1. Дефиниција и функција згушњивача
Адитиви који могу значајно повећати вискозност боја на бази воде називају се згушњивачи.
Згушњивачи играју важну улогу у производњи, складиштењу и изградњи премаза.
Главна функција згушњивача је повећање вискозности премаза како би се задовољили захтеви различитих фаза употребе. Међутим, вискозност која је потребна премазу у различитим фазама је различита. Нпр.:
Током процеса складиштења, пожељно је имати висок вискозитет како би се спречило таложење пигмента;
Током процеса изградње, пожељно је имати умерен вискозитет како би се осигурало да боја има добру могућност наношења четком без прекомерног мрљања боје;
Након изградње, нада се да ће се вискозност брзо вратити на високу вискозност након кратког временског кашњења (процес изравнавања) како би се спречило слегање.
Флуидност премаза на бази воде није Њутновска.
Када се вискозност боје смањује са повећањем силе смицања, то се назива псеудопластична течност, а већина боје је псеудопластична течност.
Када је понашање протока псеудопластичне течности повезано са њеном историјом, односно зависи од времена, она се назива тиксотропна течност.
Приликом производње премаза, често свесно покушавамо да их учинимо тиксотропним, на пример додавањем адитива.
Када је тиксотропија премаза одговарајућа, може решити контрадикције различитих фаза премазивања и задовољити техничке потребе различитог вискозитета премаза у фазама складиштења, изравнавања конструкције и сушења.
Неки згушњивачи могу дати боји високу тиксотропију, тако да има већи вискозитет у мировању или при ниској брзини смицања (као што је складиштење или транспорт), како би се спречило таложење пигмента у боји. А при високој брзини смицања (као што је процес наношења премаза), има низак вискозитет, тако да премаз има довољну течност и изравнавање.
Тиксотропија је представљена тиксотропним индексом TI и мери се Брукфилдовим вискозиметром.
TI=вискозитет (мерено при 6 обртаја/мин)/вискозитет (мерено при 60 обртаја/мин)
2. Врсте згушњивача и њихов утицај на својства премаза
(1) Врсте Што се тиче хемијског састава, згушњивачи се деле у две категорије: органске и неорганске.
Неорганске врсте укључују бентонит, атапулгит, алуминијум магнезијум силикат, литијум магнезијум силикат итд., органске врсте као што су метил целулоза, хидроксиетил целулоза, полиакрилат, полиметакрилат, акрилна киселина или метил акрилни хомополимер или кополимер и полиуретан итд.
Са становишта утицаја на реолошка својства премаза, згушњивачи се деле на тиксотропне згушњиваче и асоцијативне згушњиваче. Што се тиче захтева за перформансама, количина згушњивача треба да буде мања, а ефекат згушњавања добар; није лако еродиран ензимима; када се температура или pH вредност система промене, вискозност премаза се неће значајно смањити, а пигмент и пунило се неће флокулирати.; Добра стабилност при складиштењу; добро задржавање воде, без очигледног пењења и без негативних ефеката на перформансе филма премаза.
①Згушњивач целулозе
Згушњивачи целулозе који се користе у премазима су углавном метилцелулоза, хидроксиетилцелулоза и хидроксипропилметилцелулоза, а последња два се чешће користе.
Хидроксиетил целулоза је производ добијен заменом хидроксилних група на глукозним јединицама природне целулозе хидроксиетил групама. Спецификације и модели производа се углавном разликују према степену супституције и вискозности.
Врсте хидроксиетил целулозе се такође деле на оне са нормалним растварањем, оне са брзом дисперзијом и оне са биолошком стабилношћу. Што се тиче начина употребе, хидроксиетил целулоза се може додавати у различитим фазама процеса производње премаза. Брзо диспергујући тип се може додавати директно у облику сувог праха. Међутим, pH вредност система пре додавања треба да буде мања од 7, углавном зато што се хидроксиетил целулоза споро раствара при ниској pH вредности и има довољно времена да вода продре у унутрашњост честица, а затим се pH вредност повећава да би се брзо растварала. Одговарајући кораци се такође могу користити за припрему одређене концентрације раствора лепка и његово додавање у систем премаза.
Хидроксипропил метилцелулозаје производ добијен заменом хидроксилне групе на глукозној јединици природне целулозе метокси групом, док је други део замењен хидроксипропил групом. Његов ефекат згушњавања је у основи исти као и код хидроксиетил целулозе. Такође је отпоран на ензимску разградњу, али његова растворљивост у води није тако добра као код хидроксиетил целулозе, а има и недостатак желирања када се загреје. За површински третирану хидроксипропил метилцелулозу, може се директно додати у воду када се користи. Након мешања и дисперговања, додати алкалне супстанце као што је амонијачна вода да би се подесила pH вредност на 8-9 и мешати док се потпуно не раствори. За хидроксипропил метилцелулозу без површинског третмана, може се натопити и набубрити врућом водом изнад 85°C пре употребе, а затим охладити на собну температуру, а затим мешати хладном водом или леденом водом да би се потпуно растворила.
②Неоргански згушњивач
Ова врста згушњивача је углавном производ од активиране глине, као што су бентонит, магнезијум алуминијум силикатна глина итд. Карактерише га то што поред ефекта згушњавања, има и добар ефекат суспензије, може спречити слегање и неће утицати на водоотпорност премаза. Након што се премаз осуши и формира у филм, делује као пунило у филму премаза итд. Неповољан фактор је што ће значајно утицати на изравнавање премаза.
③ Синтетички полимерни згушњивач
Синтетички полимерни згушњивачи се углавном користе у акрилу и полиуретану (асоцијативни згушњивачи). Акрилни згушњивачи су углавном акрилни полимери који садрже карбоксилне групе. У води са pH вредношћу од 8-10, карбоксилна група дисоцира и постаје бубрена; када је pH вредност већа од 10, раствара се у води и губи ефекат згушњавања, тако да је ефекат згушњавања веома осетљив на pH вредност.
Механизам згушњавања акрилатног згушњивача је тај што се његове честице могу адсорбовати на површини латексних честица у боји и формирати слој премаза након алкалног бубрења, што повећава запремину латексних честица, омета Брауново кретање честица и повећава вискозност система боје. ; Друго, бубрење згушњивача повећава вискозност водене фазе.
(2) Утицај згушњивача на својства премаза
Утицај врсте згушњивача на реолошка својства премаза је следећи:
Када се количина згушњивача повећа, статички вискозитет боје се значајно повећава, а тренд промене вискозности је у основи конзистентан када је изложен спољашњој сили смицања.
Са дејством згушњивача, вискозност боје брзо опада када је изложена сили смицања, показујући псеудопластичност.
Коришћењем хидрофобно модификованог целулозног згушњивача (као што је EBS451FQ), при високим брзинама смицања, вискозност је и даље висока када је количина велика.
Коришћењем асоцијативних полиуретанских згушњивача (као што је WT105A), при високим брзинама смицања, вискозност је и даље висока када је количина велика.
Коришћењем акрилних згушњивача (као што је ASE60), иако статички вискозитет брзо расте када је количина велика, вискозитет се брзо смањује при већој брзини смицања.
3. Асоцијативни згушњивач
(1) механизам згушњавања
Згушњивачи на бази целулозног етра и акрила који бубре у алкалијама могу само згуснути водену фазу, али немају ефекат згушњавања на друге компоненте у боји на бази воде, нити могу изазвати значајну интеракцију између пигмената у боји и честица емулзије, тако да се реологија боје не може подесити.
Асоцијативни згушњивачи се карактеришу по томе што се поред згушњавања хидратацијом, згушњавају и везивањем међу собом, са диспергованим честицама и са другим компонентама у систему. Ово везивање се дисоцира при високим брзинама смицања и поново се удружује при ниским брзинама смицања, омогућавајући подешавање реологије премаза.
Механизам згушњавања асоцијативног згушњивача је тај што је његов молекул линеарни хидрофилни ланац, полимерно једињење са липофилним групама на оба краја, односно има хидрофилне и хидрофобне групе у структури, тако да има карактеристике молекула сурфактанта. Такви молекули згушњивача не само да могу да хидрирају и бубре како би згуснули водену фазу, већ и да формирају мицеле када концентрација њиховог воденог раствора пређе одређену вредност. Мицеле се могу повезати са полимерним честицама емулзије и честицама пигмента које су адсорбовале дисперзантно средство како би формирале тродимензионалну мрежну структуру, а међусобно су повезане и испреплетене како би повећале вискозност система.
Још важније јесте да су ове асоцијације у стању динамичке равнотеже, и те асоцијиране мицеле могу да прилагоде своје положаје када су изложене спољним силама, тако да премаз има својства изравнавања. Поред тога, пошто молекул има неколико мицела, ова структура смањује тенденцију миграције молекула воде и тиме повећава вискозност водене фазе.
(2) Улога у премазима
Већина асоцијативних згушњивача су полиуретани, а њихове релативне молекулске тежине су између 103-104 реда величине, два реда величине ниже од обичних полиакрилних киселина и целулозних згушњивача са релативним молекулским тежинама између 105-106. Због ниске молекулске тежине, ефективно повећање запремине након хидратације је мање, па је његова крива вискозности блажа него код неасоцијативних згушњивача.
Због мале молекулске тежине асоцијативног згушњивача, његово међумолекуларно преплитање у воденој фази је ограничено, тако да његов ефекат згушњавања на водену фазу није значајан. У опсегу ниских брзина смицања, конверзија асоцијације између молекула је већа од разарања асоцијације између молекула, цео систем одржава инхерентно стање суспензије и дисперзије, а вискозност је блиска вискозности дисперзионог медијума (воде). Стога, асоцијативни згушњивач чини да систем боја на бази воде показује нижу привидну вискозност када се налази у опсегу ниских брзина смицања.
Асоцијативни згушњивачи повећавају потенцијалну енергију између молекула због повезаности између честица у диспергованој фази. На овај начин, потребна је већа енергија да би се прекинула веза између молекула при високим брзинама смицања, а сила смицања потребна за постизање истог напрезања смицања је такође већа, тако да систем показује већу брзину смицања при високим брзинама смицања. Привидна вискозност. Већа вискозност при високом смицању и нижа вискозност при ниском смицању могу само надокнадити недостатак уобичајених згушњивача у реолошким својствима боје, односно, два згушњивача се могу користити у комбинацији за подешавање флуидности латекс боје. Променљиве перформансе, како би се задовољили свеобухватни захтеви премазивања у дебели филм и течења филма премаза.
Време објаве: 28. април 2024.