1. Định nghĩa và chức năng của chất làm đặc
Các chất phụ gia có thể làm tăng đáng kể độ nhớt của sơn dựa trên nước được gọi là chất làm đặc.
Thuốc dày đóng một vai trò quan trọng trong việc sản xuất, lưu trữ và xây dựng lớp phủ.
Chức năng chính của chất làm đặc là tăng độ nhớt của lớp phủ để đáp ứng các yêu cầu của các giai đoạn sử dụng khác nhau. Tuy nhiên, độ nhớt theo yêu cầu của lớp phủ ở các giai đoạn khác nhau là khác nhau. Ví dụ:
Trong quá trình lưu trữ, mong muốn có độ nhớt cao để ngăn chặn sắc tố lắng xuống;
Trong quá trình xây dựng, mong muốn có độ nhớt vừa phải để đảm bảo rằng sơn có khả năng chải tốt mà không bị nhuộm sơn quá mức;
Sau khi xây dựng, người ta hy vọng rằng độ nhớt có thể nhanh chóng trở lại độ nhớt cao sau một thời gian dài (quá trình san bằng) để tránh bị chùng xuống.
Tính trôi chảy của lớp phủ nước là không phải người Newton.
Khi độ nhớt của sơn giảm khi tăng lực cắt, nó được gọi là chất lỏng giả, và hầu hết sơn là chất lỏng giả.
Khi hành vi dòng chảy của chất lỏng giả có liên quan đến lịch sử của nó, nghĩa là phụ thuộc vào thời gian, nó được gọi là chất lỏng thixotropic.
Khi sản xuất lớp phủ, chúng ta thường cố gắng làm cho lớp phủ thixotropic, chẳng hạn như thêm các chất phụ gia.
Khi thixotropy của lớp phủ là phù hợp, nó có thể giải quyết mâu thuẫn của các giai đoạn khác nhau của lớp phủ và đáp ứng nhu cầu kỹ thuật của độ nhớt khác nhau của lớp phủ trong lưu trữ, cân bằng xây dựng và giai đoạn sấy.
Một số chất làm dày có thể ban cho sơn với thixotropy cao, do đó nó có độ nhớt cao hơn khi nghỉ ngơi hoặc ở tốc độ cắt thấp (như lưu trữ hoặc vận chuyển), để ngăn chặn sắc tố trong sơn giải quyết. Và dưới tốc độ cắt cao (chẳng hạn như quá trình phủ), nó có độ nhớt thấp, do đó lớp phủ có đủ dòng chảy và san lấp.
Thixotropy được đại diện bởi chỉ số thixotropic Ti và được đo bằng máy tính nhớt Brookfield.
Ti = độ nhớt (được đo ở 6R/phút)/độ nhớt (được đo ở mức 60R/phút)
2. Các loại chất làm đặc và tác dụng của chúng đối với các đặc tính lớp phủ
(1) Các loại về thành phần hóa học, chất làm đặc được chia thành hai loại: hữu cơ và vô cơ.
Các loại vô cơ bao gồm bentonite, attapulgite, nhôm magiê silicat, lithium magiê silicat, v.v., các loại hữu cơ như methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyacrylate, polymethacrylate, acrylic axit
Từ quan điểm của ảnh hưởng đến các đặc tính lưu biến của lớp phủ, chất làm đặc được chia thành các chất làm đặc thixotropic và chất làm đặc kết hợp. Về các yêu cầu về hiệu suất, lượng chất làm đặc nên ít hơn và hiệu ứng làm dày là tốt; Không dễ để bị xói mòn bởi các enzyme; Khi nhiệt độ hoặc giá trị pH của hệ thống thay đổi, độ nhớt của lớp phủ sẽ không giảm đáng kể, và sắc tố và chất độn sẽ không được kết thúc. ; Sự ổn định lưu trữ tốt; Giữ nước tốt, không có hiện tượng tạo bọt rõ ràng và không có tác dụng phụ nào đối với hiệu suất của màng phủ.
①cellulose dày
Các chất làm đặc cellulose được sử dụng trong lớp phủ chủ yếu là methylcellulose, hydroxyethylcellulose và hydroxypropylmethylcellulose, và hai loại sau được sử dụng phổ biến hơn.
Hydroxyethyl cellulose là một sản phẩm thu được bằng cách thay thế các nhóm hydroxyl trên các đơn vị glucose của cellulose tự nhiên bằng các nhóm hydroxyethyl. Các thông số kỹ thuật và mô hình của các sản phẩm chủ yếu được phân biệt theo mức độ thay thế và độ nhớt.
Các loại cellulose hydroxyethyl cũng được chia thành loại hòa tan bình thường, loại phân tán nhanh và loại ổn định sinh học. Theo như phương pháp sử dụng, hydroxyethyl cellulose có thể được thêm vào ở các giai đoạn khác nhau trong quy trình sản xuất lớp phủ. Loại phân tán nhanh có thể được thêm trực tiếp dưới dạng bột khô. Tuy nhiên, giá trị pH của hệ thống trước khi thêm nên nhỏ hơn 7, chủ yếu là do hydroxyethyl cellulose hòa tan chậm ở giá trị pH thấp và có đủ thời gian để nước xâm nhập vào bên trong các hạt, và sau đó giá trị pH được tăng lên để làm cho nó hòa tan nhanh chóng. Các bước tương ứng cũng có thể được sử dụng để chuẩn bị một nồng độ nhất định của dung dịch keo và thêm nó vào hệ thống phủ.
Hydroxypropyl methylcellulose là một sản phẩm thu được bằng cách thay thế nhóm hydroxyl trên đơn vị glucose của cellulose tự nhiên bằng nhóm methoxy, trong khi phần khác được thay thế bằng nhóm hydroxypropyl. Hiệu ứng làm dày của nó về cơ bản giống như của hydroxyethyl cellulose. Và nó có khả năng chống suy thoái enzyme, nhưng độ hòa tan trong nước của nó không tốt bằng hydroxyethyl cellulose, và nó có nhược điểm là gelling khi được làm nóng. Đối với hydroxypropyl methylcellulose được xử lý bề mặt, nó có thể được thêm trực tiếp vào nước khi sử dụng. Sau khi khuấy và phân tán, thêm các chất kiềm như nước amoniac để điều chỉnh giá trị pH thành 8-9 và khuấy cho đến khi hòa tan hoàn toàn. Đối với hydroxypropyl methylcellulose mà không cần xử lý bề mặt, nó có thể được ngâm và sưng với nước nóng trên 85 ° C trước khi sử dụng, sau đó làm mát đến nhiệt độ phòng, sau đó khuấy bằng nước lạnh hoặc nước đá để hòa tan hoàn toàn.
Chất làm đặc hóa cơ thể
Loại chất làm đặc này chủ yếu là một số sản phẩm đất sét được kích hoạt, chẳng hạn như bentonite, magiê nhôm silicat, v.v. Sau khi lớp phủ được sấy khô và hình thành thành một bộ phim, nó hoạt động như một chất làm đầy trong màng phủ, v.v ... Yếu tố không thuận lợi là nó sẽ ảnh hưởng đáng kể đến việc san lấp lớp phủ.
③ chất làm đặc polymer tổng hợp
Các chất làm đặc polymer tổng hợp chủ yếu được sử dụng trong acrylic và polyurethane (chất làm đặc kết hợp). Các chất làm đặc acrylic chủ yếu là polyme acrylic có chứa các nhóm carboxyl. Trong nước với giá trị pH là 8-10, nhóm carboxyl phân tách và bị sưng; Khi giá trị pH lớn hơn 10, nó hòa tan trong nước và mất hiệu ứng làm dày, do đó, hiệu ứng làm dày rất nhạy cảm với giá trị pH.
Cơ chế làm dày của chất làm đặc acrylate là các hạt của nó có thể được hấp phụ trên bề mặt của các hạt latex trong sơn và tạo thành một lớp phủ sau khi sưng kiềm, làm tăng thể tích của các hạt latex, cản trở chuyển động của các hạt và tăng độ nhớt của hệ thống sơn. ; Thứ hai, sưng của chất làm đặc làm tăng độ nhớt của pha nước.
(2) Ảnh hưởng của chất làm đặc đến tính chất lớp phủ
Ảnh hưởng của loại chất làm đặc lên các đặc tính lưu biến của lớp phủ như sau:
Khi lượng chất làm đặc tăng, độ nhớt tĩnh của sơn tăng đáng kể và xu hướng thay đổi độ nhớt về cơ bản là nhất quán khi chịu lực cắt bên ngoài.
Với tác dụng của chất làm đặc, độ nhớt của sơn giảm nhanh khi nó chịu lực cắt, cho thấy sự pseudoplastic.
Sử dụng chất làm đặc cellulose biến đổi kỵ nước (như EBS451FQ), ở tốc độ cắt cao, độ nhớt vẫn cao khi lượng lớn.
Sử dụng chất làm đặc polyurethane kết hợp (như WT105A), ở tốc độ cắt cao, độ nhớt vẫn cao khi lượng lớn.
Sử dụng chất làm đặc acrylic (như ASE60), mặc dù độ nhớt tĩnh tăng nhanh khi lượng lớn, độ nhớt giảm nhanh với tốc độ cắt cao hơn.
3. Chất làm đặc kết hợp
(1) Cơ chế làm dày
Cellulose ether và chất làm đặc acrylic có thể sử dụng kiềm chỉ có thể làm dày pha nước, nhưng không có tác dụng làm dày trên các thành phần khác trong sơn nước, chúng cũng không thể gây ra sự tương tác đáng kể giữa các sắc tố trong sơn và các hạt của nhũ tương, vì vậy phương pháp học của sơn không thể điều chỉnh được.
Các chất làm đặc kết hợp được đặc trưng ở chỗ làm dày qua hydrat hóa, chúng còn dày lên thông qua mối liên hệ giữa chúng, với các hạt phân tán và với các thành phần khác trong hệ thống. Hiệp hội này tách rời với tỷ lệ cắt cao và liên kết lại với tốc độ cắt thấp, cho phép lưu biến của lớp phủ được điều chỉnh.
Cơ chế làm dày của chất làm đặc kết hợp là phân tử của nó là một chuỗi ưa nước tuyến tính, một hợp chất polymer với các nhóm lipophilic ở cả hai đầu, nghĩa là nó có các nhóm kỵ nước và kỵ nước trong cấu trúc, do đó nó có đặc điểm của các phân tử bề mặt. thiên nhiên. Các phân tử làm đặc như vậy không chỉ có thể hydrat và sưng lên để làm dày pha nước, mà còn tạo thành các micelle khi nồng độ của dung dịch nước của nó vượt quá một giá trị nhất định. Các mixen có thể liên kết với các hạt polymer của nhũ tương và các hạt sắc tố đã hấp phụ chất phân tán để tạo thành cấu trúc mạng ba chiều, và được kết nối với nhau và vướng vào để tăng độ nhớt của hệ thống.
Điều quan trọng hơn là các hiệp hội này ở trong trạng thái cân bằng động và các micelle liên quan đó có thể điều chỉnh vị trí của chúng khi chịu các lực bên ngoài, do đó lớp phủ có tính chất cân bằng. Ngoài ra, do phân tử có một số micelle, cấu trúc này làm giảm xu hướng của các phân tử nước di chuyển và do đó làm tăng độ nhớt của pha nước.
(2) Vai trò trong lớp phủ
Hầu hết các chất làm đặc kết hợp là polyurethan, và trọng lượng phân tử tương đối của chúng nằm trong khoảng 103-104 bậc độ lớn, hai bậc có cường độ thấp hơn axit polyacrylic thông thường và chất làm đặc cellulose với trọng lượng phân tử tương đối trong khoảng 105-106. Do trọng lượng phân tử thấp, tăng thể tích hiệu quả sau khi hydrat hóa ít hơn, do đó, đường cong độ nhớt của nó phẳng hơn so với chất làm đặc không liên kết.
Do trọng lượng phân tử thấp của chất làm đặc kết hợp, sự vướng mắc giữa các phân tử của nó trong pha nước bị hạn chế, do đó tác dụng làm dày của nó đối với pha nước là không đáng kể. Trong phạm vi tốc độ cắt thấp, sự chuyển đổi liên kết giữa các phân tử nhiều hơn sự phá hủy liên kết giữa các phân tử, toàn bộ hệ thống duy trì trạng thái đình chỉ và phân tán vốn có và độ nhớt gần với độ nhớt của môi trường phân tán (nước). Do đó, chất làm đặc kết hợp làm cho hệ thống sơn gốc nước thể hiện độ nhớt rõ ràng thấp hơn khi nó ở vùng tốc độ cắt thấp.
Các chất làm đặc kết hợp làm tăng năng lượng tiềm năng giữa các phân tử do sự liên kết giữa các hạt trong pha phân tán. Theo cách này, cần nhiều năng lượng hơn để phá vỡ mối liên quan giữa các phân tử ở tốc độ cắt cao và lực cắt cần thiết để đạt được cùng một chủng cắt cũng lớn hơn, do đó hệ thống thể hiện tốc độ cắt cao hơn ở tốc độ cắt cao. Độ nhớt rõ ràng. Độ nhớt cắt cao cao hơn và độ nhớt cắt thấp thấp hơn có thể bù cho việc thiếu chất làm đặc phổ biến trong các đặc tính lưu biến của sơn, nghĩa là hai chất làm đặc có thể được sử dụng kết hợp để điều chỉnh độ trôi chảy của sơn latex. Hiệu suất thay đổi, để đáp ứng các yêu cầu toàn diện của lớp phủ thành dòng màng dày và lớp phủ lớp phủ.
Thời gian đăng: Tháng 11-24-2022