Fenomenet med viskositetsfall under färglagring är ett vanligt problem, särskilt efter långvarig lagring minskar färgens viskositet avsevärt, vilket påverkar konstruktionens prestanda och produktkvalitet. Minskningen av viskositet är relaterad till många faktorer, såsom temperatur, fuktighet, lösningsmedelsförångning, polymernedbrytning etc., men interaktionen med förtjockningsmedlet cellulosaeter är särskilt kritisk.
1. Cellulosaeterns grundläggande roll
Cellulosaeter är ett vanligt förtjockningsmedel som används flitigt i vattenbaserade färger. Deras huvudsakliga funktioner inkluderar:
Förtjockningseffekt: Cellulosaeter kan bilda en svälld tredimensionell nätverksstruktur genom att absorbera vatten, vilket ökar systemets viskositet och förbättrar färgens tixotropi och konstruktionsprestanda.
Suspensionsstabiliserande effekt: Cellulosaeter kan effektivt förhindra sedimentering av fasta partiklar som pigment och fyllmedel i färgen och bibehålla färgens enhetlighet.
Filmbildande egenskaper: Cellulosaeter kan också påverka färgens filmbildande egenskaper, vilket gör att beläggningen får en viss seghet och hållbarhet.
Det finns många typer av cellulosaetrar, inklusive metylcellulosa (MC), hydroxietylcellulosa (HEC), hydroxipropylmetylcellulosa (HPMC), etc. Dessa material har olika löslighet, förtjockningsförmåga och lagringsbeständighet i beläggningar.
2. Huvudorsaker till viskositetsminskning
Under lagring av beläggningar orsakas viskositetsminskningen huvudsakligen av följande orsaker:
(1) Nedbrytning av cellulosaetrar
Cellulosaetrars förtjockningseffekt i beläggningar beror på deras molekylvikt och deras molekylstrukturs integritet. Under lagring kan faktorer som temperatur, surhet och alkalinitet samt mikroorganismer orsaka nedbrytning av cellulosaetrar. Till exempel, under långtidslagring kan de sura eller alkaliska komponenterna i beläggningen hydrolysera cellulosaeterns molekylkedja, minska dess molekylvikt och därmed försvaga dess förtjockningseffekt, vilket resulterar i en minskning av viskositeten.
(2) Lösningsmedelsförångning och fuktmigration
Lösningsmedelsförångning eller fuktmigration i beläggningen kan påverka cellulosaeterns löslighetstillstånd. Under lagring kan en del av vattnet avdunsta eller migrera till beläggningens yta, vilket gör att vattenfördelningen i beläggningen blir ojämn och därigenom påverkar cellulosaeterns svällningsgrad och orsakar en minskning av viskositeten på lokala ställen.
(3) Mikrobiell attack
Mikrobiell tillväxt kan uppstå i beläggningen om den förvaras felaktigt eller om konserveringsmedlen blir ineffektiva. Mikroorganismer kan bryta ner cellulosaetrar och andra organiska förtjockningsmedel, vilket försvagar deras förtjockande effekt och orsakar att beläggningens viskositet minskar. Vattenbaserade beläggningar är i synnerhet en bra miljö för mikrobiell tillväxt eftersom de innehåller en stor mängd vatten.
(4) Åldrande vid hög temperatur
Under lagringsförhållanden vid hög temperatur kan cellulosaeterns molekylkedjas fysikaliska eller kemiska struktur förändras. Till exempel är cellulosaetrar benägna att oxidera eller pyrolysera vid högre temperaturer, vilket resulterar i en försvagning av förtjockningseffekten. Höga temperaturer accelererar också lösningsmedelsförångning och vattenavdunstning, vilket ytterligare påverkar viskositetsstabiliteten.
3. Metoder för att förbättra beläggningarnas lagringsstabilitet
För att minska viskositetsminskningen under lagring och förlänga beläggningens hållbarhet kan följande åtgärder vidtas:
(1) Att välja rätt cellulosaeter
Olika typer av cellulosaetrar har olika prestanda vad gäller lagringsstabilitet. Cellulosaetrar med hög molekylvikt har generellt bättre förtjockningseffekter, men deras lagringsstabilitet är relativt dålig, medan cellulosaetrar med lägre molekylvikt kan ha bättre lagringsprestanda. Därför bör cellulosaetrar med god lagringsstabilitet väljas vid utformning av formeln, eller så bör cellulosaetrar blandas med andra förtjockningsmedel för att förbättra deras lagringsbeständighet.
(2) Kontrollera beläggningens pH-värde
Surhetsgraden och alkaliniteten i beläggningssystemet har en viktig inverkan på cellulosaetrarnas stabilitet. Vid formuleringsdesignen bör beläggningens pH-värde kontrolleras för att undvika en alltför sur eller alkalisk miljö och minska nedbrytningen av cellulosaetrar. Samtidigt kan tillsats av en lämplig mängd pH-justerare eller buffert bidra till att stabilisera systemets pH.
(3) Öka användningen av konserveringsmedel
För att förhindra mikrobiell erosion bör en lämplig mängd konserveringsmedel tillsättas beläggningen. Konserveringsmedel kan hämma tillväxten av mikroorganismer och därigenom förhindra att organiska ämnen som cellulosaeter bryts ner och bibehålla beläggningens stabilitet. Lämpliga konserveringsmedel bör väljas utifrån beläggningens formulering och lagringsmiljö, och deras effektivitet bör kontrolleras regelbundet.
(4) Kontrollera lagringsmiljön
Lagringstemperaturen och fuktigheten för beläggningen har en direkt inverkan på viskositetsstabiliteten. Beläggningen bör förvaras i en torr och sval miljö, och undvika höga temperaturer och hög luftfuktighet för att minska lösningsmedelsförångning och nedbrytning av cellulosaeter. Dessutom kan väl förslutna förpackningar effektivt minska migration och avdunstning av vatten och fördröja viskositetsminskningen.
4. Andra faktorer som påverkar viskositeten
Förutom cellulosaetrar kan även andra komponenter i beläggningssystemet påverka viskositetsförändringen. Till exempel kan typen och koncentrationen av pigment, lösningsmedels förångningshastighet och kompatibiliteten med andra förtjockningsmedel eller dispergeringsmedel påverka beläggningens viskositetsstabilitet. Därför är den övergripande utformningen av beläggningsformulan och interaktionen mellan komponenterna också viktiga punkter som måste uppmärksammas.
Minskningen av viskositet under lagring av beläggningen är nära relaterad till faktorer som nedbrytning av cellulosaetrar, lösningsmedelsförångning och vattenmigration. För att förbättra beläggningens lagringsstabilitet bör lämpliga cellulosaetersorter väljas, beläggningens pH-värde kontrolleras, korrosionsskyddsåtgärder stärkas och lagringsmiljön optimeras. Genom rimlig formeldesign och god lagringshantering kan problemet med viskositetsminskning under lagring av beläggningen effektivt minskas, och produktens prestanda och marknadskonkurrenskraft kan förbättras.
Publiceringstid: 27 sep-2024