keď sa množstvo zahusťovadla zvýši, statická viskozita farby sa výrazne zvýši a trend zmeny viskozity je v podstate konzistentný, keď je vystavený vonkajšej šmykovej sile.
Pôsobením zahusťovadla viskozita farby rýchlo klesá, keď je vystavená šmykovej sile, čo vykazuje pseudoplasticitu.
Pri použití hydrofóbne modifikovaného celulózového zahusťovadla (ako je EBS451FQ) pri vysokých šmykových rýchlostiach je viskozita stále vysoká, keď je množstvo veľké.
Pri použití asociatívnych polyuretánových zahusťovadiel (ako je WT105A) pri vysokých šmykových rýchlostiach je viskozita stále vysoká, keď je množstvo veľké.
Pri použití akrylových zahusťovadiel (ako je ASE60), hoci statická viskozita rýchlo stúpa, keď je množstvo veľké, viskozita rýchlo klesá pri vyššej šmykovej rýchlosti.
3. Asociatívne zahusťovadlo
(1) zahusťovací mechanizmus
Éter celulózy a akrylové zahusťovadlá napučiavajúce v alkáliách môžu vodnú fázu iba zahusťovať, ale nemajú žiadny zahusťovací účinok na ostatné zložky vo vode riediteľnej farbe, ani nemôžu spôsobiť výraznú interakciu medzi pigmentmi vo farbe a časticami emulzie, takže reológiu farby nie je možné upraviť.
Asociatívne zahusťovadlá sa vyznačujú tým, že okrem zahusťovania hydratáciou zahusťujú aj asociáciami medzi sebou, s rozptýlenými časticami a s inými zložkami v systéme. Táto asociácia sa oddeľuje pri vysokých šmykových rýchlostiach a znovu sa spája pri nízkych šmykových rýchlostiach, čo umožňuje úpravu reológie povlaku.
Mechanizmus zahusťovania asociatívneho zahusťovadla spočíva v tom, že jeho molekula je lineárny hydrofilný reťazec, polymérna zlúčenina s lipofilnými skupinami na oboch koncoch, to znamená, že má v štruktúre hydrofilné a hydrofóbne skupiny, takže má vlastnosti molekúl povrchovo aktívnej látky. prírody. Takéto molekuly zahusťovadla môžu nielen hydratovať a napučať, aby zahustili vodnú fázu, ale môžu tiež vytvárať micely, keď koncentrácia ich vodného roztoku prekročí určitú hodnotu. Micely sa môžu spájať s polymérnymi časticami emulzie a pigmentovými časticami, ktoré adsorbovali dispergačné činidlo, aby vytvorili trojrozmernú sieťovú štruktúru, a sú vzájomne prepojené a zapletené, aby sa zvýšila viskozita systému.
Čo je dôležitejšie, je, že tieto asociácie sú v stave dynamickej rovnováhy a tieto pridružené micely môžu pri pôsobení vonkajších síl upraviť svoju polohu, takže náter má vyrovnávacie vlastnosti. Navyše, keďže molekula má niekoľko miciel, táto štruktúra znižuje tendenciu molekúl vody migrovať a tým zvyšuje viskozitu vodnej fázy.
(2) Úloha v náteroch
Väčšina asociatívnych zahusťovadiel sú polyuretány a ich relatívne molekulové hmotnosti sú medzi 103-104 rádmi, o dva rády nižšie ako obyčajné polyakrylové a celulózové zahusťovadlá s relatívnou molekulovou hmotnosťou medzi 105-106. Vďaka nízkej molekulovej hmotnosti je efektívny nárast objemu po hydratácii menší, takže krivka jeho viskozity je plochejšia ako u neasociatívnych zahusťovadiel.
Vzhľadom na nízku molekulovú hmotnosť asociatívneho zahusťovadla je jeho medzimolekulové zapletenie vo vodnej fáze obmedzené, takže jeho zahusťovací účinok na vodnú fázu nie je významný. V rozsahu nízkej šmykovej rýchlosti je asociačná konverzia medzi molekulami väčšia ako asociačná deštrukcia medzi molekulami, celý systém si zachováva inherentný suspenzný a disperzný stav a viskozita je blízka viskozite disperzného média (vody). Preto asociatívne zahusťovadlo spôsobuje, že náterový systém na vodnej báze vykazuje nižšiu zdanlivú viskozitu, keď je v oblasti nízkej šmykovej rýchlosti.
Asociatívne zahusťovadlá zvyšujú potenciálnu energiu medzi molekulami v dôsledku asociácie medzi časticami v dispergovanej fáze. Týmto spôsobom je potrebné viac energie na prerušenie spojenia medzi molekulami pri vysokých šmykových rýchlostiach a šmyková sila potrebná na dosiahnutie rovnakého šmykového napätia je tiež väčšia, takže systém vykazuje vyššiu šmykovú rýchlosť pri vysokých šmykových rýchlostiach. Zjavná viskozita. Vyššia viskozita pri vysokom strihu a nižšia viskozita pri nízkom strihu môže len nahradiť nedostatok bežných zahusťovadiel v reologických vlastnostiach farby, to znamená, že tieto dve zahusťovadlá možno použiť v kombinácii na úpravu tekutosti latexovej farby. Variabilný výkon, aby sa splnili komplexné požiadavky na poťahovanie do hrubého filmu a toku náterového filmu.
Čas odoslania: 28. apríla 2024