Сгъстители за бои на водна основа

1. Видове сгъстители и сгъстяващ механизъм

(1) Неорганичен сгъстител:

Неорганичните сгъстители в системите на водна основа са главно глини. Като например: бентонит. Каолин и инфузорна пръст (основният компонент е SiO2, който има пореста структура) понякога се използват като спомагателни сгъстители за сгъстяващи системи поради техните суспензионни свойства. Бентонитът се използва по-широко поради високата си способност за набъбване във вода. Бентонит (Бентонит), известен също като бентонит, бентонит и т.н., основният минерал на бентонит е монтморилонит, съдържащ малко количество алкални и алкалоземни метални водни алумосиликатни минерали, принадлежащи към алумосиликатната група, общата му химична формула е: (Na ,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6•nH2O. Ефективността на разширяване на бентонита се изразява чрез капацитет на разширение, тоест обемът на бентонита след набъбване в разреден разтвор на солна киселина се нарича капацитет на разширение, изразен в ml/gram. След като бентонитният сгъстител абсорбира вода и набъбне, обемът може да достигне няколко пъти или десет пъти преди да абсорбира вода, така че има добра суспензия и тъй като е прах с по-фин размер на частиците, той е различен от другите прахове в покритието система. Тялото има добра смесимост. В допълнение, докато произвежда суспензия, той може да задвижи други прахове, за да произведе определен ефект против разслояване, така че е много полезно да се подобри стабилността на съхранение на системата.

Но много бентонити на основата на натрий се трансформират от бентонит на базата на калций чрез превръщане на натрий. По същото време на натрийизация ще бъдат произведени голям брой положителни йони като калциеви йони и натриеви йони. Ако съдържанието на тези катиони в системата е твърде високо, ще се генерира голямо количество неутрализация на заряда върху отрицателните заряди на повърхността на емулсията, така че до известна степен може да причини странични ефекти като подуване и флокулация на емулсията. От друга страна, тези калциеви йони също ще имат странични ефекти върху диспергатора на натриевата сол (или полифосфатния диспергатор), причинявайки утаяване на тези диспергатори в системата на покритието, което в крайна сметка води до загуба на дисперсия, правейки покритието по-дебело, по-дебело или дори по-дебел. Настъпили са силни валежи и флокулация. В допълнение, сгъстяващият ефект на бентонита разчита главно на праха да абсорбира вода и да се разшири, за да произведе суспензия, така че ще донесе силен тиксотропен ефект на системата за покритие, което е много неблагоприятно за покрития, които изискват добри изравняващи ефекти. Следователно бентонитовите неорганични сгъстители рядко се използват в латексови бои и само малко количество се използва като сгъстители в нискокачествени латексови бои или боядисани латексови бои. Въпреки това през последните години някои данни показват, че BENTONE®LT на Hemmings. органично модифицираният и рафиниран хекторит има добри анти-седиментационни и атомизационни ефекти, когато се прилага върху системи за безвъздушно пръскане на латексова боя.

(2) Целулозен етер:

Целулозният етер е естествен полимер с високо съдържание, образуван от кондензацията на β-глюкоза. Използвайки характеристиките на хидроксилната група в глюкозилния пръстен, целулозата може да претърпи различни реакции, за да произведе серия от производни. Сред тях се получават реакции на естерификация и етерификация. Целулозният естер или производните на целулозния етер са най-важните производни на целулозата. Често използвани продукти са карбоксиметил целулоза,хидроксиетил целулоза, метил целулоза, хидроксипропил метил целулоза и така нататък. Тъй като карбоксиметилцелулозата съдържа натриеви йони, които са лесно разтворими във вода, тя има слаба водоустойчивост и броят на заместителите в главната й верига е малък, така че лесно се разгражда от бактериална корозия, намалявайки вискозитета на водния разтвор и го миризливо и т.н. Феномен, рядко се използва в латексова боя, обикновено се използва в нискокачествени поливинилалкохолни лепила и шпакловки. Скоростта на разтваряне във вода на метилцелулозата обикновено е малко по-ниска от тази на хидроксиетилцелулозата. В допълнение, може да има малко количество неразтворима материя по време на процеса на разтваряне, което ще повлияе на външния вид и усещането на покриващия филм, така че рядко се използва в латексова боя. Повърхностното напрежение на метиловия воден разтвор обаче е малко по-ниско от това на други целулозни водни разтвори, така че той е добър целулозен сгъстител, използван в замазка. Хидроксипропил метилцелулозата също е целулозен сгъстител, широко използван в областта на замазките и сега се използва главно в циментова или варо-калциева замазка (или други неорганични свързващи вещества). Хидроксиетил целулозата се използва широко в системите за латексни бои поради добрата си водоразтворимост и задържане на вода. В сравнение с други целулози, той има по-малък ефект върху производителността на покриващия филм. Предимствата на хидроксиетилцелулозата включват висока ефективност на изпомпване, добра съвместимост, добра стабилност при съхранение и добра рН стабилност на вискозитета. Недостатъците са лоша изравняваща течливост и слаба устойчивост на пръски. За да се подобрят тези недостатъци, се появи хидрофобна модификация. Свързана с пола хидроксиетилцелулоза (HMHEC) като NatrosolPlus330, 331

(3) Поликарбоксилати:

В този поликарбоксилат високото молекулно тегло е сгъстител, а ниското молекулно тегло е дисперсант. Те основно адсорбират водни молекули в основната верига на системата, което повишава вискозитета на дисперсната фаза; в допълнение, те могат също да бъдат адсорбирани върху повърхността на латексовите частици, за да образуват покриващ слой, който увеличава размера на частиците на латекса, удебелява хидратиращия слой на латекса и повишава вискозитета на вътрешната фаза на латекса. Въпреки това, този тип сгъстител има относително ниска ефективност на сгъстяване, така че постепенно се елиминира в приложенията за покритие. Сега този вид сгъстител се използва главно при сгъстяване на цветна паста, тъй като молекулното му тегло е сравнително голямо, така че е полезно за диспергируемостта и стабилността на съхранение на цветната паста.

(4) Алкално набъбващ сгъстител:

Има два основни вида алкално набъбващи сгъстители: обикновени алкално набъбващи сгъстители и асоциативни алкално набъбващи сгъстители. Най-голямата разлика между тях е разликата в свързаните мономери, съдържащи се в основната молекулна верига. Асоциативните алкално набъбващи сгъстители се съполимеризират с асоциативни мономери, които могат да се адсорбират взаимно в структурата на основната верига, така че след йонизация във воден разтвор може да настъпи вътрешномолекулна или междумолекулна адсорбция, което води до бързо повишаване на вискозитета на системата.

а. Обикновен алкално набъбващ сгъстител:

Основният представителен продукт тип обикновен алкално набъбващ сгъстител е ASE-60. ASE-60 използва главно съполимеризацията на метакрилова киселина и етил акрилат. По време на процеса на съполимеризация, метакриловата киселина представлява около 1/3 от твърдото съдържание, тъй като наличието на карбоксилни групи прави молекулната верига да има определена степен на хидрофилност и неутрализира процеса на образуване на сол. Поради отблъскването на зарядите, молекулярните вериги се разширяват, което увеличава вискозитета на системата и предизвиква сгъстяващ ефект. Понякога обаче молекулното тегло е твърде голямо поради действието на омрежващия агент. По време на процеса на разширяване на молекулярната верига, молекулярната верига не е добре диспергирана за кратък период от време. По време на процеса на дългосрочно съхранение, молекулярната верига постепенно се разтяга, което води до последващо сгъстяване на вискозитета. В допълнение, тъй като има малко хидрофобни мономери в молекулярната верига на този вид сгъстител, не е лесно да се генерира хидрофобно комплексообразуване между молекулите, главно за да се направи вътрешномолекулна взаимна адсорбция, така че този вид сгъстител има ниска ефективност на сгъстяване, така че е рядко се използва самостоятелно. Използва се предимно в комбинация с други сгъстители.

b. Алкално набъбващ сгъстител тип асоциация (конкорд):

Този вид сгъстител сега има много разновидности поради избора на асоциативни мономери и дизайна на молекулярната структура. Неговата структура на основната верига също се състои основно от метакрилова киселина и етилов акрилат, а асоциативните мономери са като антени в структурата, но само малко количество разпределение. Именно тези асоциативни мономери като пипала на октопод играят най-важната роля в ефективността на сгъстяване на сгъстителя. Карбоксилната група в структурата е неутрализирана и солеобразуваща, а молекулярната верига също е като обикновен алкално набъбващ сгъстител. Възниква същото отблъскване на заряда, така че молекулната верига се разгръща. Асоциативният мономер в него също се разширява с молекулната верига, но структурата му съдържа както хидрофилни вериги, така и хидрофобни вериги, така че в молекулата или между молекулите ще се генерира голяма мицеларна структура, подобна на повърхностноактивните вещества. Тези мицели се получават чрез взаимна адсорбция на асоциативни мономери, а някои асоциативни мономери се адсорбират взаимно чрез свързващия ефект на емулсионни частици (или други частици). След като мицелите са произведени, те фиксират частиците на емулсията, частиците на водната молекула или други частици в системата в относително статично състояние точно като движението на затвора, така че подвижността на тези молекули (или частици) е отслабена и вискозитетът на системата се увеличава. Следователно ефективността на сгъстяване на този тип сгъстител, особено в латексова боя с високо съдържание на емулсия, е далеч по-добра от тази на обикновените алкално набъбващи сгъстители, така че той се използва широко в латексова боя. Основният представител на продукта Типът е TT-935.

(5) Асоциативен полиуретанов (или полиетер) сгъстяващ и изравняващ агент:

Обикновено сгъстителите имат много високо молекулно тегло (като целулоза и акрилова киселина) и техните молекулни вериги се разтягат във воден разтвор, за да се увеличи вискозитета на системата. Молекулното тегло на полиуретана (или полиетера) е много малко и той основно образува асоциация чрез взаимодействието на силата на Ван дер Ваалс на липофилния сегмент между молекулите, но тази сила на асоцииране е слаба и асоциацията може да бъде направена при определени условия. външна сила. Разделянето, като по този начин се намалява вискозитета, е благоприятно за изравняване на покриващия филм, така че може да играе ролята на изравняващ агент. Когато силата на срязване се елиминира, тя може бързо да възобнови свързването и вискозитетът на системата се повишава. Това явление е полезно за намаляване на вискозитета и увеличаване на изравняването по време на строителството; и след като силата на срязване се загуби, вискозитетът ще се възстанови веднага, за да се увеличи дебелината на покриващия филм. В практическите приложения ние сме по-загрижени за сгъстяващия ефект на такива асоциативни сгъстители върху полимерни емулсии. Основните частици на полимерния латекс също участват в свързването на системата, така че този вид сгъстяващ и изравняващ агент също има добър сгъстяващ (или изравняващ) ефект, когато е по-нисък от критичната му концентрация; когато концентрацията на този вид сгъстяващ и изравняващ агент Когато е по-висока от критичната му концентрация в чиста вода, тя може да образува асоциации сама по себе си и вискозитетът се повишава бързо. Следователно, когато този вид сгъстяващ и изравняващ агент е по-нисък от неговата критична концентрация, тъй като латексните частици участват в частично свързване, колкото по-малък е размерът на частиците на емулсията, толкова по-силно е свързването и неговият вискозитет ще се увеличи с увеличаването на количество емулсия. В допълнение, някои дисперсанти (или акрилни сгъстители) съдържат хидрофобни структури и техните хидрофобни групи взаимодействат с тези на полиуретана, така че системата образува голяма мрежеста структура, която е благоприятна за сгъстяване.

2. Ефекти на различни сгъстители върху устойчивостта на отделяне на вода на латексова боя

При проектирането на формулата на бои на водна основа, използването на сгъстители е много важна връзка, която е свързана с много свойства на латексните бои, като конструкция, развитие на цвета, съхранение и външен вид. Тук се фокусираме върху въздействието на използването на сгъстители върху съхранението на латексова боя. От горното въведение можем да разберем, че бентонитът и поликарбоксилатите: сгъстители се използват главно в някои специални покрития, които няма да бъдат обсъждани тук. Основно ще обсъдим най-често използваните целулоза, алкално набъбване и полиуретанови (или полиетерни) сгъстители, самостоятелно и в комбинация, влияят върху устойчивостта на отделяне на вода на латексовите бои.

Въпреки че сгъстяването само с хидроксиетил целулоза е по-сериозно при отделяне на водата, лесно е да се разбърка равномерно. Еднократната употреба на сгъстяване с алкално набъбване няма отделяне на вода и утаяване, но сериозно сгъстяване след сгъстяване. Еднократна употреба на полиуретаново сгъстяване, въпреки отделяне на вода и последващо сгъстяване. Сгъстяването не е сериозно, но получената от него утайка е сравнително твърда и трудна за разбъркване. И той приема хидроксиетилцелулоза и алкално набъбващо сгъстяващо съединение, без последващо сгъстяване, без твърди утайки, лесно се разбърква, но има и малко количество вода. Въпреки това, когато се използват хидроксиетилцелулоза и полиуретан за сгъстяване, отделянето на вода е най-сериозно, но няма твърдо утаяване. Алкално набъбващият сгъстител и полиуретанът се използват заедно, въпреки че разделянето на водата основно не е отделяне на вода, но след сгъстяване и утайката на дъното е трудно да се разбърква равномерно. И последният използва малко количество хидроксиетил целулоза с алкално набъбване и полиуретаново сгъстяване, за да има еднородно състояние без утаяване и отделяне на вода. Може да се види, че в чистата акрилна емулсионна система със силна хидрофобност е по-сериозно водната фаза да се сгъсти с хидрофилна хидроксиетил целулоза, но може лесно да се разбърка равномерно. Еднократната употреба на хидрофобно алкално набъбване и сгъстяване на полиуретан (или тяхното съединение), въпреки че ефективността срещу отделяне на вода е по-добра, но и двете се сгъстяват след това и ако има утаяване, това се нарича твърдо утаяване, което е трудно да се разбърква равномерно. Използването на сгъстяване на целулоза и полиуретаново съединение, поради най-голямата разлика в хидрофилните и липофилните стойности, води до най-сериозното отделяне на вода и утаяване, но утайката е мека и лесна за разбъркване. Последната формула има най-добра ефективност срещу отделяне на вода поради по-добър баланс между хидрофилни и липофилни. Разбира се, в действителния процес на проектиране на формулата, типовете емулсии и омокрящи и диспергиращи агенти и техните хидрофилни и липофилни стойности също трябва да бъдат взети предвид. Само когато те достигнат добър баланс, системата може да бъде в състояние на термодинамично равновесие и да има добра водоустойчивост.

В системата за сгъстяване, сгъстяването на водната фаза понякога е придружено от повишаване на вискозитета на маслената фаза. Например, ние обикновено вярваме, че целулозните сгъстители сгъстяват водната фаза, но целулозата се разпределя във водната фаза