Farbverdicker auf Wasserbasis

1. Arten von Verdickungsmitteln und Verdickungsmechanismus

(1) Anorganisches Verdickungsmittel:

Anorganische Verdickungsmittel in wasserbasierten Systemen sind hauptsächlich Tone. Wie zum Beispiel: Bentonit. Kaolin und Kieselgur (Hauptbestandteil ist SiO2, das eine poröse Struktur aufweist) werden aufgrund ihrer Suspensionseigenschaften teilweise als Hilfsverdicker für Verdickungssysteme eingesetzt. Bentonit wird aufgrund seiner hohen Wasserquellbarkeit häufiger verwendet. Bentonit (Bentonit), auch bekannt als Bentonit, Bentonit usw., das Hauptmineral von Bentonit ist Montmorillonit, das eine kleine Menge wasserhaltiger Aluminosilikatmineralien aus Alkali- und Erdalkalimetallen enthält und zur Aluminosilikatgruppe gehört. Seine allgemeine chemische Formel lautet: (Na ,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6·nH2O. Die Expansionsleistung von Bentonit wird durch die Expansionskapazität ausgedrückt, d. h. das Volumen des Bentonits nach dem Quellen in verdünnter Salzsäurelösung wird als Expansionskapazität bezeichnet und in ml/Gramm ausgedrückt. Nachdem der Bentonit-Verdicker Wasser absorbiert und aufquillt, kann das Volumen vor der Wasseraufnahme ein Vielfaches oder Zehnfaches erreichen, so dass eine gute Suspension vorliegt. Da es sich um ein Pulver mit einer feineren Partikelgröße handelt, unterscheidet es sich von anderen Pulvern in der Beschichtung System. Der Körper ist gut mischbar. Darüber hinaus kann es bei der Herstellung einer Suspension andere Pulver antreiben, um einen bestimmten Antischichtungseffekt zu erzielen, sodass es sehr hilfreich ist, die Lagerstabilität des Systems zu verbessern.

Viele Bentonite auf Natriumbasis werden jedoch durch Natriumumwandlung aus Bentonit auf Kalziumbasis umgewandelt. Gleichzeitig mit der Natriumisierung wird eine große Anzahl positiver Ionen wie Calciumionen und Natriumionen erzeugt. Wenn der Gehalt dieser Kationen im System zu hoch ist, wird eine große Menge an Ladungsneutralisierung an den negativen Ladungen auf der Oberfläche der Emulsion erzeugt, sodass es bis zu einem gewissen Grad zu Nebenwirkungen wie Schwellung und Ausflockung kommen kann die Emulsion. Andererseits haben diese Calciumionen auch Nebenwirkungen auf das Natriumsalz-Dispergiermittel (oder Polyphosphat-Dispergiermittel), was dazu führt, dass diese Dispergiermittel im Beschichtungssystem ausfallen, was schließlich zu einem Dispersionsverlust führt, wodurch die Beschichtung immer dicker oder gleichmäßiger wird dicker. Es kam zu starken Ausfällungen und Ausflockungen. Darüber hinaus beruht die verdickende Wirkung von Bentonit hauptsächlich darauf, dass das Pulver Wasser aufnimmt und sich ausdehnt, um eine Suspension zu erzeugen. Dadurch entsteht eine starke thixotrope Wirkung auf das Beschichtungssystem, was für Beschichtungen, die eine gute Verlaufswirkung erfordern, sehr ungünstig ist. Daher werden anorganische Bentonit-Verdickungsmittel selten in Latexfarben verwendet, und nur eine geringe Menge wird als Verdickungsmittel in minderwertigen Latexfarben oder gebürsteten Latexfarben verwendet. In den letzten Jahren haben jedoch einige Daten gezeigt, dass BENTONE®LT von Hemmings. Organisch modifizierter und raffinierter Hectorit hat eine gute Anti-Sedimentations- und Zerstäubungswirkung, wenn er auf Airless-Sprühsysteme für Latexfarben aufgetragen wird.

(2) Celluloseether:

Celluloseether ist ein natürliches Hochpolymer, das durch Kondensation von β-Glucose entsteht. Mithilfe der Eigenschaften der Hydroxylgruppe im Glucosylring kann Cellulose verschiedene Reaktionen eingehen, um eine Reihe von Derivaten herzustellen. Darunter werden Veresterungs- und Veretherungsreaktionen erhalten. Die Celluloseester- bzw. Celluloseether-Derivate sind die wichtigsten Cellulose-Derivate. Häufig verwendete Produkte sind Carboxymethylcellulose,Hydroxyethylcellulose, Methylzellulose, Hydroxypropylmethylzellulose und so weiter. Da Carboxymethylcellulose Natriumionen enthält, die in Wasser leicht löslich sind, weist sie eine geringe Wasserbeständigkeit auf und die Anzahl der Substituenten in ihrer Hauptkette ist gering, sodass sie leicht durch bakterielle Korrosion zersetzt wird, wodurch die Viskosität der wässrigen Lösung verringert und diese hergestellt wird stinkend usw. Phänomen, wird selten in Latexfarben verwendet, wird im Allgemeinen in minderwertigen Polyvinylalkohol-Kleberfarben und Kitt verwendet. Die Wasserauflösungsgeschwindigkeit von Methylcellulose ist im Allgemeinen etwas geringer als die von Hydroxyethylcellulose. Darüber hinaus kann während des Auflösungsprozesses eine kleine Menge unlöslicher Stoffe vorhanden sein, die das Aussehen und die Haptik des Beschichtungsfilms beeinträchtigen und daher selten in Latexfarben verwendet werden. Allerdings ist die Oberflächenspannung einer wässrigen Methyllösung etwas niedriger als die anderer wässriger Celluloselösungen, sodass es sich um ein gutes Celluloseverdickungsmittel für Spachtelmasse handelt. Hydroxypropylmethylcellulose ist auch ein Celluloseverdickungsmittel, das im Bereich der Spachtelmasse weit verbreitet ist und heute hauptsächlich in Kitt auf Zement- oder Kalk-Kalzium-Basis (oder anderen anorganischen Bindemitteln) verwendet wird. Hydroxyethylcellulose wird aufgrund ihrer guten Wasserlöslichkeit und Wasserretention häufig in Latex-Farbsystemen verwendet. Im Vergleich zu anderen Zellulosen hat es einen geringeren Einfluss auf die Leistung des Beschichtungsfilms. Zu den Vorteilen von Hydroxyethylcellulose gehören eine hohe Pumpeffizienz, gute Verträglichkeit, gute Lagerstabilität und eine gute pH-Stabilität der Viskosität. Die Nachteile sind eine schlechte Verlaufsfließfähigkeit und eine schlechte Spritzfestigkeit. Um diese Mängel zu beheben, sind hydrophobe Modifikationen erschienen. Geschlechtsassoziierte Hydroxyethylcellulose (HMHEC) wie NatrosolPlus330, 331

(3) Polycarboxylate:

In diesem Polycarboxylat ist das hohe Molekulargewicht ein Verdickungsmittel und das niedrige Molekulargewicht ein Dispergiermittel. Sie adsorbieren hauptsächlich Wassermoleküle in der Hauptkette des Systems, was die Viskosität der dispergierten Phase erhöht; Darüber hinaus können sie auch auf der Oberfläche von Latexpartikeln adsorbiert werden und eine Überzugsschicht bilden, die die Partikelgröße des Latex erhöht, die Hydratationsschicht des Latex verdickt und die Viskosität der inneren Phase des Latex erhöht. Diese Art von Verdickungsmittel weist jedoch eine relativ geringe Verdickungseffizienz auf und wird daher bei Beschichtungsanwendungen nach und nach eliminiert. Heutzutage wird diese Art von Verdickungsmittel hauptsächlich zum Eindicken von Farbpasten verwendet, da sein Molekulargewicht relativ groß ist und sich daher positiv auf die Dispergierbarkeit und Lagerstabilität von Farbpasten auswirkt.

(4) Alkaliquellbarer Verdicker:

Es gibt zwei Haupttypen von alkaliquellbaren Verdickungsmitteln: gewöhnliche alkaliquellbare Verdickungsmittel und assoziative alkaliquellbare Verdickungsmittel. Der größte Unterschied zwischen ihnen ist der Unterschied in den zugehörigen Monomeren, die in der Hauptmolekülkette enthalten sind. Assoziative alkaliquellbare Verdickungsmittel werden mit assoziativen Monomeren copolymerisiert, die sich gegenseitig in der Hauptkettenstruktur adsorbieren können, sodass nach der Ionisierung in wässriger Lösung eine intramolekulare oder intermolekulare Adsorption auftreten kann, wodurch die Viskosität des Systems schnell ansteigt.

A. Gewöhnlicher alkalisch quellbarer Verdicker:

Der Hauptprodukttyp eines gewöhnlichen alkaliquellbaren Verdickungsmittels ist ASE-60. ASE-60 nutzt hauptsächlich die Copolymerisation von Methacrylsäure und Ethylacrylat. Während des Copolymerisationsprozesses macht Methacrylsäure etwa 1/3 des Feststoffgehalts aus, da die Anwesenheit von Carboxylgruppen der Molekülkette einen gewissen Grad an Hydrophilie verleiht und den Salzbildungsprozess neutralisiert. Durch die Abstoßung der Ladungen werden die Molekülketten gedehnt, was die Viskosität des Systems erhöht und einen Verdickungseffekt hervorruft. Allerdings ist das Molekulargewicht manchmal aufgrund der Wirkung des Vernetzungsmittels zu groß. Während des Expansionsprozesses der Molekülkette wird die Molekülkette in kurzer Zeit nicht gut verteilt. Während des Langzeitlagerungsprozesses wird die Molekülkette allmählich gedehnt, was zu einer Nachverdickung der Viskosität führt. Da die Molekülkette dieser Art von Verdickungsmittel nur wenige hydrophobe Monomere enthält, ist es außerdem nicht einfach, eine hydrophobe Komplexierung zwischen Molekülen zu erzeugen, hauptsächlich um eine intramolekulare gegenseitige Adsorption zu bewirken, sodass diese Art von Verdickungsmittel eine geringe Verdickungseffizienz aufweist selten allein verwendet. Es wird hauptsächlich in Kombination mit anderen Verdickungsmitteln verwendet.

B. Alkalischwelliger Verdicker vom Assoziationstyp (Concord):

Aufgrund der Auswahl assoziativer Monomere und der Gestaltung der Molekülstruktur gibt es heute viele Varianten dieser Art von Verdickungsmittel. Seine Hauptkettenstruktur besteht ebenfalls hauptsächlich aus Methacrylsäure und Ethylacrylat, und die assoziativen Monomere ähneln in der Struktur Antennen, sind jedoch nur in geringem Umfang verteilt. Es sind diese assoziativen Monomere wie Oktopustentakel, die die wichtigste Rolle für die Verdickungseffizienz des Verdickungsmittels spielen. Die Carboxylgruppe in der Struktur ist neutralisiert und salzbildend, und die Molekülkette ähnelt auch einem gewöhnlichen alkaliquellbaren Verdickungsmittel. Es kommt zur gleichen Ladungsabstoßung, sodass sich die Molekülkette entfaltet. Das darin enthaltene assoziative Monomer dehnt sich ebenfalls mit der Molekülkette aus, seine Struktur enthält jedoch sowohl hydrophile als auch hydrophobe Ketten, sodass im Molekül oder zwischen Molekülen eine große mizellare Struktur ähnlich den Tensiden erzeugt wird. Diese Mizellen entstehen durch die gegenseitige Adsorption von Assoziationsmonomeren, und einige Assoziationsmonomere adsorbieren sich gegenseitig durch die Brückenwirkung von Emulsionspartikeln (oder anderen Partikeln). Nachdem die Mizellen erzeugt wurden, fixieren sie die Emulsionspartikel, Wassermolekülpartikel oder andere Partikel im System ebenso wie die Umschließungsbewegung in einem relativ statischen Zustand, so dass die Beweglichkeit dieser Moleküle (oder Partikel) geschwächt wird und die Viskosität der System erhöht. Daher ist die Verdickungseffizienz dieses Verdickungsmitteltyps, insbesondere in Latexfarben mit hohem Emulsionsgehalt, der von gewöhnlichen alkaliquellbaren Verdickungsmitteln weit überlegen und wird daher häufig in Latexfarben verwendet. Der Hauptproduktvertreter ist der Typ TT-935.

(5) Assoziatives Verdickungs- und Egalisierungsmittel aus Polyurethan (oder Polyether):

Im Allgemeinen haben Verdickungsmittel ein sehr hohes Molekulargewicht (wie Cellulose und Acrylsäure) und ihre Molekülketten werden in wässriger Lösung gestreckt, um die Viskosität des Systems zu erhöhen. Das Molekulargewicht von Polyurethan (oder Polyether) ist sehr gering und es bildet hauptsächlich eine Assoziation durch die Wechselwirkung der Van-der-Waals-Kraft des lipophilen Segments zwischen Molekülen. Diese Assoziationskraft ist jedoch schwach und die Assoziation kann unter bestimmten Umständen hergestellt werden äußere Kraft. Die Trennung, wodurch die Viskosität verringert wird, fördert die Einebnung des Beschichtungsfilms und kann daher die Rolle eines Egalisiermittels spielen. Wenn die Scherkraft beseitigt wird, kann die Assoziation schnell wieder aufgenommen werden und die Viskosität des Systems steigt. Dieses Phänomen ist vorteilhaft, um die Viskosität zu verringern und die Nivellierung während des Baus zu erhöhen. und nachdem die Scherkraft verloren gegangen ist, wird die Viskosität sofort wiederhergestellt, um die Dicke des Beschichtungsfilms zu erhöhen. Bei praktischen Anwendungen geht es uns eher um die verdickende Wirkung solcher assoziativer Verdickungsmittel auf Polymeremulsionen. An der Assoziation des Systems sind auch die Hauptpartikel des Polymerlatex beteiligt, so dass diese Art von Verdickungs- und Egalisierungsmittel auch dann eine gute Verdickungs- (oder Egalisierungs-)Wirkung hat, wenn seine kritische Konzentration unterschritten wird; Wenn die Konzentration dieser Art von Verdickungs- und Ausgleichsmittel höher ist als ihre kritische Konzentration in reinem Wasser, kann es von selbst Assoziationen bilden und die Viskosität steigt schnell an. Wenn diese Art von Verdickungs- und Ausgleichsmittel daher niedriger als seine kritische Konzentration ist, da die Latexpartikel an einer teilweisen Assoziation beteiligt sind, ist die Assoziation umso stärker, je kleiner die Partikelgröße der Emulsion ist, und ihre Viskosität nimmt mit zunehmender Konzentration zu Menge an Emulsion. Darüber hinaus enthalten einige Dispergiermittel (oder Acrylverdicker) hydrophobe Strukturen, und ihre hydrophoben Gruppen interagieren mit denen von Polyurethan, so dass das System eine große Netzwerkstruktur bildet, die die Verdickung begünstigt.

2. Auswirkungen verschiedener Verdickungsmittel auf die Wasserabscheidebeständigkeit von Latexfarben

Bei der Formulierungsgestaltung wasserbasierter Farben ist der Einsatz von Verdickungsmitteln ein sehr wichtiges Bindeglied, das mit vielen Eigenschaften von Latexfarben wie Aufbau, Farbentwicklung, Lagerung und Aussehen zusammenhängt. Hier konzentrieren wir uns auf die Auswirkungen der Verwendung von Verdickungsmitteln auf die Lagerung von Latexfarbe. Aus der obigen Einleitung können wir erkennen, dass Bentonit und Polycarboxylate: Verdickungsmittel hauptsächlich in einigen Spezialbeschichtungen verwendet werden, auf die hier nicht eingegangen wird. Wir werden hauptsächlich die am häufigsten verwendeten Cellulose-, Alkaliquell- und Polyurethan- (oder Polyether-)Verdickungsmittel besprechen, die allein oder in Kombination die Wasserabscheidebeständigkeit von Latexfarben beeinflussen.

Obwohl die Verdickung mit Hydroxyethylcellulose allein die Wasserabscheidung schwerwiegender macht, lässt sie sich leicht gleichmäßig rühren. Bei einmaliger Anwendung von alkalisch quellendem Verdickungsmittel kommt es zu keiner Wasserabscheidung und Ausfällung, sondern zu einer starken Verdickung nach der Verdickung. Einmalige Verwendung von Polyurethan-Verdickung, obwohl Wasserabscheidung und Nachverdickung erfolgt. Die Verdickung ist nicht schwerwiegend, aber der dabei entstehende Niederschlag ist relativ hart und schwer zu rühren. Und es verwendet Hydroxyethylcellulose und eine alkalisch quellende Verdickungsverbindung, keine Nachverdickung, keine harte Ausfällung, leicht zu rühren, aber es gibt auch eine kleine Menge Wasser. Wenn jedoch Hydroxyethylcellulose und Polyurethan zur Verdickung verwendet werden, ist die Wasserabscheidung am schwerwiegendsten, es kommt jedoch zu keiner harten Ausfällung. Alkaliquellbare Verdickung und Polyurethan werden zusammen verwendet, obwohl die Wasserabscheidung im Grunde keine Wasserabscheidung ist, aber nach der Verdickung ist es schwierig, das Sediment am Boden gleichmäßig zu rühren. Und beim letzten Verfahren wird eine kleine Menge Hydroxyethylcellulose mit Alkaliquellung und Polyurethanverdickung verwendet, um einen gleichmäßigen Zustand ohne Ausfällung und Wasserabscheidung zu erreichen. Es ist ersichtlich, dass es im reinen Acrylemulsionssystem mit starker Hydrophobie schwerwiegender ist, die Wasserphase mit hydrophiler Hydroxyethylcellulose zu verdicken, sie kann jedoch leicht gleichmäßig gerührt werden. Bei einmaliger Verwendung von hydrophobem Alkaliquellen und Verdickung von Polyurethan (oder deren Verbindung) ist zwar die Anti-Wasser-Trennleistung besser, aber beide verdicken sich danach, und wenn es zu Ausfällungen kommt, spricht man von harten Ausfällungen, die schwer gleichmäßig zu rühren sind. Die Verwendung einer Verdickung aus Zellulose und Polyurethanverbindungen führt aufgrund des größten Unterschieds in den hydrophilen und lipophilen Werten zu der größten Wasserabscheidung und Ausfällung, aber das Sediment ist weich und lässt sich leicht rühren. Die letzte Formel weist aufgrund eines besseren Gleichgewichts zwischen Hydrophilie und Lipophilie die beste Anti-Wasser-Trennwirkung auf. Natürlich sollten bei der eigentlichen Rezepturgestaltung auch die Arten der Emulsionen sowie Netz- und Dispergiermittel sowie deren hydrophile und lipophile Werte berücksichtigt werden. Nur wenn sie ein gutes Gleichgewicht erreichen, kann sich das System in einem thermodynamischen Gleichgewichtszustand befinden und eine gute Wasserbeständigkeit aufweisen.

Im Verdickungssystem geht die Verdickung der Wasserphase manchmal mit einer Erhöhung der Viskosität der Ölphase einher. Beispielsweise gehen wir im Allgemeinen davon aus, dass Celluloseverdicker die Wasserphase verdicken, die Cellulose jedoch in der Wasserphase verteilt ist