Wie funktioniert das HPMC-Beschichtungsdispergiermittel?

1. Einführung

Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) ist ein wasserlösliches Polymer, das häufig in Beschichtungen, Baumaterialien, Pharmazeutika und anderen Bereichen eingesetzt wird. In der Beschichtungsindustrie wird HPMC nicht nur als Verdickungsmittel, Stabilisator und Filmbildner, sondern auch als hocheffizientes Dispergiermittel eingesetzt. Zu seinen Hauptfunktionen bei Beschichtungen gehören die Verbesserung der Stabilität von Beschichtungen, die Verbesserung der Rheologie, die Verbesserung der Bauleistung und der Qualität der Endbeschichtung.

2. Strukturelle Eigenschaften von HPMC

Die Molekülstruktur von HPMC besteht aus einem Cellulosegerüst und Hydroxypropyl- und Methylsubstituenten. Seine besondere Struktur verleiht HPMC Wasserlöslichkeit und die Fähigkeit, in wässriger Lösung eine viskoelastische Lösung zu bilden. HPMC interagiert über Wasserstoffbrückenbindungen und Van-der-Waals-Kräfte mit Lösungsmittelmolekülen, löst sich dadurch in Wasser und bildet ein stabiles Dispersionssystem.

Das Molekulargewicht und der Substitutionsgrad (DS) von HPMC beeinflussen seine Löslichkeit und Viskosität. Im Allgemeinen erhöhen ein höheres Molekulargewicht und ein höherer Substitutionsgrad die Viskosität und Auflösungszeit von HPMC. Diese Eigenschaften sind entscheidend für die Funktion von HPMC als Beschichtungsdispergiermittel.

3. Die Rolle von HPMC in Beschichtungen

3.1 Verbesserung der Pigmentdispergierbarkeit

HPMC wird hauptsächlich zur Verbesserung der Dispergierbarkeit von Pigmenten in Beschichtungen eingesetzt. Bei der Herstellung von Beschichtungen ist die Agglomeration von Pigmentpartikeln ein häufiges Problem, das zu ungleichmäßigen und instabilen Beschichtungen führt und den Glanz und die Farbgleichmäßigkeit der Beschichtung beeinträchtigt. HPMC-Dispergiermittel spielen in folgenden Aspekten eine Rolle:

Elektrostatische Abstoßung: Die durch das Auflösen von HPMC in Wasser gebildete Lösung weist eine hohe Oberflächenaktivität auf und kann an der Oberfläche von Pigmentpartikeln adsorbiert werden, um diese aufzuladen. Durch diese elektrostatische Abstoßung werden die Pigmentpartikel voneinander getrennt und die Agglomeration verringert.

Sterische Hinderungswirkung: Die Polymerkette von HPMC kann eine Schutzschicht auf der Oberfläche von Pigmentpartikeln bilden, den räumlichen Abstand zwischen Partikeln vergrößern und so die gegenseitige Anziehung und Agglomeration zwischen Partikeln hemmen.

Stabilisierungseffekt: HPMC verbindet sich mit Wassermolekülen über Wasserstoffbrückenbindungen zu einem stabilen Lösungssystem, verhindert das Absetzen von Pigmentpartikeln im System und verbessert die Stabilität der Beschichtung.

3.2 Verbesserung der Rheologie

Eine weitere wichtige Funktion von HPMC ist die Verbesserung der Rheologie von Beschichtungen, also der Fließ- und Verformungseigenschaften von Beschichtungen. Die guten rheologischen Eigenschaften der Beschichtung tragen dazu bei, dass sie sich während des Bauprozesses gut verteilen und nivellieren lässt und einen gleichmäßigen Beschichtungsfilm bildet. HPMC beeinflusst die rheologischen Eigenschaften der Beschichtung durch die folgenden Mechanismen:

Verbesserung der Viskoelastizität: Die durch HPMC in Wasser gebildete Polymerkettennetzwerkstruktur verleiht der Lösung eine gewisse Viskoelastizität. Durch diese Viskoelastizität kann das Fließverhalten der Beschichtung angepasst werden, sodass diese beim Streichen eine entsprechende Viskosität aufweist und so ein Durchhängen und Tropfen vermieden wird.

Strukturviskosität: HPMC-Lösungen weisen in der Regel strukturviskose Eigenschaften auf, das heißt, sie weisen bei niedrigen Schergeschwindigkeiten eine höhere Viskosität und bei hohen Schergeschwindigkeiten eine niedrigere Viskosität auf. Diese Eigenschaft sorgt dafür, dass die Beschichtung im statischen Zustand eine bessere Stabilität aufweist und sich während des Baus leichter verteilen lässt.

Thixotropie: Einige HPMC-Lösungen weisen auch Thixotropie auf, d. h. die Viskosität wird im Ruhezustand wiederhergestellt, was besonders wichtig ist, um das Durchhängen und Tropfen der Beschichtung zu reduzieren.

3.3 Verbesserung der Beschichtungsleistung

HPMC hat nicht nur einen wichtigen Einfluss auf die Leistung der Beschichtung während des Baus, sondern verbessert auch die Qualität der endgültigen Beschichtung erheblich. HPMC verbessert die Leistung von Beschichtungen in folgenden Aspekten:

Ebenheit der Beschichtung: HPMC verbessert die Rheologie der Beschichtung, verbessert die Verteilbarkeit und Nivellierung der Beschichtung und macht die Beschichtung glatter und gleichmäßiger.

Wasserbeständigkeit und Witterungsbeständigkeit: HPMC bildet in der Beschichtung eine dichte Netzwerkstruktur, die die Wasserbeständigkeit und Alterungsbeständigkeit der Beschichtung erhöht und die Witterungsbeständigkeit der Beschichtung verbessert.

Haftung: HPMC verbessert die Haftung der Beschichtung, sodass die Beschichtung fester auf der Oberfläche des Substrats haften kann und die Haltbarkeit der Beschichtung verbessert wird.

4. Anwendungsbeispiele von HPMC

4.1 Bautenanstrichstoffe

In Bautenanstrichmitteln wird HPMC verwendet, um die Dispersion von Pigmenten und die Rheologie von Beschichtungen zu verbessern, insbesondere bei wasserbasierten Beschichtungen. HPMC verbessert die Stabilität und Konstruktionsleistung der Beschichtung, sodass die Beschichtung eine bessere Nivellierung und Haftung an der Wand aufweist und ein Durchhängen der Folie und eine ungleichmäßige Beschichtung verhindert wird.

4.2 Industrielacke

HPMC wird auch häufig in Industriebeschichtungen eingesetzt. Es verbessert nicht nur die Dispergierbarkeit von Pigmenten, sondern auch die Konstruktionsleistung von Beschichtungen, wodurch der Beschichtungsfilm besser auf Metall, Kunststoff und anderen Substraten haftet und der gebildete Beschichtungsfilm haltbarer wird.

4.3 Sonstige Beschichtungen

HPMC wird auch in verschiedenen Spezialbeschichtungen verwendet, wie z. B. feuerhemmenden Beschichtungen, Korrosionsschutzbeschichtungen usw. Seine Aufgabe bei diesen Beschichtungen besteht hauptsächlich darin, die Stabilität der Beschichtungen und die Leistung des Beschichtungsfilms zu verbessern, damit die Beschichtungen eine gute Leistung aufweisen verschiedene komplexe Umgebungen.

Als Beschichtungsdispergiermittel spielt HPMC eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Dispergierbarkeit von Pigmenten, der Verbesserung der Rheologie von Beschichtungen und der Verbesserung der Leistung von Beschichtungsfilmen. Seine einzigartige Struktur und Funktion eröffnen ihm vielfältige Einsatzmöglichkeiten in der Beschichtungsindustrie. Mit der Entwicklung der Beschichtungstechnologie wird die Anwendung von HPMC weiter zunehmen und mehr Möglichkeiten für die Verbesserung und Innovation der Beschichtungsleistung bieten.