1. Úvod
Hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC) je ve vodě rozpustný polymer široce používaný v nátěrech, stavebních materiálech, léčivech a dalších oborech. V průmyslu nátěrových hmot se HPMC nepoužívá pouze jako zahušťovadlo, stabilizátor a filmotvorný prostředek, ale také jako vysoce účinný disperzant. Mezi jeho hlavní funkce v nátěrech patří zlepšení stability nátěrů, zlepšení reologie, zlepšení konstrukčních vlastností a kvality finálního nátěru.
2. Strukturní charakteristiky HPMC
Molekulární struktura HPMC se skládá z celulózového skeletu a hydroxypropylových a methylových substituentů. Jeho speciální struktura dává HPMC rozpustnost ve vodě a schopnost tvořit viskoelastický roztok ve vodném roztoku. HPMC interaguje s molekulami rozpouštědla prostřednictvím vodíkových vazeb a van der Waalsových sil, čímž se rozpouští ve vodě a vytváří stabilní disperzní systém.
Molekulová hmotnost a stupeň substituce (DS) HPMC ovlivňují její rozpustnost a viskozitu. Obecně řečeno, vyšší molekulová hmotnost a stupeň substituce zvyšují viskozitu a dobu rozpouštění HPMC. Tyto vlastnosti jsou rozhodující pro funkci HPMC jako povlakového dispergačního činidla.
3. Role HPMC v nátěrech
3.1 Zlepšení disperzibility pigmentu
HPMC se používá hlavně ke zlepšení disperzibility pigmentů v nátěrech. Ve výrobním procesu nátěrů je častým problémem aglomerace pigmentových částic, která vede k nerovnoměrným a nestabilním nátěrům, ovlivňujícím lesk a barevnou jednotnost nátěru. HPMC disperzanty hrají roli v následujících aspektech:
Elektrostatické odpuzování: Roztok vytvořený rozpuštěním HPMC ve vodě má vysokou povrchovou aktivitu a může být adsorbován na povrch pigmentových částic, aby se nabily. Toto elektrostatické odpuzování odděluje částice pigmentu od sebe a snižuje aglomeraci.
Efekt stérické zábrany: Polymerní řetězec HPMC může tvořit ochrannou vrstvu na povrchu pigmentových částic, zvětšovat prostorovou vzdálenost mezi částicemi a tím inhibovat vzájemnou přitažlivost a aglomeraci mezi částicemi.
Stabilizační účinek: HPMC se spojuje s molekulami vody prostřednictvím vodíkových vazeb a vytváří stabilní systém roztoku, zabraňuje usazování částic pigmentu v systému a zlepšuje stabilitu povlaku.
3.2 Zlepšení reologie
Další důležitou funkcí HPMC je zlepšit reologii povlaků, to znamená tokové a deformační charakteristiky povlaků. Dobré reologické vlastnosti nátěru napomáhají jeho dobré roztíratelnosti a vyrovnávání během stavebního procesu, čímž se vytváří jednotný nátěrový film. HPMC ovlivňuje reologické vlastnosti povlaku prostřednictvím následujících mechanismů:
Zlepšení viskoelasticity: Síťová struktura polymerního řetězce tvořená HPMC ve vodě dává roztoku určitou viskoelasticitu. Tato viskoelasticita může upravit tokové chování povlaku tak, aby měl vhodnou viskozitu při nanášení štětcem, čímž se snižuje prohýbání a odkapávání.
Smykové ředění: HPMC roztoky obvykle vykazují vlastnosti střihového ředění, to znamená, že mají vyšší viskozitu při nízkých smykových rychlostech a nižší viskozitu při vysokých smykových rychlostech. Díky této vlastnosti má nátěr lepší stabilitu ve statickém stavu a snadno se roztírá během výstavby.
Tixotropie: Některé roztoky HPMC také vykazují tixotropii, to znamená, že viskozita je obnovena v klidu, což je zvláště důležité pro snížení stékání a odkapávání povlaku.
3.3 Zlepšení účinnosti nátěru
HPMC má nejen důležitý vliv na vlastnosti nátěru během výstavby, ale také výrazně zlepšuje kvalitu konečného nátěru. HPMC zlepšuje výkon nátěrů v následujících aspektech:
Plochost povlaku: HPMC zlepšuje reologii povlaku, zlepšuje roztíratelnost a vyrovnávání povlaku a činí povlak hladším a jednotnějším.
Odolnost proti vodě a povětrnostním vlivům: HPMC tvoří v nátěru hustou síťovou strukturu, která zvyšuje odolnost nátěru proti vodě a proti stárnutí a zlepšuje odolnost nátěru vůči povětrnostním vlivům.
Přilnavost: HPMC zvyšuje přilnavost povlaku, takže povlak může být pevněji připojen k povrchu substrátu a zlepšuje trvanlivost povlaku.
4. Příklady aplikací HPMC
4.1 Architektonické nátěry
V architektonických nátěrech se HPMC používá ke zlepšení disperze pigmentů a reologie nátěrů, zejména u nátěrů na vodní bázi. HPMC zlepšuje stabilitu a konstrukční vlastnosti nátěru, takže nátěr má lepší vyrovnání a přilnavost ke stěně a zabraňuje prohýbání fólie a nerovnoměrnému nátěru.
4.2 Průmyslové nátěry
HPMC se také široce používá v průmyslových nátěrech. Zlepšuje nejen disperzibilitu pigmentů, ale také zlepšuje konstrukční vlastnosti nátěrů, díky čemuž je nátěrový film lépe přilnavý ke kovu, plastu a dalším substrátům a vytvořený nátěrový film je odolnější.
4.3 Jiné nátěry
HPMC se také používá v různých speciálních nátěrech, jako jsou nátěry zpomalující hoření, antikorozní nátěry atd. Jeho role v těchto nátěrech spočívá především ve zlepšení stability nátěrů a výkonu nátěrového filmu, aby nátěry měly dobrý výkon v různých složitých prostředích.
Jako povlakový disperzant hraje HPMC důležitou roli při zlepšování disperzibility pigmentů, zlepšování reologie povlaků a zlepšování výkonu povlakových filmů. Jeho jedinečná struktura a funkce mu dávají široké možnosti použití v průmyslu nátěrových hmot. S rozvojem technologie povrchové úpravy se bude aplikace HPMC nadále rozšiřovat a bude poskytovat více možností pro zlepšení a inovaci účinnosti povrchové úpravy.
Čas odeslání: 25. června 2024