1. Definizione e funzione di addensante
Gli additivi che possono aumentare significativamente la viscosità delle vernici a base d'acqua sono chiamati addensanti.
Gli addensanti svolgono un ruolo importante nella produzione, nella conservazione e nella costruzione di rivestimenti.
La funzione principale dell'Espessdito è aumentare la viscosità del rivestimento per soddisfare i requisiti delle diverse fasi di utilizzo. Tuttavia, la viscosità richiesta dal rivestimento in diverse fasi è diversa. Per esempio:
Durante il processo di stoccaggio, è desiderabile avere un'alta viscosità per impedire il sistema di accontentarsi del pigmento;
Durante il processo di costruzione, è desiderabile avere una viscosità moderata per garantire che la vernice abbia una buona spazzolabilità senza eccessiva colorazione della vernice;
Dopo la costruzione, si spera che la viscosità possa tornare rapidamente a un'alta viscosità dopo un breve ritardo (processo di livellamento) per evitare il calo.
La fluidità dei rivestimenti a base d'acqua è non newtoniana.
Quando la viscosità della vernice diminuisce con l'aumento della forza di taglio, è chiamata fluido pseudoplastico e la maggior parte della vernice è un fluido pseudoplastico.
Quando il comportamento di flusso di un fluido pseudoplastico è correlato alla sua storia, cioè dipende dal tempo, è chiamato fluido tixotropico.
Quando si producono rivestimenti, cerchiamo spesso di rendere i rivestimenti tixotropici, come l'aggiunta di additivi.
Quando la tixotropia del rivestimento è appropriata, può risolvere le contraddizioni delle varie fasi del rivestimento e soddisfare le esigenze tecniche della diversa viscosità del rivestimento nelle fasi di stoccaggio, livellamento di costruzione e asciugatura.
Alcuni addensanti possono dotare la vernice con elevata tixotropia, in modo che abbia una viscosità più elevata a riposo o a una bassa velocità di taglio (come lo stoccaggio o il trasporto), in modo da impedire al pigmento nella vernice di stabilirsi. E ad alta velocità di taglio (come il processo di rivestimento), ha una bassa viscosità, in modo che il rivestimento abbia un flusso e un livellamento sufficienti.
La tixotropia è rappresentata dall'indice tixotropico TI e misurata da Brookfield Viscecometer.
Ti = viscosità (misurata a 6R/min)/viscosità (misurata a 60R/min)
2. Tipi di addensanti e loro effetti sulle proprietà del rivestimento
(1) Tipi In termini di composizione chimica, gli addensanti sono divisi in due categorie: organico e inorganico.
I tipi inorganici comprendono bentonite, attapulgite, silicato di magnesio in alluminio, silicato di magnesio al litio, ecc., Tipi organici come metil cellulosa, idrossietil cellulosa, poliacrilato, polimetacrilato, acido acrilico o metil acrilico omopolimero o copolimero e poliuretano e poliuretano e poliuretano.
Dal punto di vista dell'influenza sulle proprietà reologiche dei rivestimenti, gli addensanti sono divisi in addensanti tixotropici e addensanti associativi. In termini di requisiti di prestazione, la quantità di addensante dovrebbe essere inferiore e l'effetto ispessimento è buono; Non è facile essere erosi dagli enzimi; Quando la temperatura o il valore del pH del sistema cambia, la viscosità del rivestimento non sarà significativamente ridotta e il pigmento e il riempitivo non saranno flocculati. ; Buona stabilità di conservazione; Buona ritenzione idrica, nessun ovvio fenomeno schiumoso e nessun effetto avverso sull'esibizione del film di rivestimento.
① addensante di cellulosa
Gli addensanti di cellulosa utilizzati nei rivestimenti sono principalmente metilcellulosa, idrossietilcellulosa e idrossipropilmetilcellulosa e gli ultimi due sono più comunemente usati.
L'idrossietil cellulosa è un prodotto ottenuto sostituendo i gruppi idrossilici sulle unità di glucosio di cellulosa naturale con gruppi idrossietilici. Le specifiche e i modelli dei prodotti si distinguono principalmente in base al grado di sostituzione e viscosità.
Le varietà di idrossietil cellulosa sono anche divise in tipo di dissoluzione normale, tipo di dispersione rapida e tipo di stabilità biologica. Per quanto riguarda il metodo d'uso, l'idrossietil cellulosa può essere aggiunto in diverse fasi del processo di produzione di rivestimento. Il tipo di dispersione rapida può essere aggiunto direttamente sotto forma di polvere secca. Tuttavia, il valore del pH del sistema prima di aggiungere dovrebbe essere inferiore a 7, principalmente perché l'idrossietil cellulosa si dissolve lentamente a basso valore di pH e c'è tempo sufficiente affinché l'acqua si infiltrasse all'interno delle particelle, e quindi il valore del pH è aumentato per farlo dissolvere rapidamente. I passaggi corrispondenti possono anche essere utilizzati per preparare una certa concentrazione di soluzione di colla e aggiungerla al sistema di rivestimento.
L'idrossipropil metilcellulosio è un prodotto ottenuto sostituendo il gruppo idrossilico sull'unità di glucosio di cellulosa naturale con un gruppo metossi, mentre l'altra parte è sostituita da un gruppo idrossipropilico. Il suo effetto ispessimento è sostanzialmente lo stesso di quello dell'idrossietil cellulosa. Ed è resistente alla degradazione enzimatica, ma la sua solubilità in acqua non è buona come quella dell'idrossietil cellulosa e ha lo svantaggio della gelificazione quando riscaldata. Per l'idrossipropil metilcellulosa trattata con superficie, può essere aggiunto direttamente all'acqua quando utilizzato. Dopo aver agitato e disperso, aggiungere sostanze alcaline come l'acqua di ammoniaca per regolare il valore del pH a 8-9 e mescolare fino a quando non si dissolvono completamente. Per l'idrossipropil metilcellulosa senza trattamento superficiale, può essere immerso e gonfiato con acqua calda superiore a 85 ° C prima dell'uso, quindi raffreddato a temperatura ambiente, quindi agitato con acqua fredda o acqua ghiacciata per dissolverlo completamente.
②inspesser inorganico
Questo tipo di addensante è principalmente alcuni prodotti di argilla attivata, come bentonite, argilla di silicato di alluminio di magnesio, ecc. È caratterizzato in quanto oltre all'effetto ispessimento, ha anche un buon effetto di sospensione, può prevenire l'affondamento e non influenzerà la resistenza all'acqua del rivestimento. Dopo che il rivestimento è stato essiccato e formato in un film, funge da riempitivo nel film di rivestimento, ecc. Il fattore sfavorevole è che influenzerà significativamente il livellamento del rivestimento.
③ addensante polimero sintetico
Gli addensanti polimerici sintetici sono usati principalmente in acrilico e poliuretano (addensanti associativi). Gli addensanti acrilici sono principalmente polimeri acrilici contenenti gruppi carbossilici. In acqua con un valore di pH di 8-10, il gruppo carbossilico si dissocia e diventa gonfio; Quando il valore del pH è maggiore di 10, si dissolve in acqua e perde l'effetto ispessimento, quindi l'effetto ispessimento è molto sensibile al valore del pH.
Il meccanismo di ispessimento dell'Espessdito di acrilato è che le sue particelle possono essere adsorbite sulla superficie delle particelle di lattice nella vernice e forma uno strato di rivestimento dopo il gonfiore alcalino, che aumenta il volume delle particelle di lattice, ostacola il movimento browniano delle particelle e aumenta la visibilità del sistema di vernice. ; In secondo luogo, il gonfiore dell'asperselo aumenta la viscosità della fase dell'acqua.
(2) Influenza di addensante sulle proprietà del rivestimento
L'effetto del tipo di addensante sulle proprietà reologiche del rivestimento è il seguente:
Quando la quantità di addensante aumenta, la viscosità statica della vernice aumenta in modo significativo e la tendenza del cambiamento di viscosità è sostanzialmente coerente se sottoposta a una forza di taglio esterna.
Con l'effetto di addensante, la viscosità della vernice diminuisce rapidamente quando è soggetta a forza di taglio, mostrando pseudoplasticità.
Usando un addensante cellulosa modificato idrofobicamente (come EBS451FQ), a velocità di taglio elevate, la viscosità è ancora alta quando la quantità è grande.
Usando gli addensanti poliurethani associativi (come WT105A), a velocità di taglio elevate, la viscosità è ancora alta quando la quantità è grande.
Usando gli addensanti acrilici (come ASE60), sebbene la viscosità statica aumenti rapidamente quando la quantità è grande, la viscosità diminuisce rapidamente a una velocità di taglio più elevata.
3. Assensante associativo
(1) Meccanismo di ispessimento
L'etere di cellulosa e gli ispessenti acrilici gonfie alcali possono solo ispessire la fase dell'acqua, ma non hanno alcun effetto ispessato su altri componenti nella vernice a base d'acqua, né possono causare una significativa interazione tra i pigmenti nella vernice e le particelle dell'emulsione, quindi la reologia della vernice non può essere regolata.
Gli addensanti associativi sono caratterizzati in quanto, oltre all'ispessimento attraverso l'idratazione, si addensano anche attraverso le associazioni tra loro, con particelle disperse e con altri componenti nel sistema. Questa associazione si disassocia ad alti tassi di taglio e si riassocia a basse velocità di taglio, consentendo di regolare la reologia del rivestimento.
Il meccanismo di ispessimento dell'Espessenti associativo è che la sua molecola è una catena idrofila lineare, un composto polimerico con gruppi lipofili ad entrambe le estremità, cioè ha gruppi idrofili e idrofobici nella struttura, quindi ha le caratteristiche delle molecole di tensioattivo. natura. Tali molecole di addensante possono non solo idratare e gonfiare per ispessire la fase dell'acqua, ma formare anche micelle quando la concentrazione della sua soluzione acquosa supera un certo valore. Le micelle possono associarsi alle particelle polimeriche dell'emulsione e alle particelle di pigmento che hanno adsorbito il disperdente per formare una struttura di rete tridimensionale e sono interconnesse e impigliate per aumentare la viscosità del sistema.
Ciò che è più importante è che queste associazioni sono in uno stato di equilibrio dinamico e quelle micelle associate possono regolare le loro posizioni se sottoposte a forze esterne, in modo che il rivestimento abbia proprietà di livellamento. Inoltre, poiché la molecola ha diverse micelle, questa struttura riduce la tendenza delle molecole d'acqua a migrare e quindi aumenta la viscosità della fase acquosa.
(2) Il ruolo nei rivestimenti
La maggior parte degli addensanti associativi sono poliuretani e i loro pesi molecolari relativi sono compresi tra 103-104 ordini di grandezza, due ordini di grandezza inferiori rispetto all'ordinario acido poliacrilico e ispessenti di cellulosa con pesi molecolari relativi tra 105-106. A causa del basso peso molecolare, l'aumento del volume effettivo dopo l'idratazione è inferiore, quindi la sua curva di viscosità è più piatta rispetto a quella degli addensanti non associativi.
A causa del basso peso molecolare dell'aspedment associativo, il suo ingegnamento intermolecolare nella fase idrica è limitato, quindi il suo effetto ispessimento sulla fase dell'acqua non è significativo. Nell'intervallo di velocità di taglio basso, la conversione dell'associazione tra molecole è più della distruzione dell'associazione tra molecole, l'intero sistema mantiene una sospensione intrinseca e uno stato di dispersione e la viscosità è vicina alla viscosità del mezzo di dispersione (acqua). Pertanto, l'insensatore associativo fa sì che il sistema di verniciatura a base d'acqua presenta una viscosità apparente inferiore quando si trova nella bassa regione della frequenza di taglio.
Gli addensanti associativi aumentano l'energia potenziale tra le molecole a causa dell'associazione tra particelle nella fase dispersa. In questo modo, è necessaria più energia per rompere l'associazione tra molecole a velocità di taglio elevate e anche la forza di taglio necessaria per ottenere la stessa deformazione di taglio è maggiore, in modo che il sistema mostri una velocità di taglio più elevata a velocità di taglio elevate. Viscosità apparente. La viscosità ad alto taglio più elevata e la viscosità a bassa taglio più bassa possono solo compensare la mancanza di addensanti comuni nelle proprietà reologiche della vernice, cioè i due addensanti possono essere usati in combinazione per regolare la fluidità della vernice in lattice. Performance variabile, per soddisfare i requisiti completi del rivestimento in film spessi e flusso di film.
Tempo post: Nov-24-2022