1. Definitie en functie van verdikkingsmiddel
Additieven die de viscositeit van verf op waterbasis aanzienlijk kunnen vergroten, worden dikkers genoemd.
Verdikkingsmiddelen spelen een belangrijke rol bij de productie, opslag en constructie van coatings.
De hoofdfunctie van de verdikkingsmiddel is om de viscositeit van de coating te vergroten om te voldoen aan de vereisten van verschillende gebruiksstadia. De viscositeit die de coating in verschillende fasen vereist is, is echter anders. Bijv.:
Tijdens het opslagproces is het wenselijk om een hoge viscositeit te hebben om te voorkomen dat het pigment zich vestigt;
Tijdens het bouwproces is het wenselijk om een gematigde viscositeit te hebben om ervoor te zorgen dat de verf een goede borstelbaarheid heeft zonder overmatige verfkleuring;
Na de bouw wordt gehoopt dat de viscositeit snel kan terugkeren naar een hoge viscositeit na een vertraging van korte tijd (nivelleringsproces) om doorhangen te voorkomen.
De vloeibaarheid van watergedragen coatings is niet-Newtoniaans.
Wanneer de viscositeit van de verf afneemt met de toename van de afschuifkracht, wordt deze een pseudoplastische vloeistof genoemd en het grootste deel van de verf is een pseudoplastische vloeistof.
Wanneer het stromingsgedrag van een pseudoplastische vloeistof gerelateerd is aan de geschiedenis, dat wil zeggen dat het tijdsafhankelijk is, wordt het een thixotrope vloeistof genoemd.
Bij de productie van coatings proberen we vaak bewust de coatings thixotrope te maken, zoals het toevoegen van additieven.
Wanneer de thixotropie van de coating geschikt is, kan deze de tegenstrijdigheden van de verschillende fasen van de coating oplossen en voldoen aan de technische behoeften van de verschillende viscositeit van de coating in de opslag-, constructieniveau- en droogfasen.
Sommige verdikkingsmiddelen kunnen de verf met hoge thixotropie schenken, zodat deze een hogere viscositeit heeft in rust of met een lage afschuifsnelheid (zoals opslag of transport), om te voorkomen dat het pigment in de verf zich vestigt. En onder hoge afschuifsnelheid (zoals coatingproces) heeft het een lage viscositeit, zodat de coating voldoende stroom en nivellering heeft.
Thixotropy wordt weergegeven door de thixotrope index Ti en gemeten door Brookfield Viscometer.
Ti = viscositeit (gemeten bij 6r/min)/viscositeit (gemeten bij 60R/min)
2. Soorten verdikkingen en hun effecten op coatingeigenschappen
(1) Typen in termen van chemische samenstelling, verdikkers zijn verdeeld in twee categorieën: organisch en anorganisch.
Anorganische typen omvatten bentoniet, attapulgiet, aluminium magnesiumsilicaat, lithium magnesiumsilicaat, enz., Organische typen zoals methylcellulose, hydroxyethylcellulose, polyacrylaat, polymethacrylaat, acrylzuur of methylacrylisch homopolymeer en polyurethaan enz.
Vanuit het perspectief van de invloed op de reologische eigenschappen van coatings, worden verdikkingsmiddelen verdeeld in thixotrope verdikkingen en associatieve verdikkingsmiddelen. In termen van prestatievereisten moet de hoeveelheid verdikkingsmiddel minder zijn en het verdikingseffect is goed; Het is niet eenvoudig om door enzymen te worden geërodeerd; Wanneer de temperatuur- of pH -waarde van het systeem verandert, zal de viscositeit van de coating niet significant worden verminderd en zullen het pigment en de vulstof niet worden geflokteerd. ; Goede opslagstabiliteit; Goed waterretentie, geen duidelijk schuimend fenomeen en geen nadelige effecten op de prestaties van de coatingfilm.
①Cellulose Dikker
De cellulose -verdikkingsmiddelen die in coatings worden gebruikt, zijn voornamelijk methylcellulose, hydroxyethylcellulose en hydroxypropylmethylcellulose, en de laatste twee worden vaker gebruikt.
Hydroxyethylcellulose is een product verkregen door de hydroxylgroepen te vervangen op de glucose -eenheden van natuurlijke cellulose door hydroxyethylgroepen. De specificaties en modellen van de producten worden voornamelijk onderscheiden volgens de mate van substitutie en viscositeit.
De variëteiten van hydroxyethylcellulose zijn ook verdeeld in normaal oplos type, snel dispersietype en biologisch stabiliteitstype. Wat de gebruiksmethode betreft, kan hydroxyethylcellulose in verschillende stadia in het productieproces van coating worden toegevoegd. Het snel-disperserende type kan direct worden toegevoegd in de vorm van droog poeder. De pH -waarde van het systeem vóór het toevoegen moet echter minder dan 7 zijn, vooral omdat hydroxyethylcellulose langzaam oplost bij lage pH -waarde, en er is voldoende tijd voor water om te infiltreren in de binnenkant van de deeltjes, en vervolgens wordt de pH -waarde verhoogd om het snel op te lossen. Overeenkomstige stappen kunnen ook worden gebruikt om een bepaalde concentratie lijmoplossing te bereiden en toe te voegen aan het coatingsysteem.
Hydroxypropylmethylcellulose is een product verkregen door de hydroxylgroep te vervangen op de glucose -eenheid van natuurlijke cellulose door een methoxygroep, terwijl het andere deel wordt vervangen door een hydroxypropylgroep. Het verdikingseffect is in principe hetzelfde als dat van hydroxyethylcellulose. En het is bestand tegen enzymatische afbraak, maar de oplosbaarheid van water is niet zo goed als die van hydroxyethylcellulose, en het heeft het nadeel van geleren bij verhit. Voor de oppervlakte behandelde hydroxypropylmethylcellulose kan deze rechtstreeks worden toegevoegd aan water bij gebruik. Voeg na het roeren en verspreiden alkalische stoffen zoals ammoniakwater toe om de pH-waarde aan te passen aan 8-9 en roer tot het volledig is opgelost. Voor hydroxypropylmethylcellulose zonder oppervlaktebehandeling kan het worden geweekt en gezwollen met heet water boven 85 ° C voor gebruik, en vervolgens gekoeld tot kamertemperatuur, vervolgens geroerd met koud water of ijswater om het volledig op te lossen.
②inorganisch verdikkingsmiddel
Dit soort verdikkingsmiddel is voornamelijk enkele geactiveerde kleiproducten, zoals bentoniet, magnesiumaluminium silicaatklei, enz. Het wordt gekenmerkt doordat het naast het verdikking effect ook een goed suspensie -effect heeft, zinken kan voorkomen en geen invloed hebben op de waterweerstand van de coating. Nadat de coating is gedroogd en in een film is gevormd, fungeert het als een vulmiddel in de coatingfilm, enz. De ongunstige factor is dat deze de nivellering van de coating aanzienlijk zal beïnvloeden.
③ Synthetisch polymeerverdiking
Synthetische polymeerverdikkers worden meestal gebruikt in acryl en polyurethaan (associatieve verdikkingsmiddelen). Acrylverdikkers zijn meestal acrylpolymeren die carboxylgroepen bevatten. In water met een pH-waarde van 8-10 dissocieert de carboxylgroep en wordt gezwollen; Wanneer de pH -waarde groter is dan 10, lost deze op in water en verliest het verdikking effect, dus het verdikking is zeer gevoelig voor de pH -waarde.
Het verdikkingsmechanisme van het acrylaatverdikkingsmiddel is dat zijn deeltjes kunnen worden geadsorbeerd op het oppervlak van de latexdeeltjes in de verf en een coatinglaag vormen na alkali -zwelling, die het volume van de latex -deeltjes verhoogt, de Brownse beweging van de deeltjes belemmert en de viscositeit van het verfsysteem verhoogt. ; Ten tweede verhoogt de zwelling van het verdikkingsmiddel de viscositeit van de waterfase.
(2) Invloed van verdikkingsmiddel op coatingeigenschappen
Het effect van het type verdikkingsmiddel op de reologische eigenschappen van de coating is als volgt:
Wanneer de hoeveelheid verdikking toeneemt, neemt de statische viscositeit van de verf aanzienlijk toe en is de trend van viscositeitsverandering in principe consistent wanneer deze wordt onderworpen aan een externe afschuifkracht.
Met het effect van verdikkingsmiddel daalt de viscositeit van de verf snel wanneer deze wordt onderworpen aan afschuifkracht, die pseudoplasticiteit toont.
Met behulp van een hydrofoob gemodificeerde cellulose -verdikkingsmiddel (zoals EBS451FQ), bij hoge afschuifsnelheden is de viscositeit nog steeds hoog wanneer de hoeveelheid groot is.
Met behulp van associatieve polyurethaanverdikkers (zoals WT105A), bij hoge afschuifsnelheden is de viscositeit nog steeds hoog wanneer de hoeveelheid groot is.
Het gebruik van acrylverdikkers (zoals ASE60), hoewel de statische viscositeit snel stijgt wanneer de hoeveelheid groot is, neemt de viscositeit snel af met een hogere afschuifsnelheid.
3. Associatieve verdikkingsmiddel
(1) Verdiktmechanisme
Cellulose ether en alkali-welleerbare acrylverdikkers kunnen de waterfase alleen maar dikker maken, maar hebben geen verdikt effect op andere componenten in de verf op waterbasis, noch kunnen ze een significante interactie veroorzaken tussen de pigmenten in de verf en de deeltjes van de emulsie, zodat de rheologie van de verf niet kan worden aangepast.
Associatieve verdikkingsmiddelen worden gekenmerkt doordat ze naast verdikking door hydratatie ook dikker worden door associaties tussen hen, met gedispergeerde deeltjes en met andere componenten in het systeem. Deze vereniging onderscheidt met hoge afschuifsnelheden en herassociates bij lage afschuifsnelheden, waardoor de reologie van de coating kan worden aangepast.
Het verdikkingmechanisme van de associatieve verdikkingsmiddel is dat zijn molecuul een lineaire hydrofiele keten is, een polymeerverbinding met lipofiele groepen aan beide uiteinden, dat wil zeggen dat het hydrofiele en hydrofobe groepen in de structuur heeft, dus het heeft de kenmerken van oppervlakteactieve moleculen. natuur. Dergelijke verdikkingsmoleculen kunnen niet alleen hydrateren en zwellen om de waterfase te verdikken, maar ook micellen vormen wanneer de concentratie van de waterige oplossing een bepaalde waarde overschrijdt. De micellen kunnen associëren met de polymeerdeeltjes van de emulsie en de pigmentdeeltjes die de dispergeerant hebben geadsorbeerd om een driedimensionale netwerkstructuur te vormen, en zijn onderling verbonden en verstrikt om de viscositeit van het systeem te vergroten.
Wat belangrijker is, is dat deze associaties in een staat van dynamisch evenwicht zijn, en die bijbehorende micellen kunnen hun posities aanpassen wanneer ze worden onderworpen aan externe krachten, zodat de coating nivelleringseigenschappen heeft. Omdat het molecuul verschillende micellen heeft, vermindert deze structuur bovendien de neiging van watermoleculen om te migreren en verhoogt dus de viscositeit van de waterige fase.
(2) De rol in coatings
De meeste associatieve verdikkingsmiddelen zijn polyurethanen, en hun relatieve molecuulgewichten zijn tussen 103-104 grootte, twee orden van grootte lager dan gewone polyacrylzuur en cellulose-verdikkers met relatieve molecuulgewichten tussen 105-106. Vanwege het lage molecuulgewicht is de effectieve volumestijging na hydratatie minder, dus de viscositeitscurve is platter dan die van niet-associatieve verdikkingsmiddelen.
Vanwege het lage molecuulgewicht van de associatieve verdikkingsmiddel, is de intermoleculaire verstrengeling in de waterfase beperkt, dus het verdikingseffect op de waterfase is niet significant. In het lage afschuifbereik is de associatieconversie tussen moleculen meer dan de associatievernietiging tussen moleculen, het hele systeem handhaaft een inherente suspensie en dispersietoestand, en de viscositeit ligt dicht bij de viscositeit van het dispersiemedium (water). Daarom laat het associatieve verdikkingsmiddel het op watergebaseerde verfsysteem een lagere schijnbare viscositeit vertonen wanneer het zich in het gebied met lage afschuiving bevindt.
Associatieve verdikkingsmiddelen verhogen de potentiële energie tussen moleculen als gevolg van de associatie tussen deeltjes in de gedispergeerde fase. Op deze manier is meer energie nodig om de associatie tussen moleculen te breken bij hoge afschuifsnelheden, en de afschuifkracht die nodig is om dezelfde afschuifspanning te bereiken is ook groter, zodat het systeem een hogere afschuifsnelheid vertoont bij hoge afschuifsnelheden. Duidelijke viscositeit. De hogere viscositeit met een hoge afschuiving en de lagere viscositeit met lage afschuiving kunnen het gebrek aan gemeenschappelijke verdikkingsmiddelen in de reologische eigenschappen van de verf gewoon goedmaken, dat wil zeggen dat de twee verdikkingsmiddelen in combinatie kunnen worden gebruikt om de vloeibaarheid van de latexverf aan te passen. Variabele prestaties, om te voldoen aan de uitgebreide vereisten van coating in dikke film- en coatingfilmstroom.
Posttijd: nov-24-2022