Espessidors de pintura a base d'aigua

1. Tipus d'espessidors i mecanisme d'engrossiment

(1) Espessidor inorgànic:

Els espessidors inorgànics en sistemes a base d'aigua són principalment argiles. Com ara: bentonita. El caolí i la terra de diatomeas (el component principal és SiO2, que té una estructura porosa) s'utilitzen de vegades com a espessidors auxiliars per a sistemes d'engrossiment a causa de les seves propietats de suspensió. La bentonita s'utilitza més a causa de la seva alta capacitat d'inflació de l'aigua. La bentonita (bentonita), també coneguda com a bentonita, bentonita, etc., el principal mineral de la bentonita és la montmorillonita que conté una petita quantitat de minerals d'aluminosilicat hidratat de metalls alcalins i alcalinotèrres, pertanyents al grup dels aluminosilicats, la seva fórmula química general és: (Na ,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6•nH2O. El rendiment d'expansió de la bentonita s'expressa per la capacitat d'expansió, és a dir, el volum de bentonita després d'inflar-se en una solució d'àcid clorhídric diluït s'anomena capacitat d'expansió, expressada en ml/gram. Després que l'espessidor de bentonita absorbeixi aigua i s'infla, el volum pot arribar a diverses vegades o deu vegades més que abans d'absorbir l'aigua, de manera que té una bona suspensió i, com que és una pols amb una mida de partícula més fina, és diferent d'altres pols del recobriment. sistema. El cos té una bona miscibilitat. A més, mentre produeix la suspensió, pot impulsar altres pols per produir un cert efecte anti-estratificació, per la qual cosa és molt útil millorar l'estabilitat d'emmagatzematge del sistema.

Però moltes bentonites a base de sodi es transformen de bentonita a base de calci mitjançant la conversió de sodi. Al mateix temps de la sodiització, es produirà un gran nombre d'ions positius com ara ions calci i ions sodi. Si el contingut d'aquests cations al sistema és massa alt, es generarà una gran quantitat de neutralització de càrrega a les càrregues negatives a la superfície de l'emulsió, de manera que, fins a cert punt, pot causar efectes secundaris com ara inflor i floculació de l'emulsió. D'altra banda, aquests ions de calci també tindran efectes secundaris sobre el dispersant de sal sòdica (o dispersant polifosfat), provocant que aquests dispersants precipitin en el sistema de recobriment, provocant finalment la pèrdua de dispersió, fent que el recobriment sigui més gruixut, més gruixut o fins i tot. més gruixuda. Es va produir una gran precipitació i floculació. A més, l'efecte espessidor de la bentonita depèn principalment de la pols per absorbir aigua i expandir-se per produir suspensió, de manera que aportarà un fort efecte tixotròpic al sistema de recobriment, que és molt desfavorable per als recobriments que requereixen bons efectes d'anivellament. Per tant, els espessidors inorgànics de bentonita rarament s'utilitzen en pintures de làtex, i només una petita quantitat s'utilitza com a espessidors en pintures de làtex de baix grau o pintures de làtex raspallats. Tanmateix, en els últims anys, algunes dades han demostrat que BENTONE®LT de Hemmings. L'hectorita refinada i modificada orgànicament té bons efectes antisedimentació i atomització quan s'aplica a sistemes de polvorització sense aire de pintura de làtex.

(2) Èter de cel·lulosa:

L'èter de cel·lulosa és un alt polímer natural format per la condensació de β-glucosa. Utilitzant les característiques del grup hidroxil de l'anell de glucosil, la cel·lulosa pot experimentar diverses reaccions per produir una sèrie de derivats. Entre elles, s'obtenen reaccions d'esterificació i eterificació. Els derivats de cel·lulosa o èter de cel·lulosa són els derivats de cel·lulosa més importants. Els productes més utilitzats són la carboximetil cel·lulosa,hidroxietil cel·lulosa, metil cel·lulosa, hidroxipropil metil cel·lulosa i així successivament. Com que la carboximetil cel·lulosa conté ions de sodi que són fàcilment solubles en aigua, té poca resistència a l'aigua i el nombre de substituents a la seva cadena principal és petit, de manera que es descompone fàcilment per corrosió bacteriana, reduint la viscositat de la solució aquosa i fent-la. olorós, etc. Fenomen, rarament utilitzat en pintura de làtex, generalment utilitzat en pintura i massilla amb cola d'alcohol polivinílic de baix grau. La velocitat de dissolució de l'aigua de la metilcel·lulosa és generalment lleugerament inferior a la de la hidroxietilcel·lulosa. A més, pot haver-hi una petita quantitat de matèria insoluble durant el procés de dissolució, que afectarà l'aspecte i la sensació de la pel·lícula de recobriment, de manera que rarament s'utilitza en la pintura de làtex. Tanmateix, la tensió superficial de la solució aquosa de metil és lleugerament inferior a la d'altres solucions aquoses de cel·lulosa, per la qual cosa és un bon espessidor de cel·lulosa utilitzat en la massilla. La hidroxipropil metilcel·lulosa també és un espessidor de cel·lulosa àmpliament utilitzat en el camp de la massilla, i ara s'utilitza principalment en massilla a base de ciment o calç-calci (o altres aglutinants inorgànics). La hidroxietilcel·lulosa s'utilitza àmpliament en sistemes de pintura de làtex a causa de la seva bona solubilitat i retenció d'aigua. En comparació amb altres cel·luloses, té menys efectes sobre el rendiment de la pel·lícula de recobriment. Els avantatges de la hidroxietil cel·lulosa inclouen una alta eficiència de bombeig, bona compatibilitat, bona estabilitat d'emmagatzematge i bona estabilitat del pH de la viscositat. Els desavantatges són la poca fluïdesa d'anivellament i la poca resistència a les esquitxades. Per tal de millorar aquestes mancances, ha aparegut una modificació hidrofòbica. Hidroxietilcel·lulosa associada al sexe (HMHEC) com NatrosolPlus330, 331

(3) Policarboxilats:

En aquest policarboxilat, l'alt pes molecular és un espessidor i el baix pes molecular és un dispersant. Adsorbeixen principalment molècules d'aigua a la cadena principal del sistema, la qual cosa augmenta la viscositat de la fase dispersa; a més, també es poden adsorbir a la superfície de les partícules de làtex per formar una capa de recobriment, que augmenta la mida de les partícules del làtex, espessa la capa d'hidratació del làtex i augmenta la viscositat de la fase interna del làtex. No obstant això, aquest tipus d'espessidor té una eficiència d'espessiment relativament baixa, de manera que s'elimina gradualment en aplicacions de recobriment. Ara, aquest tipus d'espessidor s'utilitza principalment en l'engrossiment de la pasta de color, perquè el seu pes molecular és relativament gran, de manera que és útil per a la dispersibilitat i l'estabilitat d'emmagatzematge de la pasta de color.

(4) Espessidor inflable amb àlcali:

Hi ha dos tipus principals d'espessidors inflables amb àlcali: espessidors normals inflables amb àlcali i espessidors associats inflables amb àlcali. La diferència més gran entre ells és la diferència en els monòmers associats continguts a la cadena molecular principal. Els espessidors associats inflables amb àlcali es copolimeritzen amb monòmers associatius que es poden adsorbir entre si a l'estructura de la cadena principal, de manera que després de la ionització en solució aquosa, es pot produir una adsorció intramolecular o intermolecular, fent que la viscositat del sistema augmenti ràpidament.

a. Espessidor normal inflable amb àlcali:

El principal tipus representatiu del producte d'espessidor normal inflable amb àlcali és ASE-60. ASE-60 adopta principalment la copolimerització d'àcid metacrílic i acrilat d'etil. Durant el procés de copolimerització, l'àcid metacrílic representa aproximadament 1/3 del contingut sòlid, perquè la presència de grups carboxil fa que la cadena molecular tingui un cert grau d'hidrofilia i neutralitza el procés de formació de sal. A causa de la repulsió de les càrregues, les cadenes moleculars s'expandeixen, la qual cosa augmenta la viscositat del sistema i produeix un efecte espessidor. Tanmateix, de vegades el pes molecular és massa gran a causa de l'acció de l'agent de reticulació. Durant el procés d'expansió de la cadena molecular, la cadena molecular no està ben dispersa en un curt període de temps. Durant el procés d'emmagatzematge a llarg termini, la cadena molecular s'estira gradualment, la qual cosa comporta un post-engrossiment de la viscositat. A més, com que hi ha pocs monòmers hidròfobs a la cadena molecular d'aquest tipus d'espessidor, no és fàcil generar complexació hidrofòbica entre molècules, principalment per fer una adsorció mútua intramolecular, de manera que aquest tipus d'espessidor té una baixa eficiència d'espessiment, per la qual cosa és poques vegades s'utilitza sol. S'utilitza principalment en combinació amb altres espessidors.

b. Espessidor d'inflor alcalí tipus associació (concòrdia):

Aquest tipus d'espessidor ara té moltes varietats a causa de la selecció de monòmers associatius i el disseny de l'estructura molecular. La seva estructura de cadena principal també es compon principalment d'àcid metacrílic i acrilat d'etil, i els monòmers associatius són com antenes a l'estructura, però només una petita quantitat de distribució. Són aquests monòmers associatius com els tentacles de pop els que tenen el paper més important en l'eficiència d'espessiment de l'espessidor. El grup carboxil de l'estructura està neutralitzat i forma sal, i la cadena molecular també és com un espessidor normal que s'infla amb àlcali. Es produeix la mateixa repulsió de càrrega, de manera que la cadena molecular es desplega. El monòmer associatiu que hi ha també s'expandeix amb la cadena molecular, però la seva estructura conté tant cadenes hidròfiles com cadenes hidròfobes, de manera que es generarà una gran estructura micel·lar semblant als tensioactius a la molècula o entre molècules. Aquestes micel·les es produeixen per l'adsorció mútua de monòmers d'associació, i alguns monòmers d'associació s'adsorbeixen entre si mitjançant l'efecte pont de les partícules d'emulsió (o altres partícules). Després de produir les micel·les, fixen les partícules d'emulsió, les partícules de molècules d'aigua o altres partícules del sistema en un estat relativament estàtic igual que el moviment del tancament, de manera que la mobilitat d'aquestes molècules (o partícules) es debilita i la viscositat del augmenta el sistema. Per tant, l'eficiència d'espessiment d'aquest tipus d'espessidor, especialment en la pintura de làtex amb alt contingut d'emulsió, és molt superior a la dels espessidors normals inflables amb àlcali, de manera que s'utilitza àmpliament en la pintura de làtex. El principal representant del producte El tipus és TT-935.

(5) Agent espessidor i anivellant associatiu de poliuretà (o polièter):

En general, els espessidors tenen un pes molecular molt elevat (com la cel·lulosa i l'àcid acrílic) i les seves cadenes moleculars s'estiren en solució aquosa per augmentar la viscositat del sistema. El pes molecular del poliuretà (o polièter) és molt petit, i forma principalment una associació mitjançant la interacció de la força de van der Waals del segment lipòfil entre molècules, però aquesta força d'associació és feble i l'associació es pot fer sota certes condicions. força externa. La separació, reduint així la viscositat, afavoreix l'anivellament de la pel·lícula de recobriment, de manera que pot jugar el paper d'agent d'anivellament. Quan s'elimina la força de cisalla, es pot reprendre ràpidament l'associació i augmenta la viscositat del sistema. Aquest fenomen és beneficiós per reduir la viscositat i augmentar l'anivellament durant la construcció; i després de perdre la força de cisalla, la viscositat es restaurarà immediatament per augmentar el gruix de la pel·lícula de recobriment. En aplicacions pràctiques, estem més preocupats per l'efecte espessidor d'aquests espessidors associatius sobre les emulsions de polímers. Les principals partícules de làtex de polímer també participen en l'associació del sistema, de manera que aquest tipus d'agent espessidor i anivellant també té un bon efecte espessidor (o anivellant) quan és inferior a la seva concentració crítica; Quan la concentració d'aquest tipus d'agent espessidor i anivellant és superior a la seva concentració crítica en aigua pura, pot formar associacions per si mateix i la viscositat augmenta ràpidament. Per tant, quan aquest tipus d'agent espessidor i anivellant és inferior a la seva concentració crítica, perquè les partícules de làtex participen en una associació parcial, com més petita sigui la mida de partícula de l'emulsió, més forta serà l'associació i la seva viscositat augmentarà amb l'augment de la quantitat d'emulsió. A més, alguns dispersants (o espessidors acrílics) contenen estructures hidròfobes, i els seus grups hidrofòbics interaccionen amb els del poliuretà, de manera que el sistema forma una gran estructura de xarxa, que afavoreix l'engrossiment.

2. Efectes de diferents espessidors sobre la resistència a la separació d'aigua de la pintura de làtex

En el disseny de la formulació de pintures a base d'aigua, l'ús d'espessidors és un enllaç molt important, que està relacionat amb moltes propietats de les pintures de làtex, com ara la construcció, el desenvolupament del color, l'emmagatzematge i l'aspecte. Aquí ens centrem en l'impacte de l'ús d'espessidors en l'emmagatzematge de pintura de làtex. A partir de la introducció anterior, podem saber que la bentonita i els policarboxilats: els espessidors s'utilitzen principalment en alguns recobriments especials, que no es tractaran aquí. Parlarem principalment dels espessidors de cel·lulosa, inflor àlcali i poliuretà (o polièter) més utilitzats, sols i en combinació, afecten la resistència a la separació d'aigua de les pintures de làtex.

Tot i que l'espessiment amb hidroxietilcel·lulosa sola és més greu en la separació d'aigua, és fàcil d'agitar uniformement. Un sol ús de l'engrossiment d'inflor àlcali no té separació d'aigua i precipitació, però un espessiment greu després de l'engrossiment. Un sol ús de l'engrossiment de poliuretà, tot i que la separació d'aigua i el post-engrossiment L'engrossiment no és greu, però el precipitat produït és relativament dur i difícil d'agitar. I adopta hidroxietil cel·lulosa i un compost d'espessiment d'inflor alcalí, sense espessiment posterior, sense precipitació dura, fàcil d'agitar, però també hi ha una petita quantitat d'aigua. Tanmateix, quan s'utilitzen hidroxietilcel·lulosa i poliuretà per espessir, la separació d'aigua és la més greu, però no hi ha precipitació dura. L'engrossiment i el poliuretà inflables amb àlcali s'utilitzen junts, tot i que la separació d'aigua no és bàsicament una separació d'aigua, però després de l'engrossiment, i el sediment a la part inferior és difícil d'agitar uniformement. I l'últim utilitza una petita quantitat d'hidroxietil cel·lulosa amb inflor alcalina i espessiment de poliuretà per tenir un estat uniforme sense precipitació i separació d'aigua. Es pot veure que en el sistema d'emulsió acrílica pura amb una forta hidrofobicitat, és més greu espessir la fase aquosa amb hidroxietil cel·lulosa hidròfila, però es pot agitar fàcilment de manera uniforme. L'ús únic de l'inflor hidròfoba d'àlcali i l'espessiment del poliuretà (o el seu compost), encara que el rendiment de la separació de l'aigua és millor, però tots dos s'espessen després, i si hi ha precipitació, s'anomena precipitació dura, que és difícil d'agitar uniformement. L'ús d'engrossiment de compostos de cel·lulosa i poliuretà, a causa de la diferència més gran en els valors hidròfils i lipòfils, provoca la separació i precipitació d'aigua més greus, però el sediment és suau i fàcil d'agitar. L'última fórmula té el millor rendiment anti-separació d'aigua a causa d'un millor equilibri entre hidròfils i lipòfils. Per descomptat, en el procés de disseny de la fórmula real, també s'han de tenir en compte els tipus d'emulsions i agents humectants i dispersants i els seus valors hidròfils i lipòfils. Només quan arriben a un bon equilibri pot el sistema estar en un estat d'equilibri termodinàmic i tenir una bona resistència a l'aigua.

En el sistema d'engrossiment, l'engrossiment de la fase aquosa de vegades s'acompanya de l'augment de la viscositat de la fase d'oli. Per exemple, generalment creiem que els espessidors de cel·lulosa espessixen la fase aquosa, però la cel·lulosa es distribueix a la fase aquosa