1. Definición e función do espesante
Os aditivos que poden aumentar significativamente a viscosidade das pinturas a base de auga chámanse espesantes.
Os espesantes xogan un papel importante na produción, almacenamento e construción de revestimentos.
A función principal do espesante é aumentar a viscosidade do revestimento para cumprir os requisitos de diferentes etapas de uso. Non obstante, a viscosidade requirida polo revestimento en diferentes etapas é diferente. Por exemplo:
Durante o proceso de almacenamento, é desexable ter unha alta viscosidade por evitar que o pigmento se asente;
Durante o proceso de construción, é desexable ter unha viscosidade moderada para asegurarse de que a pintura teña unha boa cepillo sen unha tinción excesiva de pintura;
Despois da construción, espérase que a viscosidade poida regresar rapidamente a unha alta viscosidade despois dun retraso de curto tempo (proceso de nivelación) para evitar a caída.
A fluidez dos revestimentos transmitidos por auga non é newtoniana.
Cando a viscosidade da pintura diminúe co aumento da forza de cizalladura, chámase fluído pseudoplástico, e a maior parte da pintura é un fluído pseudoplástico.
Cando o comportamento do fluxo dun fluído pseudoplástico está relacionado coa súa historia, é dicir, depende do tempo, chámase fluído tixotrópico.
Ao fabricar revestimentos, a miúdo intentamos que os revestimentos sexan tixotrópicos, como engadir aditivos.
Cando a tixtropía do revestimento é axeitada, pode resolver as contradicións das distintas etapas do revestimento e satisfacer as necesidades técnicas da diferente viscosidade do revestimento no almacenamento, o nivel de construción e as etapas de secado.
Algúns espesantes poden dotar a pintura con alta tixropía, de xeito que teña unha maior viscosidade en repouso ou a unha taxa de cizalladura baixa (como o almacenamento ou o transporte), para evitar que o pigmento na pintura se asente. E baixo unha alta taxa de cizallamento (como o proceso de revestimento), ten baixa viscosidade, de xeito que o revestimento ten fluxo e nivelación suficientes.
A tixotropía está representada polo índice Thixotrópico TI e medida polo visímetro de Brookfield.
TI = viscosidade (medida a 6r/min)/viscosidade (medida a 60r/min)
2. Tipos de espesantes e os seus efectos sobre as propiedades do revestimento
(1) Tipos en termos de composición química, os espesantes divídense en dúas categorías: orgánicas e inorgánicas.
Os tipos inorgánicos inclúen bentonita, atapulgita, silicato de magnesio de aluminio, silicato de magnesio de litio, etc., tipos orgánicos como metil celulosa, hidroxietil celulosa, poliacrilato, polimetacrilato, ácido acrílico ou homopolimero acrílico.
Desde a perspectiva da influencia sobre as propiedades reolóxicas dos revestimentos, os espesantes divídense en espesantes tixotrópicos e espesantes asociativos. En termos de requisitos de rendemento, a cantidade de espesante debe ser menor e o efecto de engrosamento é bo; Non é fácil ser erosionado por encimas; Cando a temperatura ou o valor de pH do sistema cambie, a viscosidade do revestimento non se reducirá significativamente e o pigmento e o recheo non se flocerarán. ; Boa estabilidade de almacenamento; Boa retención de auga, ningún fenómeno espumante evidente e sen efectos adversos sobre o rendemento da película de revestimento.
① espesante declulosa
Os espesadores de celulosa empregados nos revestimentos son principalmente metilcelulosa, hidroxietilcelulosa e hidroxipropilmetilcelulosa, e as dúas últimas úsanse máis comúns.
A hidroxietil celulosa é un produto obtido substituíndo os grupos hidroxilo nas unidades de glicosa da celulosa natural con grupos hidroxietil. As especificacións e modelos dos produtos distínguense principalmente segundo o grao de substitución e viscosidade.
As variedades de hidroxietil celulosa tamén se dividen en tipo de disolución normal, tipo de dispersión rápida e tipo de estabilidade biolóxica. No que se refire ao método de uso, pódese engadir hidroxietil celulosa en diferentes etapas do proceso de produción de revestimento. O tipo de dispersión rápida pódese engadir directamente en forma de po seco. Non obstante, o valor de pH do sistema antes de engadir debería ser inferior a 7, principalmente porque a hidroxietil celulosa disólvese lentamente ao baixo valor de pH, e hai tempo suficiente para que a auga se infiltrase no interior das partículas, e entón aumenta o valor de pH para que se disolva rapidamente. Os pasos correspondentes tamén se poden usar para preparar unha certa concentración de solución de cola e engadila ao sistema de revestimento.
A hidroxipropil metilcelulosa é un produto obtido substituíndo o grupo hidroxilo na unidade de glicosa de celulosa natural por un grupo metoxi, mentres que a outra parte é substituída por un grupo hidroxipropilo. O seu efecto engrosante é basicamente o mesmo que o da hidroxietil celulosa. E é resistente á degradación enzimática, pero a súa solubilidade en auga non é tan boa como a da hidroxietil celulosa, e ten a desvantaxe do gelado cando se quenta. Para a hidroxipropil metilcelulosa tratada con superficie, pódese engadir directamente á auga cando se usa. Despois de axitar e dispersar, engade substancias alcalinas como a auga de amoníaco para axustar o valor de pH a 8-9 e mexa ata que se disolva completamente. Para a hidroxipropil metilcelulosa sen tratamento superficial, pódese empapar e hincharse con auga quente por encima dos 85 ° C antes do uso e logo arrefriarse a temperatura ambiente, logo axitada con auga fría ou auga xeada para disolvela completamente.
② espesante ininorgánico
Este tipo de espesante é principalmente algúns produtos de arxila activados, como bentonita, arxila de silicato de aluminio de magnesio, etc. caracterízase en que, ademais do efecto engrosado, tamén ten un bo efecto de suspensión, pode evitar o afundimento e non afectará a resistencia á auga do revestimento. Despois de secar o revestimento e formarse nunha película, actúa como un recheo na película de revestimento, etc. O factor desfavorable é que afectará significativamente o nivel do revestimento.
③ espesante de polímero sintético
Os espesantes de polímeros sintéticos úsanse principalmente en acrílico e poliuretano (espesantes asociativos). Os espesantes acrílicos son principalmente polímeros acrílicos que conteñen grupos carboxilo. En auga cun valor de pH de 8-10, o grupo carboxilo disociase e faise inchado; Cando o valor de pH é superior a 10, disólvese na auga e perde o efecto engrosado, polo que o efecto engrosante é moi sensible ao valor do pH.
O mecanismo de engrosamento do espesante de acrilato é que as súas partículas poden ser adsorbidas na superficie das partículas de látex na pintura e forman unha capa de revestimento despois do inchazo alcalino, o que aumenta o volume das partículas de látex, dificulta o movemento marrón das partículas e aumenta a viscosidade da pintura. ; En segundo lugar, o inchazo do espesante aumenta a viscosidade da fase de auga.
(2) Influencia do espesante nas propiedades do revestimento
O efecto do tipo de espesante sobre as propiedades reolóxicas do revestimento é o seguinte:
Cando a cantidade de espesante aumenta, a viscosidade estática da pintura aumenta significativamente e a tendencia de cambio de viscosidade é basicamente consistente cando está sometida a unha forza de cizalladura externa.
Co efecto do espesante, a viscosidade da pintura cae rapidamente cando está sometida á forza de cizalladura, mostrando pseudoplasticidade.
Usando un espesante de celulosa modificado hidrofóbicamente (como EBS451FQ), a altas taxas de cizalladura, a viscosidade aínda é alta cando a cantidade é grande.
Usando espesantes asociativos de poliuretano (como WT105A), a altas taxas de cizalladura, a viscosidade aínda é alta cando a cantidade é grande.
Usando espesantes acrílicos (como ASE60), aínda que a viscosidade estática aumenta rapidamente cando a cantidade é grande, a viscosidade diminúe rapidamente a unha taxa de cizalladura máis elevada.
3. Engrosamento asociativo
(1) Mecanismo de engrosamento
O éter de celulosa e os espesantes acrílicos con articulación alcalina só poden engrosar a fase de auga, pero non teñen efecto engrosamento sobre outros compoñentes na pintura a base de auga, nin poden provocar unha interacción significativa entre os pigmentos na pintura e as partículas da emulsión, polo que a reoloxía da pintura non se pode axustar.
Os espesantes asociativos caracterízanse en que ademais de engrosar mediante a hidratación, tamén se engrosan a través de asociacións entre si, con partículas dispersas e con outros compoñentes do sistema. Esta asociación desvincula a altas taxas de cizallamento e re-assotas a baixas taxas de cizalladura, permitindo que a reoloxía do revestimento se axuste.
O mecanismo de engrosamento do espesante asociativo é que a súa molécula é unha cadea hidrofílica lineal, un composto de polímero con grupos lipofílicos nos dous extremos, é dicir, ten grupos hidrofílicos e hidrofóbicos na estrutura, polo que ten as características das moléculas tensioactivas. natureza. Estas moléculas de espesor non só poden hidratar e engrosar para engrosar a fase de auga, senón que tamén forman micelas cando a concentración da súa solución acuosa supera un certo valor. As micelas poden asociarse coas partículas de polímero da emulsión e as partículas de pigmento que adsorberon o dispersante para formar unha estrutura de rede tridimensional e están interconectadas e enredadas para aumentar a viscosidade do sistema.
O que é máis importante é que estas asociacións están nun estado de equilibrio dinámico e as micelas asociadas poden axustar as súas posicións cando están sometidas a forzas externas, de xeito que o revestimento ten propiedades de nivelación. Ademais, dado que a molécula ten varias micelas, esta estrutura reduce a tendencia das moléculas de auga a migrar e aumenta así a viscosidade da fase acuosa.
(2) O papel nos revestimentos
A maioría dos espesantes asociativos son poliuretanos, e os seus pesos moleculares relativos están entre 103-104 pedidos de magnitude, dúas ordes de magnitude inferiores ao ácido poliacrílico común e espesadores de celulosa con pesos moleculares relativos entre 105-106. Debido ao baixo peso molecular, o aumento efectivo do volume despois da hidratación é menor, polo que a súa curva de viscosidade é máis lisa que a dos espesantes non asociativos.
Debido ao baixo peso molecular do espesante asociativo, o seu enredamento intermolecular na fase de auga é limitado, polo que o seu efecto engrosante na fase de auga non é significativo. No rango de baixa taxa de cizallamento, a conversión da asociación entre moléculas é máis que a destrución da asociación entre moléculas, todo o sistema mantén unha suspensión e un estado de dispersión inherentes e a viscosidade está preto da viscosidade do medio de dispersión (auga). Polo tanto, o espesante asociativo fai que o sistema de pintura a base de auga presente unha viscosidade aparente cando se atopa na rexión de baixa taxa de cizallamento.
Os espesantes asociativos aumentan a enerxía potencial entre moléculas debido á asociación entre partículas na fase dispersa. Deste xeito, necesítase máis enerxía para romper a asociación entre moléculas a altas taxas de cizallamento, e a forza de cizalladura necesaria para conseguir a mesma cepa de cizalladura tamén é maior, polo que o sistema presenta unha maior taxa de cizalladura a altas taxas de cizallamento. Aparente viscosidade. A maior viscosidade de alta cizalladura e a viscosidade baixa de baixa cizalladura poden compensar a falta de espesantes comúns nas propiedades reolóxicas da pintura, é dicir, os dous engrosadores poden usarse en combinación para axustar a fluidez da pintura de látex. Performance variable, para cumprir os requisitos completos do revestimento en fluxos de películas de películas grosas e revestimento.
Tempo de publicación: novembro-24-2022