1. Định nghĩa và chức năng của chất làm đặc
Các chất phụ gia có thể làm tăng đáng kể độ nhớt của sơn gốc nước được gọi là chất làm đặc.
Chất làm đặc đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất, lưu trữ và thi công lớp phủ.
Chức năng chính của chất làm đặc là tăng độ nhớt của lớp phủ để đáp ứng yêu cầu của các giai đoạn sử dụng khác nhau. Tuy nhiên, độ nhớt mà lớp phủ yêu cầu ở các giai đoạn khác nhau là khác nhau. Ví dụ:
Trong quá trình bảo quản, cần có độ nhớt cao để tránh sắc tố bị lắng xuống;
Trong quá trình thi công, nên chọn độ nhớt vừa phải để đảm bảo sơn có khả năng quét tốt mà không bị lem màu quá nhiều;
Sau khi thi công, hy vọng độ nhớt có thể nhanh chóng trở lại độ nhớt cao sau một thời gian ngắn (quá trình san phẳng) để tránh tình trạng chảy xệ.
Tính lưu động của lớp phủ gốc nước không phải là tính chất của Newton.
Khi độ nhớt của sơn giảm khi lực cắt tăng thì được gọi là chất lỏng giả dẻo và hầu hết sơn là chất lỏng giả dẻo.
Khi hành vi dòng chảy của chất lỏng giả dẻo có liên quan đến lịch sử của nó, nghĩa là nó phụ thuộc vào thời gian, thì nó được gọi là chất lỏng lưu biến.
Khi sản xuất lớp phủ, chúng ta thường cố ý làm cho lớp phủ có tính chất lưu biến, chẳng hạn như thêm chất phụ gia.
Khi tính chất lưu biến của lớp phủ thích hợp, nó có thể giải quyết được những mâu thuẫn trong các giai đoạn khác nhau của lớp phủ, đáp ứng được nhu cầu kỹ thuật về độ nhớt khác nhau của lớp phủ trong các giai đoạn lưu trữ, san phẳng thi công và sấy khô.
Một số chất làm đặc có thể cung cấp cho sơn tính lưu biến cao, do đó, sơn có độ nhớt cao hơn khi ở trạng thái nghỉ hoặc ở tốc độ cắt thấp (như khi lưu trữ hoặc vận chuyển), để ngăn không cho sắc tố trong sơn lắng xuống. Và dưới tốc độ cắt cao (như quá trình phủ), sơn có độ nhớt thấp, do đó, lớp phủ có đủ độ chảy và độ phẳng.
Độ nhớt được biểu thị bằng chỉ số nhớt TI và được đo bằng máy đo độ nhớt Brookfield.
TI=độ nhớt (đo ở 6 vòng/phút)/độ nhớt (đo ở 60 vòng/phút)
2. Các loại chất làm đặc và tác động của chúng đến tính chất của lớp phủ
(1) Các loại Về thành phần hóa học, chất làm đặc được chia thành hai loại: hữu cơ và vô cơ.
Các loại vô cơ bao gồm bentonit, attapulgit, nhôm magie silicat, liti magie silicat, v.v., các loại hữu cơ như methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyacrylate, polymethacrylate, axit acrylic hoặc methyl Acrylic homopolymer hoặc copolymer và polyurethane, v.v.
Theo góc độ ảnh hưởng đến tính chất lưu biến của lớp phủ, chất làm đặc được chia thành chất làm đặc thixotropic và chất làm đặc liên kết. Về yêu cầu hiệu suất, lượng chất làm đặc phải ít và hiệu quả làm đặc tốt; không dễ bị enzyme ăn mòn; khi nhiệt độ hoặc giá trị pH của hệ thống thay đổi, độ nhớt của lớp phủ sẽ không giảm đáng kể và chất tạo màu và chất độn sẽ không bị kết bông. ; Độ ổn định lưu trữ tốt; giữ nước tốt, không có hiện tượng tạo bọt rõ ràng và không có tác dụng phụ đối với hiệu suất của màng phủ.
①Chất làm đặc xenluloza
Chất làm đặc cellulose được sử dụng trong lớp phủ chủ yếu là methylcellulose, hydroxyethylcellulose và hydroxypropylmethylcellulose, trong đó hai loại sau được sử dụng phổ biến hơn.
Hydroxyethyl cellulose là sản phẩm thu được bằng cách thay thế nhóm hydroxyl trên các đơn vị glucose của cellulose tự nhiên bằng nhóm hydroxyethyl. Các thông số kỹ thuật và mô hình của sản phẩm chủ yếu được phân biệt theo mức độ thay thế và độ nhớt.
Các loại hydroxyethyl cellulose cũng được chia thành loại hòa tan thông thường, loại phân tán nhanh và loại ổn định sinh học. Về phương pháp sử dụng, hydroxyethyl cellulose có thể được thêm vào ở các giai đoạn khác nhau trong quá trình sản xuất lớp phủ. Loại phân tán nhanh có thể được thêm trực tiếp dưới dạng bột khô. Tuy nhiên, giá trị pH của hệ thống trước khi thêm vào phải nhỏ hơn 7, chủ yếu là do hydroxyethyl cellulose hòa tan chậm ở giá trị pH thấp và có đủ thời gian để nước thấm vào bên trong các hạt, sau đó giá trị pH được tăng lên để làm cho nó Hòa tan nhanh chóng. Các bước tương ứng cũng có thể được sử dụng để chuẩn bị một nồng độ dung dịch keo nhất định và thêm vào hệ thống lớp phủ.
Hydroxypropyl metyl xenlulozalà sản phẩm thu được bằng cách thay thế nhóm hydroxyl trên đơn vị glucose của cellulose tự nhiên bằng nhóm methoxy, trong khi phần còn lại được thay thế bằng nhóm hydroxypropyl. Hiệu ứng làm đặc của nó về cơ bản giống như của hydroxyethyl cellulose. Và nó có khả năng chống lại sự phân hủy của enzym, nhưng độ hòa tan trong nước của nó không tốt bằng hydroxyethyl cellulose và nó có nhược điểm là tạo gel khi đun nóng. Đối với hydroxypropyl methylcellulose đã xử lý bề mặt, nó có thể được thêm trực tiếp vào nước khi sử dụng. Sau khi khuấy và phân tán, thêm các chất kiềm như nước amoniac để điều chỉnh giá trị pH đến 8-9 và khuấy cho đến khi tan hoàn toàn. Đối với hydroxypropyl methylcellulose không được xử lý bề mặt, nó có thể được ngâm và nở ra với nước nóng trên 85 ° C trước khi sử dụng, sau đó làm mát đến nhiệt độ phòng, sau đó khuấy với nước lạnh hoặc nước đá để hòa tan hoàn toàn.
②Chất làm đặc vô cơ
Loại chất làm đặc này chủ yếu là một số sản phẩm đất sét hoạt tính, chẳng hạn như bentonit, đất sét silicat nhôm magiê, v.v. Nó có đặc điểm là ngoài tác dụng làm đặc, nó còn có tác dụng huyền phù tốt, có thể ngăn ngừa chìm và sẽ không ảnh hưởng đến khả năng chống nước của lớp phủ. Sau khi lớp phủ khô và hình thành thành màng, nó hoạt động như một chất độn trong màng phủ, v.v. Yếu tố bất lợi là nó sẽ ảnh hưởng đáng kể đến việc san phẳng lớp phủ.
③ Chất làm đặc polyme tổng hợp
Chất làm đặc polyme tổng hợp chủ yếu được sử dụng trong acrylic và polyurethane (chất làm đặc liên kết). Chất làm đặc acrylic chủ yếu là polyme acrylic có chứa nhóm cacboxyl. Trong nước có giá trị pH từ 8-10, nhóm cacboxyl phân ly và bị trương lên; khi giá trị pH lớn hơn 10, nó hòa tan trong nước và mất tác dụng làm đặc, do đó tác dụng làm đặc rất nhạy cảm với giá trị pH.
Cơ chế làm đặc của chất làm đặc acrylate là các hạt của nó có thể được hấp phụ trên bề mặt của các hạt latex trong sơn và tạo thành một lớp phủ sau khi trương nở kiềm, làm tăng thể tích của các hạt latex, cản trở chuyển động Brown của các hạt và làm tăng độ nhớt của hệ sơn. ; Thứ hai, sự trương nở của chất làm đặc làm tăng độ nhớt của pha nước.
(2) Ảnh hưởng của chất làm đặc đến tính chất của lớp phủ
Tác động của loại chất làm đặc đến tính chất lưu biến của lớp phủ như sau:
Khi lượng chất làm đặc tăng lên, độ nhớt tĩnh của sơn tăng lên đáng kể và xu hướng thay đổi độ nhớt về cơ bản là nhất quán khi chịu lực cắt bên ngoài.
Dưới tác dụng của chất làm đặc, độ nhớt của sơn giảm nhanh khi chịu lực cắt, biểu hiện tính giả dẻo.
Khi sử dụng chất làm đặc cellulose được biến đổi kỵ nước (như EBS451FQ), ở tốc độ cắt cao, độ nhớt vẫn cao khi số lượng lớn.
Khi sử dụng chất làm đặc polyurethane liên kết (như WT105A), ở tốc độ cắt cao, độ nhớt vẫn cao khi số lượng lớn.
Khi sử dụng chất làm đặc acrylic (như ASE60), mặc dù độ nhớt tĩnh tăng nhanh khi lượng lớn, độ nhớt lại giảm nhanh ở tốc độ cắt cao hơn.
3. Chất làm đặc liên kết
(1) cơ chế làm dày
Chất làm đặc cellulose ete và acrylic trương nở kiềm chỉ có thể làm đặc pha nước, nhưng không có tác dụng làm đặc các thành phần khác trong sơn gốc nước, cũng không thể gây ra tương tác đáng kể giữa các sắc tố trong sơn và các hạt nhũ tương, do đó không thể điều chỉnh được tính lưu biến của sơn.
Chất làm đặc liên kết được đặc trưng ở chỗ ngoài việc làm đặc thông qua quá trình hydrat hóa, chúng còn làm đặc thông qua sự liên kết giữa chúng, với các hạt phân tán và với các thành phần khác trong hệ thống. Sự liên kết này tách ra ở tốc độ cắt cao và liên kết lại ở tốc độ cắt thấp, cho phép điều chỉnh lưu biến của lớp phủ.
Cơ chế làm đặc của chất làm đặc liên kết là phân tử của nó là một chuỗi ưa nước tuyến tính, một hợp chất polyme có nhóm ưa dầu ở cả hai đầu, nghĩa là nó có nhóm ưa nước và kỵ nước trong cấu trúc, do đó nó có đặc điểm của phân tử chất hoạt động bề mặt. bản chất. Các phân tử chất làm đặc như vậy không chỉ có thể ngậm nước và trương nở để làm đặc pha nước mà còn tạo thành các micelle khi nồng độ dung dịch nước của nó vượt quá một giá trị nhất định. Các micelle có thể liên kết với các hạt polyme của nhũ tương và các hạt sắc tố đã hấp thụ chất phân tán để tạo thành cấu trúc mạng ba chiều và được kết nối và vướng víu để tăng độ nhớt của hệ thống.
Điều quan trọng hơn là các liên kết này ở trạng thái cân bằng động và các micelle liên kết đó có thể điều chỉnh vị trí của chúng khi chịu tác động của các lực bên ngoài, do đó lớp phủ có đặc tính san phẳng. Ngoài ra, vì phân tử có nhiều micelle nên cấu trúc này làm giảm xu hướng di chuyển của các phân tử nước và do đó làm tăng độ nhớt của pha nước.
(2) Vai trò trong lớp phủ
Hầu hết các chất làm đặc liên kết là polyurethane, và trọng lượng phân tử tương đối của chúng nằm trong khoảng 103-104 bậc độ lớn, thấp hơn hai bậc độ lớn so với chất làm đặc axit polyacrylic và cellulose thông thường có trọng lượng phân tử tương đối trong khoảng 105-106. Do trọng lượng phân tử thấp, thể tích tăng hiệu quả sau khi hydrat hóa ít hơn, vì vậy đường cong độ nhớt của nó phẳng hơn so với đường cong độ nhớt của chất làm đặc không liên kết.
Do trọng lượng phân tử thấp của chất làm đặc liên kết, sự vướng víu giữa các phân tử của nó trong pha nước bị hạn chế, do đó tác dụng làm đặc của nó đối với pha nước không đáng kể. Trong phạm vi tốc độ cắt thấp, sự chuyển đổi liên kết giữa các phân tử lớn hơn sự phá hủy liên kết giữa các phân tử, toàn bộ hệ thống duy trì trạng thái huyền phù và phân tán vốn có, và độ nhớt gần với độ nhớt của môi trường phân tán (nước). Do đó, chất làm đặc liên kết làm cho hệ thống sơn gốc nước thể hiện độ nhớt biểu kiến thấp hơn khi nó ở trong vùng tốc độ cắt thấp.
Chất làm đặc liên kết làm tăng năng lượng tiềm tàng giữa các phân tử do sự liên kết giữa các hạt trong pha phân tán. Theo cách này, cần nhiều năng lượng hơn để phá vỡ sự liên kết giữa các phân tử ở tốc độ cắt cao và lực cắt cần thiết để đạt được cùng một biến dạng cắt cũng lớn hơn, do đó hệ thống thể hiện tốc độ cắt cao hơn ở tốc độ cắt cao. Độ nhớt biểu kiến. Độ nhớt cắt cao cao hơn và độ nhớt cắt thấp thấp hơn chỉ có thể bù đắp cho việc thiếu chất làm đặc thông thường trong các đặc tính lưu biến của sơn, nghĩa là, hai chất làm đặc có thể được sử dụng kết hợp để điều chỉnh độ lưu động của sơn latex. Hiệu suất thay đổi, để đáp ứng các yêu cầu toàn diện về lớp phủ thành màng dày và dòng chảy của màng phủ.
Thời gian đăng: 28-04-2024