1. Definisjon og funksjon av fortykningsmiddel
Tilsetningsstoffer som kan øke viskositeten til vannbaserte malinger betydelig kalles fortykningsmidler.
Fortykningsmidler spiller en viktig rolle i produksjon, lagring og konstruksjon av belegg.
Hovedfunksjonen til fortykningsmiddelet er å øke viskositeten til belegget for å oppfylle kravene i forskjellige bruksstadier. Imidlertid er viskositeten som kreves av belegget i forskjellige stadier annerledes. F.eks:
Under lagringsprosessen er det ønskelig å ha en høy viskositet for å forhindre at pigmentet legger seg;
Under byggeprosessen er det ønskelig å ha en moderat viskositet for å sikre at malingen har god børstbarhet uten overdreven malingfarging;
Etter bygging er det håp om at viskositeten raskt kan vende tilbake til en høy viskositet etter kort etterslep (utjevningsprosess) for å forhindre sagging.
Fluiditeten av vannbårne belegg er ikke-nyhetsk.
Når viskositeten til malingen avtar med økningen av skjærkraften, kalles det en pseudoplastisk væske, og det meste av malingen er en pseudoplastisk væske.
Når strømningsatferden til en pseudoplastisk væske er relatert til historien, det vil si at den er tidsavhengig, kalles det en tixotropisk væske.
Når vi produserer belegg, prøver vi ofte bevisst å gjøre beleggene tixotropic, for eksempel å tilsette tilsetningsstoffer.
Når tixotropien til belegget er passende, kan det løse motsetningene til de forskjellige stadiene av belegget, og oppfylle de tekniske behovene til den forskjellige viskositeten til belegget i lagring, konstruksjonsnivå og tørkingstrinn.
Noen fortykningsmidler kan gi malingen høy tiksotropi, slik at den har en høyere viskositet i ro eller med lav skjærhastighet (for eksempel lagring eller transport), for å forhindre at pigmentet i malingen legger seg. Og under høy skjærhastighet (for eksempel beleggprosess) har den lav viskositet, slik at belegget har tilstrekkelig strømning og utjevning.
Thixotropy er representert av Thixotropic Index TI og målt av Brookfield Viscometer.
Ti = viskositet (målt ved 6r/min)/viskositet (målt til 60r/min)
2. Typer fortykningsmidler og deres effekter på beleggegenskaper
(1) Typer Når det gjelder kjemisk sammensetning, er fortykningsmidler delt inn i to kategorier: organisk og uorganisk.
Uorganiske typer inkluderer bentonitt, attapulgitt, aluminiumsmagnesiumsilikat, litiummagnesiumsilikat, etc., organiske typer som metylcellulose, hydroksyetylcellulose, polyakrylat, polymetakrylat, akrylsyre eller polyakrylat.
Fra perspektivet til påvirkningen på de reologiske egenskapene til belegg, er fortykningsmidler delt inn i tixotropiske fortykningsmidler og assosiative fortykningsmidler. Når det gjelder ytelseskrav, bør mengden fortykningsmiddel være mindre og den tykningseffekten er god; Det er ikke lett å eroderes av enzymer; Når temperaturen eller pH -verdien til systemet endres, vil ikke viskositeten til belegget bli betydelig redusert, og pigmentet og fyllstoffet vil ikke bli flokkulert. ; God lagringsstabilitet; God vannoppbevaring, ingen åpenbar skummende fenomen og ingen bivirkninger på ytelsen til beleggsfilmen.
①Cellulose fortykningsmiddel
Cellulosens fortykningsmidler som brukes i belegg er hovedsakelig metylcellulose, hydroksyetylcellulose og hydroksypropylmetylcellulose, og de to sistnevnte er mer ofte brukt.
Hydroksyetylcellulose er et produkt oppnådd ved å erstatte hydroksylgruppene på glukoseenhetene til naturlig cellulose med hydroksyetylgrupper. Spesifikasjonene og modellene for produktene skilles hovedsakelig i henhold til graden av substitusjon og viskositet.
Variantene av hydroksyetylcellulose er også delt inn i normal oppløsningstype, rask spredningstype og biologisk stabilitetstype. Når det gjelder bruksmetoden, kan hydroksyetylcellulose tilsettes i forskjellige stadier i beleggproduksjonsprosessen. Fast-spredningstypen kan tilsettes direkte i form av tørt pulver. Imidlertid bør pH -verdien til systemet før tilsetning være mindre enn 7, hovedsakelig fordi hydroksyetylcellulose oppløses sakte ved lav pH -verdi, og det er tilstrekkelig tid til at vann til å infiltrere inn i innsiden av partiklene, og deretter økes pH -verdien for å få den til å løses raskt opp. Tilsvarende trinn kan også brukes til å fremstille en viss konsentrasjon av limløsning og legge den til beleggssystemet.
Hydroksypropylmetylcellulose er et produkt oppnådd ved å erstatte hydroksylgruppen på glukoseenheten til naturlig cellulose med en metoksygruppe, mens den andre delen erstattes av en hydroksypropylgruppe. Dens tykningseffekt er i utgangspunktet den samme som for hydroksyetylcellulose. Og den er motstandsdyktig mot enzymatisk nedbrytning, men vannløseligheten er ikke så god som for hydroksyetylcellulose, og den har ulempen med gelering når den blir oppvarmet. For den overflatebehandlede hydroksypropylmetylcellulose, kan det tilsettes direkte til vann når det brukes. Etter omrøring og spredning, tilsett alkaliske stoffer som ammoniakkvann for å justere pH-verdien til 8-9, og rør til den er helt oppløst. For hydroksypropylmetylcellulose uten overflatebehandling, kan den bli gjennomvåt og hovnet opp med varmt vann over 85 ° C før bruk, og deretter avkjøles til romtemperatur, deretter omrørt med kaldt vann eller isvann for å løse det fullstendig.
②organisk fortykningsmiddel
Denne typen fortykningsmidler er hovedsakelig noen aktiverte leirprodukter, for eksempel bentonitt, magnesiumaluminiumsilikatleire, etc. Det er preget av at i tillegg til tykningseffekten, har den også en god suspensjonseffekt, kan forhindre å synke og ikke vil påvirke vannmotstanden til belegget. Etter at belegget er tørket og dannet til en film, fungerer det som et fyllstoff i beleggfilmen, etc. Den ugunstige faktoren er at det vil påvirke belegget betydelig.
③ Syntetisk polymerfortykningsmiddel
Syntetiske polymerfortykkere brukes stort sett i akryl og polyuretan (assosiative fortykningsmidler). Akrylfortykkere er for det meste akrylpolymerer som inneholder karboksylgrupper. I vann med en pH-verdi på 8-10, dissosierer karboksylgruppen og blir hovent; Når pH -verdien er større enn 10, oppløses den i vann og mister den tykningseffekten, så den tykningseffekten er veldig følsom for pH -verdien.
Den tykningsmekanismen til akrylatfortykningsmiddelet er at partiklene kan adsorberes på overflaten av latexpartiklene i malingen, og danner et beleggslag etter alkali -hevelse, noe som øker volumet av latexpartiklene, hindrer den bruniske bevegelsen til partiklene, og øker viskositeten til malingen. ; For det andre øker hevelsen i fortykningsmiddelet viskositeten i vannfasen.
(2) Påvirkning av fortykningsmiddel på belegningsegenskaper
Effekten av typen fortykningsmiddel på de reologiske egenskapene til belegget er som følger:
Når mengden fortykningsmiddel øker, øker den statiske viskositeten til malingen betydelig, og viskositetsendringstrenden er i utgangspunktet konsistent når den utsettes for en ekstern skjærkraft.
Med effekten av fortykning, synker viskositeten til malingen raskt når den blir utsatt for skjærkraft, og viser pseudoplastisitet.
Ved å bruke en hydrofobt modifisert cellulosens fortykningsmiddel (for eksempel EBS451FQ), ved høye skjærhastigheter, er viskositeten fremdeles høy når mengden er stor.
Ved bruk av assosiative polyuretanfortykningsmidler (for eksempel WT105A), ved høye skjærhastigheter, er viskositeten fremdeles høy når mengden er stor.
Ved bruk av akrylfortykkere (for eksempel ASE60), selv om den statiske viskositeten stiger raskt når mengden er stor, synker viskositeten raskt med en høyere skjærhastighet.
3. assosiativt fortykningsmiddel
(1) tykningsmekanisme
Celluloseeter og alkali-svellbare akrylfortykningsmidler kan bare tykne vannfasen, men har ingen fortykningseffekt på andre komponenter i den vannbaserte malingen, og de kan heller ikke forårsake betydelig interaksjon mellom pigmentene i malingen og partiklene i emulsjonen, så reologien til malingen kan ikke justeres.
Assosiative fortykningsmidler er karakterisert ved at de i tillegg til tykning gjennom hydrering, også tykner gjennom assosiasjoner mellom seg selv, med spredte partikler og med andre komponenter i systemet. Denne assosiasjonen demonterer ved høye skjærhastigheter og assosierer seg ved lave skjærhastigheter, slik at rehologien til belegget kan justeres.
Den tykningsmekanismen til det assosiative fortykningsmiddelet er at molekylet er en lineær hydrofil kjede, en polymerforbindelse med lipofile grupper i begge ender, det vil si at den har hydrofile og hydrofobe grupper i strukturen, så den har kjennetegnene til surfaktige molekyl. natur. Slike fortykkere molekyler kan ikke bare hydrere og svelle for å tykne vannfasen, men danner også miceller når konsentrasjonen av den vandige oppløsningen overstiger en viss verdi. Micellene kan assosiere med polymerpartiklene i emulsjonen og pigmentpartiklene som har adsorbert dispergeringsmidlet for å danne en tredimensjonal nettverksstruktur, og er sammenkoblet og sammenfiltret for å øke viskositeten til systemet.
Det som er viktigere er at disse assosiasjonene er i en tilstand av dynamisk balanse, og de tilknyttede micellene kan justere sine posisjoner når de blir utsatt for ytre krefter, slik at belegget har utjevningsegenskaper. I tillegg, siden molekylet har flere miceller, reduserer denne strukturen tendensen til vannmolekyler til å migrere og øker dermed viskositeten til den vandige fasen.
(2) Rollen i belegg
De fleste av de assosiative fortykningsmidlene er polyuretaner, og deres relative molekylvekter er mellom 103-104 størrelsesordrer, to størrelsesordener lavere enn vanlig polyakrylsyre og cellulosens fortykningsmidler med relative molekylvekter mellom 105-106. På grunn av den lave molekylvekten, er den effektive volumøkningen etter hydrering mindre, så viskositetskurven er flatere enn for ikke-assosiative fortykningsmidler.
På grunn av den lave molekylvekten til det assosiative fortykningsmiddelet, er dens intermolekylære sammenfiltring i vannfasen begrenset, så dens tykningseffekt på vannfasen er ikke signifikant. I det lave skjærhastighetsområdet er assosiasjonskonvertering mellom molekyler mer enn assosiasjonsødeleggelsen mellom molekyler, hele systemet opprettholder en iboende suspensjons- og spredningstilstand, og viskositeten er nær viskositeten til spredningsmediet (vann). Derfor får det assosiative fortykningsmiddelet det vannbaserte malingssystemet til å vise lavere viskositet når det er i lavskjæringshastighetsregionen.
Assosiative fortykningsmidler øker den potensielle energien mellom molekyler på grunn av assosiasjonen mellom partikler i den spredte fasen. På denne måten er det nødvendig med mer energi for å bryte sammenhengen mellom molekyler ved høye skjærhastigheter, og skjærkraften som kreves for å oppnå den samme skjærstammen er også større, slik at systemet viser en høyere skjærhastighet ved høye skjærhastigheter. Tilsynelatende viskositet. Viskositeten med høyere skjær og viskositet med lavere skjær kan bare gjøre opp for mangelen på vanlige fortykningsmidler i de reologiske egenskapene til malingen, det vil si at de to fortykningsmidlene kan brukes i kombinasjon for å justere fluiditeten til latexmalingen. Variabel ytelse, for å oppfylle de omfattende kravene til å belegge til tykk film- og beleggfilmstrøm.
Post Time: Nov-24-2022