1. Definiția și funcția de îngroșare
Aditivii care pot crește semnificativ vâscozitatea vopselelor pe bază de apă se numesc îngroșări.
Groții joacă un rol important în producția, depozitarea și construcția acoperirilor.
Principala funcție a îngroșării este de a crește vâscozitatea acoperirii pentru a îndeplini cerințele diferitelor etape de utilizare. Cu toate acestea, vâscozitatea cerută de acoperire în diferite etape este diferită. De exemplu:
În timpul procesului de depozitare, este de dorit să existe o vâscozitate ridicată pentru a preveni stabilirea pigmentului;
În timpul procesului de construcție, este de dorit să existe o vâscozitate moderată pentru a se asigura că vopseaua are o pericol bună, fără o colorare excesivă a vopselei;
După construcție, se speră că vâscozitatea poate reveni rapid la o vâscozitate ridicată după un interval de timp scurt (proces de nivelare) pentru a preveni scăderea.
Fluiditatea acoperirilor cu apă este non-newtoniană.
Când vâscozitatea vopselei scade odată cu creșterea forței de forfecare, se numește lichid pseudoplastic, iar cea mai mare parte a vopselei este un fluid pseudoplastic.
Când comportamentul de flux al unui fluid pseudoplastic este legat de istoricul său, adică este dependent de timp, se numește lichid tixotropic.
Când fabricăm acoperiri, adesea încercăm în mod conștient să facem ca acoperirile să fie tixotrope, cum ar fi adăugarea de aditivi.
Atunci când tixotropia acoperirii este adecvată, poate rezolva contradicțiile diferitelor etape ale acoperirii și poate răspunde nevoilor tehnice ale vâscozității diferite ale acoperirii în etapele de depozitare, nivelare și uscare.
Unele îngroșări pot înzestra vopseaua cu tixotropie ridicată, astfel încât să aibă o vâscozitate mai mare în repaus sau la un ritm scăzut de forfecare (cum ar fi depozitarea sau transportul), astfel încât să împiedice așezarea pigmentului din vopsea. Și în condiții de forfecare ridicată (cum ar fi procesul de acoperire), are o vâscozitate scăzută, astfel încât acoperirea să aibă un flux și nivelare suficientă.
Tixotropia este reprezentată de indicele tixotropic Ti și măsurată de Brookfield Viscometer.
Ti = vâscozitate (măsurată la 6R/min)/vâscozitate (măsurată la 60R/min)
2.. Tipuri de îngroșători și efectele lor asupra proprietăților de acoperire
(1) Tipuri în ceea ce privește compoziția chimică, îngroșările sunt împărțite în două categorii: organice și anorganice.
Tipurile anorganice includ bentonita, attapulgitul, silicatul de aluminiu magneziu, silicatul de litiu magneziu etc., tipuri organice precum metil celuloză, hidroxietil celuloză, poliacrilat, polimetacrilat, acid acrilic sau homopoliver acrilic metil
Din perspectiva influenței asupra proprietăților reologice ale acoperirilor, îngroșările sunt împărțite în îngroșări tixotrope și îngroșări asociative. În ceea ce privește cerințele de performanță, cantitatea de îngroșare ar trebui să fie mai mică, iar efectul de îngroșare este bun; Nu este ușor să fii erodat de enzime; Când temperatura sau valoarea pH a sistemului se modifică, vâscozitatea acoperirii nu va fi redusă semnificativ, iar pigmentul și umplutura nu vor fi floculate. ; Stabilitate bună de stocare; O retenție bună a apei, niciun fenomen de spumare evident și fără efecte adverse asupra performanței filmului de acoperire.
①Celuloză îngroșare
Înglonitorii de celuloză utilizate în acoperiri sunt în principal metilceluloză, hidroxietilceluloză și hidroxipropilmetilceluloză, iar ultimele două sunt utilizate mai des.
Hidroxietil celuloza este un produs obținut prin înlocuirea grupărilor hidroxil pe unitățile de glucoză ale celulozei naturale cu grupări hidroxietilice. Specificațiile și modelele produselor se disting în principal în funcție de gradul de substituție și vâscozitate.
Soiurile de hidroxietil celuloză sunt, de asemenea, împărțite în tipul de dizolvare normal, tipul de dispersie rapidă și tipul de stabilitate biologică. În ceea ce privește metoda de utilizare, hidroxietil celuloza poate fi adăugată în diferite etape în procesul de producție de acoperire. Tipul de dispersie rapidă poate fi adăugat direct sub formă de pulbere uscată. Cu toate acestea, valoarea pH a sistemului înainte de adăugare ar trebui să fie mai mică de 7, în principal pentru că hidroxietil celuloza se dizolvă lent la o valoare scăzută a pH -ului și există suficient timp pentru ca apa să se infiltreze în interiorul particulelor, iar apoi valoarea pH -ului este crescută pentru a -l face să se dizolve rapid. Etapele corespunzătoare pot fi, de asemenea, utilizate pentru a pregăti o anumită concentrație de soluție de lipici și pentru a -l adăuga la sistemul de acoperire.
Hidroxipropil metilceluloză este un produs obținut prin înlocuirea grupului hidroxil pe unitatea de glucoză a celulozei naturale cu o grupă de metoxi, în timp ce cealaltă parte este înlocuită cu o grupă hidroxipropil. Efectul său de îngroșare este practic același cu cel al hidroxietilului celuloză. Și este rezistent la degradarea enzimatică, dar solubilitatea sa cu apă nu este la fel de bună ca cea a hidroxietilului celuloză și are dezavantajul gellingului atunci când este încălzit. Pentru hidroxipropil metilceluloză tratat la suprafață, acesta poate fi adăugat direct la apă atunci când este utilizat. După agitarea și dispersarea, adăugați substanțe alcaline, cum ar fi apa de amoniac pentru a regla valoarea pH-ului la 8-9 și agitați până la dizolvare complet. Pentru hidroxipropil metilceluloză fără tratament de suprafață, poate fi înmuiat și umflat cu apă caldă peste 85 ° C înainte de utilizare, și apoi răcită la temperatura camerei, apoi agitat cu apă rece sau apă cu gheață pentru a -l dizolva complet.
②inorganică îngroșare
Acest tip de îngroșare este în principal unele produse de argilă activate, cum ar fi bentonita, argila de silicat de aluminiu de magneziu, etc. Se caracterizează prin faptul că, pe lângă efectul de îngroșare, are și un efect de suspensie bun, poate împiedica scufundarea și nu va afecta rezistența la apă a acoperirii. După ce acoperirea este uscată și formată într -un film, acesta acționează ca un umplutură în filmul de acoperire, etc. Factorul nefavorabil este că va afecta semnificativ nivelarea acoperirii.
③ îngroșarea polimerului sintetic
Înglonitorii de polimeri sintetici sunt utilizați în mare parte în acrilic și poliuretan (îngroșări asociative). Înglonitorii acrilici sunt în mare parte polimeri acrilici care conțin grupări carboxil. În apă cu o valoare de pH de 8-10, grupa carboxil se disociază și devine umflată; Când valoarea pH -ului este mai mare de 10, aceasta se dizolvă în apă și pierde efectul de îngroșare, astfel încât efectul de îngroșare este foarte sensibil la valoarea pH -ului.
Mecanismul de îngroșare a îngroșării acrilatului este că particulele sale pot fi adsorbite pe suprafața particulelor de latex din vopsea și formează un strat de acoperire după umflarea alcalinei, ceea ce crește volumul particulelor de latex, împiedică mișcarea browniană a particulelor și crește vâscozitatea sistemului de vopsea. ; În al doilea rând, umflarea îngroșării crește vâscozitatea fazei de apă.
(2) Influența îngroșării asupra proprietăților de acoperire
Efectul tipului de îngroșare asupra proprietăților reologice ale acoperirii este următorul:
Când cantitatea de îngroșare crește, vâscozitatea statică a vopselei crește semnificativ, iar tendința de schimbare a vâscozității este practic consistentă atunci când este supusă unei forțe de forfecare externe.
Cu efectul îngroșării, vâscozitatea vopselei scade rapid atunci când este supusă forței de forfecare, arătând pseudoplasticitate.
Folosind un îngroșător de celuloză modificat hidrofob (cum ar fi EBS451FQ), la viteze mari de forfecare, vâscozitatea este încă mare atunci când cantitatea este mare.
Folosind îngroșători de poliuretan asociativ (cum ar fi WT105A), la rate mari de forfecare, vâscozitatea este încă mare atunci când cantitatea este mare.
Folosind îngroșările acrilice (cum ar fi ASE60), deși vâscozitatea statică crește rapid atunci când cantitatea este mare, vâscozitatea scade rapid la o rată de forfecare mai mare.
3. îngroșare asociativă
(1) Mecanism de îngroșare
Eterul de celuloză și îngroșările acrilice umflate alcalin nu pot decât să îngroze faza de apă, dar nu au niciun efect de îngroșare asupra altor componente din vopseaua pe bază de apă și nici nu pot provoca interacțiune semnificativă între pigmenți din vopsea și particulele emulsiei, astfel încât reologia vopselei nu poate fi reglată.
Se caracterizează îngroșările asociative prin faptul că, pe lângă îngroșarea prin hidratare, se îngroașă și prin asociații între ele, cu particule dispersate și cu alte componente din sistem. Această asociere se dezasociază la rate mari de forfecare și se re-asociază la rate mici de forfecare, permițând ajustarea reologiei acoperirii.
Mecanismul de îngroșare a îngroșării asociative este că molecula sa este un lanț hidrofil liniar, un compus polimer cu grupuri lipofile la ambele capete, adică are grupuri hidrofile și hidrofobe în structură, deci are caracteristicile moleculelor tensioactive. natură. Astfel de molecule de îngroșare nu numai că pot hidrata și se umfla pentru a îngroșa faza de apă, ci și pentru a forma micelele atunci când concentrația soluției sale apoase depășește o anumită valoare. Micelele se pot asocia cu particulele de polimer din emulsie și particulele de pigment care au adsorbit dispersantul pentru a forma o structură de rețea tridimensională și sunt interconectate și încurcate pentru a crește vâscozitatea sistemului.
Ceea ce este mai important este că aceste asociații sunt într -o stare de echilibru dinamic, iar acei micele asociate își pot ajusta pozițiile atunci când sunt supuse forțelor externe, astfel încât acoperirea să aibă proprietăți de nivelare. În plus, deoarece molecula are mai multe micelele, această structură reduce tendința moleculelor de apă de a migra și crește astfel vâscozitatea fazei apoase.
(2) Rolul în acoperiri
Majoritatea îngroșărilor asociative sunt poliuretani, iar greutățile lor moleculare relative sunt cuprinse între 103-104 ordine de mărime, două ordine de mărime mai mici decât acidul poliacrilic obișnuit și îngroșările de celuloză cu greutăți moleculare relative între 105-106. Datorită greutății moleculare mici, creșterea efectivă a volumului după hidratare este mai mică, astfel încât curba sa de vâscozitate este mai flatată decât cea a îngroșărilor care nu sunt asociații.
Datorită greutății moleculare mici a îngroșării asociative, înțelegerea sa intermoleculară în faza de apă este limitată, astfel încât efectul său de îngroșare asupra fazei de apă nu este semnificativ. În intervalul scăzut de rată de forfecare, conversia de asociere între molecule este mai mare decât distrugerea de asociere între molecule, întregul sistem menține o suspensie inerentă și o stare de dispersie, iar vâscozitatea este apropiată de vâscozitatea mediului de dispersie (apă). Prin urmare, îngroșarea asociativă face ca sistemul de vopsea pe bază de apă să prezinte o vâscozitate aparentă mai mică atunci când se află în regiunea cu rată de forfecare scăzută.
Groții asociați cresc energia potențială între molecule datorită asocierii dintre particule în faza dispersată. În acest fel, este necesară mai multă energie pentru a rupe asocierea dintre molecule la rate mari de forfecare, iar forța de forfecare necesară pentru a obține aceeași tulpină de forfecare este, de asemenea, mai mare, astfel încât sistemul prezintă o rată de forfecare mai mare la rate de forfecare mari. Vâscozitate aparentă. Vâscozitatea cu forfecare mai mare și vâscozitatea cu forfecare scăzută mai mică pot compensa doar lipsa îngroșărilor comune în proprietățile reologice ale vopselei, adică cele două îngroșări pot fi utilizate în combinație pentru a regla fluiditatea vopselei din latex. Performanță variabilă, pentru a îndeplini cerințele cuprinzătoare ale acoperirii în filmele groase și fluxul de film de acoperire.
Timpul postului: 24-2022 noiembrie