1. Definicija i funkcija zgušnjivača
Aditivi koji mogu značajno povećati viskozitet boja na bazi vode nazivaju se zgušnjivači.
Zgušnjivači igraju važnu ulogu u proizvodnji, skladištenju i izgradnji premaza.
Glavna funkcija zgušnjivača je povećanje viskoznosti premaza kako bi se zadovoljili zahtjevi različitih faza upotrebe.Međutim, viskoznost koju zahtijeva premaz u različitim fazama je različita.npr.:
Tokom procesa skladištenja, poželjno je imati visoku viskoznost kako bi se spriječilo taloženje pigmenta;
Tokom procesa izgradnje, poželjno je imati umjerenu viskoznost kako bi se osiguralo da boja ima dobru sposobnost četkanja bez pretjeranog mrlja boje;
Nakon izgradnje, nadamo se da će se viskoznost brzo vratiti na visoku viskoznost nakon kratkog vremenskog odmaka (proces niveliranja) kako bi se spriječilo opuštanje.
Fluidnost premaza na bazi vode nije Njutnova.
Kada se viskoznost boje smanjuje s povećanjem sile smicanja, naziva se pseudoplastična tekućina, a većina boje je pseudoplastična tekućina.
Kada je ponašanje protoka pseudoplastične tekućine povezano s njenom istorijom, odnosno vremenski ovisno, naziva se tiksotropna tekućina.
Prilikom proizvodnje premaza često svjesno pokušavamo učiniti premaze tiksotropnim, kao što je dodavanje aditiva.
Kada je tiksotropnost premaza odgovarajuća, može se riješiti kontradiktornosti različitih faza premaza i zadovoljiti tehničke potrebe različitog viskoziteta premaza u fazama skladištenja, nivelacije konstrukcije i sušenja.
Neki zgušnjivači mogu dati boju visokom tiksotropijom, tako da ima veći viskozitet u mirovanju ili pri niskoj brzini smicanja (kao što je skladištenje ili transport), kako bi spriječili taloženje pigmenta u boji.I pod velikom brzinom smicanja (kao što je proces nanošenja premaza), ima nisku viskoznost, tako da premaz ima dovoljan protok i izravnavanje.
Tiksotropija je predstavljena tiksotropnim indeksom TI i mjerena Brookfieldovim viskozimetrom.
TI=viskozitet (mjereno pri 6r/min)/viskozitet (mjereno na 60r/min)
2. Vrste zgušnjivača i njihov utjecaj na svojstva premaza
(1) Vrste U pogledu hemijskog sastava, zgušnjivači se dijele u dvije kategorije: organske i neorganske.
Neorganski tipovi uključuju bentonit, atapulgit, aluminijum magnezijum silikat, litijum magnezijum silikat, itd., organske vrste kao što su metil celuloza, hidroksietil celuloza, poliakrilat, polimetakrilat, akrilna kiselina ili metil akrilni homopolimer ili kopolimer itd.
Iz perspektive utjecaja na reološka svojstva premaza, zgušnjivači se dijele na tiksotropne zgušnjivače i asocijativne zgušnjivače.U pogledu zahtjeva performansi, količina zgušnjivača bi trebala biti manja, a učinak zgušnjavanja je dobar;nije lako biti erodiran enzimima;kada se promijeni temperatura ili pH vrijednost sistema, viskoznost premaza se neće značajno smanjiti, a pigment i punilo neće biti flokulirani.;Dobra stabilnost skladištenja;dobro zadržava vodu, nema očigledne pojave pjene i nema štetnih učinaka na performanse premaznog filma.
①Zgušnjivač celuloze
Zgušnjivači celuloze koji se koriste u premazima su uglavnom metilceluloza, hidroksietilceluloza i hidroksipropilmetilceluloza, a posljednja dva se češće koriste.
Hidroksietil celuloza je proizvod koji se dobija zamjenom hidroksilnih grupa na glukoznim jedinicama prirodne celuloze hidroksietil grupama.Specifikacije i modeli proizvoda uglavnom se razlikuju prema stupnju zamjene i viskoznosti.
Sorte hidroksietil celuloze se također dijele na tip normalnog rastvaranja, tip brze disperzije i tip biološke stabilnosti.Što se načina upotrebe tiče, hidroksietil celuloza se može dodati u različitim fazama procesa proizvodnje premaza.Brzo dispergirajući tip može se dodati direktno u obliku suhog praha.Međutim, pH vrijednost sistema prije dodavanja trebala bi biti manja od 7, uglavnom zato što se hidroksietil celuloza sporo otapa pri niskoj pH vrijednosti i ima dovoljno vremena da se voda infiltrira u unutrašnjost čestica, a zatim se pH vrijednost povećava. da se brzo rastvara.Odgovarajući koraci se takođe mogu koristiti za pripremu određene koncentracije rastvora lepka i dodavanje u sistem premaza.
Hidroksipropil metilceluloza je proizvod koji se dobija zamjenom hidroksilne grupe na glukoznoj jedinici prirodne celuloze metoksi grupom, dok je drugi dio zamijenjen hidroksipropilnom grupom.Njegov efekat zgušnjavanja je u osnovi isti kao kod hidroksietil celuloze.I otporan je na enzimsku razgradnju, ali njegova topljivost u vodi nije tako dobra kao kod hidroksietil celuloze, a nedostatak je geliranja kada se zagrije.Za površinski tretiranu hidroksipropil metilcelulozu, može se direktno dodati u vodu kada se koristi.Nakon miješanja i dispergiranja dodajte alkalne tvari kao što je amonijačna voda kako biste podesili pH vrijednost na 8-9 i miješajte dok se potpuno ne otopi.Za hidroksipropil metilcelulozu bez površinske obrade, može se natopiti i nabubriti vrućom vodom iznad 85°C prije upotrebe, a zatim ohladiti na sobnu temperaturu, zatim promiješati hladnom vodom ili ledenom vodom da se potpuno otopi.
②Neorganski zgušnjivač
Ovakav zgušnjivač su uglavnom neki proizvodi od aktivirane gline, kao što su bentonit, magnezijum aluminij silikatna glina itd. Odlikuje se po tome što osim efekta zgušnjavanja ima i dobar efekat suspenzije, može spriječiti potonuće i neće utjecati vodootpornost premaza.Nakon što se premaz osuši i formira u film, on djeluje kao punilo u premaznom filmu itd. Nepovoljan faktor je to što će značajno utjecati na izravnavanje premaza.
③ Sintetički polimerni zgušnjivač
Sintetički polimerni zgušnjivači se najčešće koriste u akrilu i poliuretanu (asociativni zgušnjivači).Akrilni zgušnjivači su uglavnom akrilni polimeri koji sadrže karboksilne grupe.U vodi sa pH vrijednošću 8-10, karboksilna grupa se disocira i nabubri;kada je pH vrednost veća od 10, otapa se u vodi i gubi efekat zgušnjavanja, tako da je efekat zgušnjavanja veoma osetljiv na pH vrednost.
Mehanizam zgušnjavanja akrilatnog zgušnjivača je da se njegove čestice mogu adsorbirati na površini čestica lateksa u boji, te formirati sloj premaza nakon alkalnog bubrenja, što povećava volumen čestica lateksa, ometa Brownovo kretanje čestica. , i povećava viskozitet sistema boje.;Drugo, bubrenje zgušnjivača povećava viskozitet vodene faze.
(2) Utjecaj zgušnjivača na svojstva premaza
Utjecaj vrste zgušnjivača na reološka svojstva premaza je sljedeći:
Kada se količina zgušnjivača poveća, statička viskoznost boje se značajno povećava, a trend promjene viskoziteta je u osnovi dosljedan kada je podvrgnut vanjskoj sili smicanja.
Sa efektom zgušnjivača, viskoznost boje brzo opada kada je izložena sili smicanja, pokazujući pseudoplastičnost.
Koristeći hidrofobno modificirani zgušnjivač celuloze (kao što je EBS451FQ), pri visokim brzinama smicanja, viskozitet je i dalje visok kada je količina velika.
Koristeći asocijativne poliuretanske zgušnjivače (kao što je WT105A), pri visokim brzinama smicanja, viskozitet je i dalje visok kada je količina velika.
Koristeći akrilne zgušnjivače (kao što je ASE60), iako statički viskozitet brzo raste kada je količina velika, viskoznost se brzo smanjuje pri većoj brzini smicanja.
3. Asocijativni zgušnjivač
(1) mehanizam za zgušnjavanje
Eter celuloze i akrilni zgušnjivači koji bubre na bazi mogu samo zgušnjavati vodenu fazu, ali nemaju efekt zgušnjavanja na druge komponente u boji na bazi vode, niti mogu uzrokovati značajniju interakciju između pigmenata u boji i čestica emulzije, tako da Reologija boje se ne može podesiti.
Asocijativni zgušnjivači se odlikuju po tome što se pored zgušnjavanja hidratacijom zgušnjavaju i međusobnom asocijacijom, sa dispergovanim česticama i drugim komponentama u sistemu.Ova asocijacija se rastavlja pri visokim brzinama smicanja i ponovo se povezuje pri niskim brzinama smicanja, omogućavajući prilagođavanje reologije premaza.
Mehanizam zgušnjavanja asocijativnog zgušnjivača je da je njegova molekula linearni hidrofilni lanac, polimerno jedinjenje sa lipofilnim grupama na oba kraja, odnosno ima hidrofilne i hidrofobne grupe u strukturi, pa ima karakteristike molekula surfaktanta.priroda.Takvi molekuli zgušnjivača mogu ne samo hidratizirati i nabubriti kako bi zgusnuli vodenu fazu, već i formiraju micele kada koncentracija njegove vodene otopine pređe određenu vrijednost.Micele se mogu povezati s polimernim česticama emulzije i česticama pigmenta koje su adsorbirale disperzant kako bi formirale trodimenzionalnu mrežnu strukturu, te su međusobno povezane i isprepletene kako bi se povećao viskozitet sistema.
Ono što je još važnije je da su ove asocijacije u stanju dinamičke ravnoteže, a povezane micele mogu prilagoditi svoj položaj kada su izložene vanjskim silama, tako da premaz ima svojstva izravnavanja.Osim toga, budući da molekula ima nekoliko micela, ova struktura smanjuje sklonost molekula vode da migriraju i na taj način povećava viskoznost vodene faze.
(2) Uloga u premazima
Većina asocijativnih zgušnjivača su poliuretani, a njihove relativne molekulske težine su između 103-104 reda veličine, dva reda veličine niže od obične poliakrilne kiseline i celuloznih zgušnjivača s relativnom molekularnom težinom između 105-106.Zbog male molekularne težine, povećanje efektivnog volumena nakon hidratacije je manje, pa je njegova kriva viskoziteta ravnija nego kod neasocijativnih zgušnjivača.
Zbog male molekularne težine asocijativnog zgušnjivača, njegovo intermolekulsko zaplitanje u vodenoj fazi je ograničeno, tako da njegov učinak zgušnjavanja na vodenu fazu nije značajan.U opsegu niske brzine smicanja, konverzija asocijacije između molekula je veća od razaranja asocijacije između molekula, cijeli sistem održava inherentno stanje suspenzije i disperzije, a viskozitet je blizak viskoznosti disperzijskog medija (vode).Stoga, asocijativni zgušnjivač čini da sistem boje na bazi vode pokazuje niži prividni viskozitet kada je u području niske brzine smicanja.
Asocijativni zgušnjivači povećavaju potencijalnu energiju između molekula zbog povezanosti između čestica u disperziranoj fazi.Na ovaj način, potrebno je više energije da se prekine povezanost između molekula pri visokim brzinama smicanja, a sila smicanja potrebna za postizanje iste smične deformacije je također veća, tako da sistem pokazuje veću brzinu smicanja pri visokim brzinama smicanja.Prividni viskozitet.Veći viskozitet visokog smicanja i niži viskozitet pri niskom smicanju mogu samo nadoknaditi nedostatak uobičajenih zgušnjivača u reološkim svojstvima boje, odnosno, dva zgušnjivača se mogu koristiti u kombinaciji za podešavanje fluidnosti lateks boje.Promjenjive performanse, kako bi se zadovoljili sveobuhvatni zahtjevi premazivanja u debeli film i protok filma premaza.
Vrijeme objave: 24.11.2022