1. Opredelitev in funkcija zgoščevalca
Dodatki, ki lahko znatno povečajo viskoznost barv na vodni osnovi, se imenujejo zgoščevalci.
Zgoščevalci igrajo pomembno vlogo pri proizvodnji, skladiščenju in konstrukciji premazov.
Glavna funkcija zgoščevalca je povečati viskoznost premaza, da zadosti zahtevam različnih stopenj uporabe. Vendar pa je viskoznost, ki jo zahteva premaz na različnih stopnjah, različna. Npr.
Med postopkom shranjevanja je zaželeno imeti visoko viskoznost, da preprečite usedanje pigmenta;
Med postopkom gradnje je zaželeno imeti zmerno viskoznost, da se zagotovi, da ima barva dobro ščetkanje brez pretiranega madeža barve;
Po gradnji upamo, da se lahko viskoznost hitro vrne na visoko viskoznost po kratkem časovnem zamiku (postopek izravnave), da se prepreči povešanje.
Fluidnost premazov na vodni osnovi ni newtonska.
Ko se viskoznost barve zmanjša s povečanjem strižne sile, jo imenujemo psevdoplastična tekočina in večina barve je psevdoplastična tekočina.
Kadar je obnašanje toka psevdoplastične tekočine povezano z njeno zgodovino, to je, če je odvisno od časa, se imenuje tiksotropna tekočina.
Pri izdelavi premazov se pogosto zavestno trudimo narediti premaze tiksotropne, na primer z dodajanjem aditivov.
Ko je tiksotropnost prevleke ustrezna, lahko reši protislovja različnih stopenj prevleke in zadovolji tehnične potrebe različnih viskoznosti prevleke v fazah skladiščenja, gradbenega izravnavanja in sušenja.
Nekatera zgoščevalca lahko barvi podarijo visoko tiksotropijo, tako da ima večjo viskoznost v mirovanju ali pri nizki strižni hitrosti (kot je skladiščenje ali transport), da preprečijo usedanje pigmenta v barvi. In pri visoki strižni hitrosti (kot je postopek premazovanja) ima nizko viskoznost, tako da ima premaz zadosten pretok in izravnavo.
Tiksotropnost je predstavljena s tiksotropnim indeksom TI in merjena z Brookfieldovim viskozimetrom.
TI=viskoznost (merjeno pri 6r/min)/viskoznost (merjeno pri 60r/min)
2. Vrste zgoščevalcev in njihov vpliv na lastnosti premazov
(1) Vrste Glede na kemično sestavo so zgoščevalci razdeljeni v dve kategoriji: organska in anorganska.
Anorganske vrste vključujejo bentonit, atapulgit, aluminijev magnezijev silikat, litijev magnezijev silikat itd., organske vrste, kot so metil celuloza, hidroksietil celuloza, poliakrilat, polimetakrilat, akrilna kislina ali metil akrilni homopolimer ali kopolimer in poliuretan itd.
Z vidika vpliva na reološke lastnosti premazov delimo gostila na tiksotropna in asociativna zgoščevala. Glede na zahteve glede učinkovitosti mora biti količina zgoščevalca manjša in učinek zgoščevanja dober; ni ga lahko razjedati z encimi; ko se spremeni temperatura ali pH vrednost sistema, se viskoznost premaza ne bo bistveno zmanjšala, pigment in polnilo pa ne bosta flokulirana. ; Dobra stabilnost pri shranjevanju; dobro zadrževanje vode, brez očitnega penjenja in brez škodljivih učinkov na delovanje prevlečnega filma.
①Zgoščevalec celuloze
Zgoščevalci celuloze, ki se uporabljajo v premazih, so predvsem metilceluloza, hidroksietilceluloza in hidroksipropilmetilceluloza, pogosteje pa se uporabljata zadnji dve.
Hidroksietil celuloza je produkt, pridobljen z zamenjavo hidroksilnih skupin na glukoznih enotah naravne celuloze s hidroksietilnimi skupinami. Specifikacije in modeli izdelkov se v glavnem razlikujejo glede na stopnjo substitucije in viskoznost.
Sorte hidroksietil celuloze so razdeljene tudi na tip normalne raztapljanja, tip hitre disperzije in tip biološke stabilnosti. Kar zadeva način uporabe, lahko hidroksietil celulozo dodajamo v različnih fazah postopka izdelave premaza. Hitro dispergirajoče se lahko doda neposredno v obliki suhega prahu. Vendar mora biti vrednost pH sistema pred dodajanjem nižja od 7, predvsem zato, ker se hidroksietil celuloza počasi raztopi pri nizki vrednosti pH in je dovolj časa, da se voda infiltrira v notranjost delcev, nato pa se vrednost pH poveča, da se hitro raztopi. Ustrezne korake je mogoče uporabiti tudi za pripravo določene koncentracije raztopine lepila in njeno dodajanje v premazni sistem.
Hidroksipropil metilcelulozaje produkt, ki ga dobimo z zamenjavo hidroksilne skupine na glukozni enoti naravne celuloze z metoksi skupino, drugi del pa nadomestimo s hidroksipropilno skupino. Njegov zgoščevalni učinek je v bistvu enak kot pri hidroksietil celulozi. Odporen je na encimsko razgradnjo, vendar njegova topnost v vodi ni tako dobra kot pri hidroksietil celulozi, njegova pomanjkljivost pa je želiranje pri segrevanju. Pri površinsko obdelani hidroksipropil metilcelulozi se lahko pri uporabi neposredno doda vodi. Po mešanju in dispergiranju dodajte alkalne snovi, kot je voda z amoniakom, da nastavite pH vrednost na 8-9, in mešajte, dokler se popolnoma ne raztopi. Za hidroksipropil metilcelulozo brez površinske obdelave jo lahko pred uporabo namočimo in nabreknemo z vročo vodo nad 85 °C, nato ohladimo na sobno temperaturo in nato premešamo s hladno vodo ali ledeno vodo, da se popolnoma raztopi.
②Anorganski zgoščevalec
Ta vrsta zgoščevalca je predvsem nekaj izdelkov iz aktivirane gline, kot je bentonit, magnezijeva aluminijeva silikatna glina itd. Zanj je značilno, da ima poleg učinka zgoščevanja tudi dober učinek suspenzije, lahko prepreči ugrezanje in ne vpliva na vodoodpornost prevleke. Ko se premaz posuši in oblikuje v film, deluje kot polnilo v filmu premaza itd. Neugoden dejavnik je, da bo bistveno vplival na izravnavo premaza.
③ Sintetični polimerni zgoščevalec
Sintetični polimerni zgoščevalci se največ uporabljajo v akrilu in poliuretanu (asociativni zgoščevalci). Akrilna zgoščevalca so večinoma akrilni polimeri, ki vsebujejo karboksilne skupine. V vodi s pH vrednostjo 8-10 karboksilna skupina disociira in nabrekne; ko je vrednost pH večja od 10, se raztopi v vodi in izgubi učinek zgoščevanja, zato je učinek zgoščevanja zelo občutljiv na vrednost pH.
Mehanizem zgoščevanja akrilatnega zgoščevalca je, da se njegovi delci lahko adsorbirajo na površini delcev lateksa v barvi in po alkalnem nabrekanju tvorijo prevlečno plast, ki poveča volumen delcev lateksa, ovira Brownovo gibanje delcev in poveča viskoznost barvnega sistema. ; Drugič, nabrekanje zgoščevalca poveča viskoznost vodne faze.
(2) Vpliv zgoščevalca na lastnosti premaza
Vpliv vrste zgoščevalca na reološke lastnosti prevleke je naslednji:
Ko se količina zgoščevalca poveča, se statična viskoznost barve znatno poveča, trend spremembe viskoznosti pa je v bistvu dosleden, če je izpostavljen zunanji strižni sili.
Z učinkom zgoščevalca viskoznost barve hitro pade, ko je izpostavljena strižni sili, kar kaže na psevdoplastičnost.
Z uporabo hidrofobno modificiranega zgoščevalca celuloze (kot je EBS451FQ) je pri visokih strižnih stopnjah viskoznost še vedno visoka, ko je količina velika.
Z uporabo asociativnih poliuretanskih zgoščevalcev (kot je WT105A) je pri visokih strižnih stopnjah viskoznost še vedno visoka, ko je količina velika.
Pri uporabi akrilnih zgoščevalcev (kot je ASE60), čeprav statična viskoznost hitro naraste, ko je količina velika, se viskoznost hitro zmanjša pri višji strižni hitrosti.
3. Asociativni zgoščevalec
(1) mehanizem za zgoščevanje
Celulozni eter in akrilna zgoščevalca, ki nabreknejo v bazi, lahko le zgostijo vodno fazo, vendar nimajo učinka zgoščevanja na druge sestavine v barvi na vodni osnovi, niti ne morejo povzročiti pomembne interakcije med pigmenti v barvi in delci emulzije, zato reologije barve ni mogoče prilagoditi.
Za asociativne zgoščevalce je značilno, da se poleg zgoščevanja s hidratacijo zgostijo tudi z asociacijami med seboj, z razpršenimi delci in z drugimi komponentami v sistemu. Ta povezava razpade pri visokih strižnih stopnjah in se ponovno poveže pri nizkih strižnih stopnjah, kar omogoča prilagajanje reologije prevleke.
Mehanizem zgoščevanja asociativnega zgoščevalca je, da je njegova molekula linearna hidrofilna veriga, polimerna spojina z lipofilnimi skupinami na obeh koncih, to pomeni, da ima v strukturi hidrofilne in hidrofobne skupine, zato ima značilnosti površinsko aktivnih molekul. narave. Takšne molekule zgoščevalca se lahko ne samo hidrirajo in nabreknejo, da zgostijo vodno fazo, ampak tudi tvorijo micele, ko koncentracija njegove vodne raztopine preseže določeno vrednost. Micele se lahko povežejo s polimernimi delci emulzije in pigmentnimi delci, ki so adsorbirali disperzijsko sredstvo, da tvorijo tridimenzionalno mrežno strukturo, ter so medsebojno povezane in prepletene, da povečajo viskoznost sistema.
Bolj pomembno je, da so te povezave v stanju dinamičnega ravnovesja in da lahko te povezane micele prilagodijo svoje položaje, ko so izpostavljene zunanjim silam, tako da ima premaz izravnalne lastnosti. Poleg tega, ker ima molekula več micel, ta struktura zmanjša nagnjenost molekul vode k selitvi in tako poveča viskoznost vodne faze.
(2) Vloga v premazih
Večina asociativnih zgoščevalcev je poliuretanov, njihove relativne molekulske mase pa so med 103-104 reda velikosti, dva reda velikosti nižje od navadnih poliakrilnih kislin in celuloznih zgoščevalcev z relativno molekulsko maso med 105-106. Zaradi nizke molekulske mase je efektivno povečanje volumna po hidrataciji manjše, zato je njegova krivulja viskoznosti bolj položna kot pri neasociativnih zgoščevalcih.
Zaradi nizke molekulske mase asociativnega gostila je njegova medmolekularna prepletenost v vodni fazi omejena, zato njegov zgoščevalni učinek na vodno fazo ni pomemben. V nizkem območju strižne hitrosti je asociacijska pretvorba med molekulami večja kot asociacijska destrukcija med molekulami, celoten sistem ohranja inherentno stanje suspenzije in disperzije, viskoznost pa je blizu viskoznosti disperzijskega medija (vode). Zato asociativni zgoščevalec povzroči, da sistem barve na vodni osnovi kaže nižjo navidezno viskoznost, ko je v območju nizke strižne hitrosti.
Asociativni zgoščevalci povečajo potencialno energijo med molekulami zaradi povezovanja med delci v disperzni fazi. Na ta način je potrebna več energije za prekinitev povezave med molekulami pri visokih strižnih stopnjah, strižna sila, ki je potrebna za doseganje enake strižne deformacije, pa je prav tako večja, tako da ima sistem višjo strižno hitrost pri visokih strižnih stopnjah. Navidezna viskoznost. Višja viskoznost pri visokem strigu in nižja viskoznost pri nizkem strigu lahko le nadomestita pomanjkanje običajnih zgoščevalcev v reoloških lastnostih barve, kar pomeni, da se lahko oba zgoščevalca uporabljata v kombinaciji za prilagoditev fluidnosti barve iz lateksa. Spremenljiva zmogljivost za izpolnjevanje obsežnih zahtev premazovanja v debel film in pretoka premaznega filma.
Čas objave: 28. aprila 2024