1. Definition und Funktion des Verdickens
Additive, die die Viskosität von Farben auf Wasserbasis erheblich erhöhen können, werden als Verdickungsmittel bezeichnet.
Verdickungsmittel spielen eine wichtige Rolle bei der Produktion, Lagerung und Konstruktion von Beschichtungen.
Die Hauptfunktion des Verdickungsmittels besteht darin, die Viskosität der Beschichtung zu erhöhen, um die Anforderungen verschiedener Nutzungsstadien zu erfüllen. Die von der Beschichtung in verschiedenen Stadien erforderliche Viskosität ist jedoch unterschiedlich. Z.B:
Während des Speicherprozesses ist es wünschenswert, eine hohe Viskosität zu haben, um das Pigment zu verhindern.
Während des Konstruktionsprozesses ist es wünschenswert, eine moderate Viskosität zu haben, um sicherzustellen, dass die Farbe eine gute Pinselbarkeit ohne übermäßige Farbfärbung aufweist.
Nach dem Bau ist gehofft, dass die Viskosität nach kurzer Zeitverzögerung (Leveling -Prozess) schnell zu einer hohen Viskosität zurückkehren kann, um das Absetzen zu verhindern.
Die Fließfähigkeit von Wasserbeschichtungen ist nicht Newtonian.
Wenn die Viskosität der Farbe mit zunehmender Scherkraft abnimmt, wird sie als Pseudoplastikflüssigkeit bezeichnet, und der größte Teil der Farbe ist eine pseudoplastische Flüssigkeit.
Wenn das Flussverhalten einer pseudoplastischen Flüssigkeit mit seiner Geschichte zusammenhängt, dh es ist zeitabhängig, wird es als thixotrope Flüssigkeit bezeichnet.
Bei der Herstellung von Beschichtungen versuchen wir oft bewusst, die Beschichtungen thixotrop zu machen, z. B. Additive.
Wenn die Thixotropie der Beschichtung angemessen ist, kann sie die Widersprüche der verschiedenen Stadien der Beschichtung lösen und die technischen Bedürfnisse der unterschiedlichen Viskosität der Beschichtung in der Lagerung, Bauweite und Trocknungsstufen erfüllen.
Einige Verdickungsmittel können die Farbe mit hoher Thixotropie ausgeben, so dass sie eine höhere Viskosität in Ruhe oder bei einer niedrigen Scherfrequenz (z. B. Lagerung oder Transport) aufweist, damit das Pigment in der Farbe das Absetzen verhindern. Und unter hoher Schergeschwindigkeit (z. B. Beschichtungsprozess) weist sie eine geringe Viskosität auf, so dass die Beschichtung einen ausreichenden Durchfluss und eine ausreichende Nivellierung aufweist.
Die Thixotropie wird durch den thixotropen Index Ti dargestellt und mit Brookfield Visometer gemessen.
Ti = Viskosität (gemessen bei 6r/min)/Viskosität (gemessen bei 60r/min)
2. Arten von Verdickungen und ihre Auswirkungen auf die Beschichtungseigenschaften
(1) Typen in Bezug auf die chemische Zusammensetzung werden Verdickungsmittel in zwei Kategorien unterteilt: organisch und anorganisch.
Zu den anorganischen Typen gehören Bentonit, Attapulgit, Aluminium -Magnesiumsilikat, Lithium -Magnesium -Silikat usw., organische Typen wie Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Polyacrylat, Polymethacrylat, Acrylic Acrylhomopolymer oder Copolymer und Polyurethan usw. usw. usw. usw. usw. usw. usw. usw. usw. usw. usw.
Aus der Perspektive des Einflusses auf die rheologischen Eigenschaften von Beschichtungen werden Verdickungsmittel in thixotrope Verdickungsmittel und assoziative Verdickungsmittel unterteilt. In Bezug auf die Leistungsanforderungen sollte die Menge an Verdickung geringer sein und der Verdickungseffekt ist gut. Es ist nicht einfach, durch Enzyme untergraben zu werden; Wenn sich die Temperatur oder der pH -Wert des Systems ändert, wird die Viskosität der Beschichtung nicht wesentlich verringert und das Pigment und der Füllstoff nicht flockig. ; Gute Speicherstabilität; Gute Wasserretention, kein offensichtliches Schaumphänomen und keine nachteiligen Auswirkungen auf die Leistung des Beschichtungsfilms.
①Cellulose -Verdicker
Die in Beschichtungen verwendeten Celluloseverdicker sind hauptsächlich Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose und Hydroxypropylmethylcellulose, und die beiden letzteren werden häufiger verwendet.
Hydroxyethylcellulose ist ein Produkt, das durch Ersetzen der Hydroxylgruppen auf den Glukoseeinheiten von natürlicher Cellulose durch Hydroxyethylgruppen erhalten wird. Die Spezifikationen und Modelle der Produkte werden hauptsächlich nach dem Grad der Substitution und Viskosität unterschieden.
Die Sorten von Hydroxyethylcellulose werden ebenfalls in einen normalen Auflösungstyp, einen schnellen Dispersionstyp und den biologischen Stabilitätstyp unterteilt. In Bezug auf die Verwendungsmethode kann Hydroxyethylcellulose in verschiedenen Stadien im Beschichtungsproduktionsprozess hinzugefügt werden. Der Fast-Disperssing-Typ kann direkt in Form von Trockenpulver hinzugefügt werden. Der pH -Wert des Systems vor dem Hinzufügen sollte jedoch weniger als 7 betragen, vor allem, weil sich Hydroxyethylcellulose mit geringem pH -Wert langsam auflöst, und es ist ausreichend Zeit, bis Wasser in die Innenseite der Partikel infiltriert, und dann wird der pH -Wert erhöht, um es schnell aufzulösen. Entsprechende Schritte können auch verwendet werden, um eine bestimmte Konzentration von Kleberlösung vorzubereiten und dem Beschichtungssystem hinzuzufügen.
Hydroxypropylmethylcellulose ist ein Produkt, das durch Ersetzen der Hydroxylgruppe auf der Glucoseeinheit von natürlicher Cellulose durch eine Methoxygruppe ersetzt wird, während der andere Teil durch eine Hydroxypropylgruppe ersetzt wird. Sein Verdickungseffekt ist im Grunde der gleiche wie der von Hydroxyethylcellulose. Und es ist resistent gegen den enzymatischen Abbau, aber seine Wasserlöslichkeit ist nicht so gut wie die von Hydroxyethylcellulose, und es hat den Nachteil des Gelsens beim Erhitzen. Für die mit Oberflächen behandelte Hydroxypropylmethylcellulose kann es bei Verwendung direkt zu Wasser gegeben werden. Fügen Sie nach dem Rühren und Dispergieren alkalische Substanzen wie Ammoniakwasser hinzu, um den pH-Wert auf 8-9 einzustellen, und rühren Sie sie bis zur voll gelösten. Für Hydroxypropylmethylcellulose ohne Oberflächenbehandlung kann sie vor dem Gebrauch mit heißem Wasser über 85 ° C eingewiesen und dann auf Raumtemperatur abgekühlt und dann mit kaltem Wasser oder Eiswasser gerührt werden, um es vollständig aufzulösen.
②inorganische Verdickung
Diese Art von Verdickung ist hauptsächlich einige aktivierte Tonprodukte wie Bentonit, Magnesium -Aluminium -Silikat -Ton usw. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich zur Verdickungseffekt auch einen guten Suspensionseffekt aufweist, ein Versenken verhindern kann und den Wasserbeständigkeit der Beschichtung nicht beeinflusst. Nachdem die Beschichtung getrocknet und zu einem Film geformt wurde, fungiert sie als Füllstoff im Beschichtungsfilm usw. Der ungünstige Faktor ist, dass sie die Nivellierung der Beschichtung erheblich beeinflussen wird.
③ Synthetikpolymerverdicker
Synthetische Polymerverdicker werden hauptsächlich in Acryl und Polyurethan (assoziative Verdickungsmittel) verwendet. Acrylverdicker sind hauptsächlich Acrylpolymere, die Carboxylgruppen enthalten. In Wasser mit einem pH-Wert von 8-10 dissoziiert die Carboxylgruppe und wird geschwollen. Wenn der pH -Wert größer als 10 ist, löst er sich in Wasser auf und verliert den Verdickungseffekt, sodass der Verdickungseffekt sehr empfindlich gegenüber dem pH -Wert ist.
Der Verdickungsmechanismus des Acrylatverdickers besteht darin, dass seine Partikel auf der Oberfläche der Latexpartikel in der Farbe adsorbiert werden können und nach der Alkali -Schwellung eine Beschichtungsschicht bilden, was das Volumen des Latexpartikels erhöht, die braunische Bewegung der Partikel und die Viskosität des Lacksystems erhöht. ; Zweitens erhöht die Schwellung des Verdickungsmittels die Viskosität der Wasserphase.
(2) Einfluss von Verdicker auf die Beschichtungseigenschaften
Die Wirkung der Art des Verdickungsmittels auf die rheologischen Eigenschaften der Beschichtung ist wie folgt:
Wenn die Menge an Verdickung zunimmt, nimmt die statische Viskosität der Farbe erheblich zu und der Trend zur Viskositätsveränderung ist im Grunde genommen konsistent, wenn sie einer externen Scherkraft ausgesetzt ist.
Mit der Wirkung von Verdicker fällt die Viskosität der Farbe schnell ab, wenn sie einer Scherkraft ausgesetzt ist und die Pseudoplastizität zeigt.
Unter Verwendung eines hydrophob modifizierten Celluloseverdickers (wie EBS451FQ) ist die Viskosität bei hohen Scherraten immer noch hoch, wenn die Menge groß ist.
Unter Verwendung von assoziativen Polyurethan -Verdickungsmitteln (wie WT105A) ist die Viskosität bei hohen Scherraten immer noch hoch, wenn die Menge groß ist.
Unter Verwendung von Acrylverdickern (wie ASE60) steigt die statische Viskosität, obwohl die Menge der Menge groß ist, die Viskosität mit einer höheren Scherfrequenz schnell ab.
3. assoziatives Verdicker
(1) Verdickungsmechanismus
Celluloseether und Alkali-senkbare Acrylverdicker können die Wasserphase nur verdicken, aber keine Verdickung auf andere Komponenten in der Farbe auf Wasserbasis haben, und sie können auch keine signifikante Wechselwirkung zwischen den Pigmenten in der Farbe und den Partikeln der Emulsion verursachen, sodass die Rheologie der Farbe nicht eingestellt werden kann.
Assoziative Verdickungsmittel zeichnen sich dadurch aus, dass sie zusätzlich zur Verdickung durch Hydratation auch Assoziationen zwischen sich, mit dispergierten Partikeln und anderen Komponenten im System verdicken. Dieser Assoziation disassoziiert mit hohen Scherraten und assoziiert sich mit niedrigen Scherraten neu, sodass die Rheologie der Beschichtung angepasst werden kann.
Der Verdickungsmechanismus des assoziativen Verdickers ist, dass sein Molekül eine lineare hydrophile Kette ist, eine Polymerverbindung mit lipophilen Gruppen an beiden Enden, dh hydrophile und hydrophobe Gruppen in der Struktur, so dass es die Eigenschaften von Surfaktant -Molekülen hat. Natur. Solche Verdickungsmoleküle können nicht nur hydratisieren und anschwellen, um die Wasserphase zu verdicken, sondern auch Mizellen bilden, wenn die Konzentration seiner wässrigen Lösung einen bestimmten Wert überschreitet. Die Mizellen können sich mit den Polymerpartikeln der Emulsion und den Pigmentpartikeln assoziieren, die den Dispergiermittel zu einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur adsorbiert haben und miteinander verbunden und verwickelt sind, um die Viskosität des Systems zu erhöhen.
Wichtiger ist, dass sich diese Assoziationen in einem Zustand dynamischer Balance befinden, und die damit verbundenen Mizellen können ihre Positionen anpassen, wenn sie externen Kräften ausgesetzt sind, so dass die Beschichtung die Nivellierungseigenschaften aufweist. Da das Molekül mehrere Mizellen aufweist, verringert diese Struktur die Tendenz von Wassermolekülen zum Migrieren und erhöht somit die Viskosität der wässrigen Phase.
(2) die Rolle bei Beschichtungen
Die meisten assoziativen Verdickungsmittel sind Polyurethane, und ihre relativen Molekulargewichte liegen zwischen 103-104 Größenordnungen, zwei Größenordnungen, die niedriger sind als gewöhnliche Polyacrylsäure und Celluloseverdicke mit relativen Molekulargewichten zwischen 105-106. Aufgrund des niedrigen Molekulargewichts ist das effektive Volumenerhöhung nach der Hydratation geringer, so dass seine Viskositätskurve flacher als die von nicht assoziativen Verdickungsmitteln.
Aufgrund des niedrigen Molekulargewichts des assoziativen Verdickungsmittels ist seine intermolekulare Verstrickung in der Wasserphase begrenzt, sodass die Verdickungseffekt auf die Wasserphase nicht signifikant ist. Im Bereich niedriger Schergeschwindigkeit ist die Assoziationsumwandlung zwischen Molekülen mehr als die Assoziationszerstörung zwischen Molekülen, das gesamte System hält eine inhärente Suspensions- und Dispersionszustand, und die Viskosität liegt nahe an der Viskosität des Dispersionsmediums (Wasser). Daher lässt der assoziative Verdicker das Lacksystem auf Wasserbasis im Bereich der niedrigen Schergeschwindigkeitsregion eine geringere scheinbare Viskosität aufweist.
Assoziative Verdickungsmittel erhöhen die potentielle Energie zwischen Molekülen aufgrund der Assoziation zwischen Partikeln in der dispergierten Phase. Auf diese Weise wird mehr Energie benötigt, um die Assoziation zwischen Molekülen mit hohen Scherraten zu brechen, und die Scherkraft, die zur Erzielung der gleichen Scherdehnung erforderlich ist, ist ebenfalls höher, so dass das System eine höhere Scherrate bei hohen Scherraten aufweist. Offensichtliche Viskosität. Die höhere Viskosität und die niedrigere Viskosität mit niedriger Scherung können nur das Fehlen häufiger Verdickungsmittel in den rheologischen Eigenschaften der Farbe ausmachen, dh die beiden Verdickungsmittel können in Kombination verwendet werden, um die Fließfähigkeit der Latexfarbe anzupassen. Variable Leistung, um die umfassenden Anforderungen der Beschichtung in dicke Film- und Beschichtungsfilmfluss zu erfüllen.
Postzeit: Nov.-24-2022