Épaississants de peinture à base d'eau

1. Types d'épaississants et mécanisme d'épaississement

(1) Épaississant inorganique :

Les épaississants inorganiques dans les systèmes à base d’eau sont principalement des argiles. Tels que : bentonite. Le kaolin et la terre de diatomées (le composant principal est SiO2, qui a une structure poreuse) sont parfois utilisés comme épaississants auxiliaires pour les systèmes d'épaississement en raison de leurs propriétés de suspension. La bentonite est plus largement utilisée en raison de sa grande capacité de gonflement dans l'eau. Bentonite (Bentonite), également connue sous le nom de bentonite, bentonite, etc., le principal minéral de la bentonite est la montmorillonite contenant une petite quantité de minéraux aluminosilicates hydratés de métaux alcalins et alcalino-terreux, appartenant au groupe des aluminosilicates, sa formule chimique générale est : (Na ,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6•nH2O. Les performances d'expansion de la bentonite sont exprimées par la capacité d'expansion, c'est-à-dire que le volume de bentonite après gonflement dans une solution diluée d'acide chlorhydrique est appelé capacité d'expansion, exprimée en ml/gramme. Une fois que l'épaississant bentonite a absorbé l'eau et gonflé, le volume peut atteindre plusieurs fois ou dix fois celui avant l'absorption de l'eau. Il a donc une bonne suspension et, comme il s'agit d'une poudre avec une granulométrie plus fine, elle est différente des autres poudres du revêtement. système. Le corps a une bonne miscibilité. De plus, tout en produisant une suspension, il peut entraîner d'autres poudres à produire un certain effet anti-stratification, il est donc très utile d'améliorer la stabilité de stockage du système.

Mais de nombreuses bentonites à base de sodium sont transformées à partir de bentonite à base de calcium par conversion du sodium. En même temps que la sodiumisation, un grand nombre d'ions positifs tels que les ions calcium et les ions sodium seront produits. Si la teneur de ces cations dans le système est trop élevée, une grande quantité de neutralisation des charges sera générée sur les charges négatives à la surface de l'émulsion, donc dans une certaine mesure, cela peut provoquer des effets secondaires tels que le gonflement et la floculation de l'émulsion. D'autre part, ces ions calcium auront également des effets secondaires sur le dispersant sel de sodium (ou dispersant polyphosphate), provoquant la précipitation de ces dispersants dans le système de revêtement, conduisant finalement à une perte de dispersion, rendant le revêtement plus épais, plus épais, voire même plus épais. plus épais. De fortes précipitations et floculations se sont produites. De plus, l'effet épaississant de la bentonite repose principalement sur l'absorption de l'eau par la poudre et son expansion pour produire une suspension. Elle apportera donc un fort effet thixotrope au système de revêtement, ce qui est très défavorable pour les revêtements nécessitant de bons effets de nivellement. Par conséquent, les épaississants inorganiques bentonite sont rarement utilisés dans les peintures au latex, et seule une petite quantité est utilisée comme épaississant dans les peintures au latex de qualité inférieure ou dans les peintures au latex brossées. Cependant, ces dernières années, certaines données ont montré que le BENTONE®LT de Hemmings. L'hectorite organiquement modifiée et raffinée a de bons effets anti-sédimentation et d'atomisation lorsqu'elle est appliquée aux systèmes de pulvérisation sans air de peinture au latex.

(2) Éther de cellulose :

L'éther de cellulose est un haut polymère naturel formé par la condensation du β-glucose. En utilisant les caractéristiques du groupe hydroxyle du cycle glucosyle, la cellulose peut subir diverses réactions pour produire une série de dérivés. Parmi eux, des réactions d'estérification et d'éthérification sont obtenues. Les dérivés d'ester de cellulose ou d'éther de cellulose sont les dérivés de cellulose les plus importants. Les produits couramment utilisés sont la carboxyméthylcellulose,hydroxyéthylcellulose, méthylcellulose, hydroxypropylméthylcellulose, etc. Étant donné que la carboxyméthylcellulose contient des ions sodium facilement solubles dans l'eau, elle a une faible résistance à l'eau et le nombre de substituants sur sa chaîne principale est faible, elle est donc facilement décomposée par la corrosion bactérienne, réduisant ainsi la viscosité de la solution aqueuse et la rendant malodorant, etc. Phénomène, rarement utilisé dans la peinture au latex, généralement utilisé dans la peinture et le mastic à base d'alcool polyvinylique de basse qualité. Le taux de dissolution dans l'eau de la méthylcellulose est généralement légèrement inférieur à celui de l'hydroxyéthylcellulose. De plus, il peut y avoir une petite quantité de matière insoluble pendant le processus de dissolution, ce qui affectera l'apparence et la sensation du film de revêtement, c'est pourquoi il est rarement utilisé dans la peinture au latex. Cependant, la tension superficielle de la solution aqueuse de méthyle est légèrement inférieure à celle des autres solutions aqueuses de cellulose, c'est donc un bon épaississant cellulosique utilisé dans le mastic. L'hydroxypropylméthylcellulose est également un épaississant cellulosique très utilisé dans le domaine des mastics, et est désormais principalement utilisé dans les mastics à base de ciment ou de chaux-calcium (ou autres liants inorganiques). L'hydroxyéthylcellulose est largement utilisée dans les systèmes de peinture au latex en raison de sa bonne solubilité dans l'eau et de sa bonne rétention d'eau. Comparée à d'autres celluloses, elle a moins d'effet sur les performances du film de revêtement. Les avantages de l'hydroxyéthylcellulose comprennent une efficacité de pompage élevée, une bonne compatibilité, une bonne stabilité au stockage et une bonne stabilité du pH et de la viscosité. Les inconvénients sont une mauvaise fluidité de nivellement et une mauvaise résistance aux éclaboussures. Afin de remédier à ces défauts, des modifications hydrophobes sont apparues. Hydroxyéthylcellulose associée au sexe (HMHEC) telle que NatrosolPlus330, 331

(3) Polycarboxylates :

Dans ce polycarboxylate, le poids moléculaire élevé est un épaississant et le faible poids moléculaire est un dispersant. Ils adsorbent principalement les molécules d'eau dans la chaîne principale du système, ce qui augmente la viscosité de la phase dispersée ; en outre, ils peuvent également être adsorbés sur la surface des particules de latex pour former une couche de revêtement, qui augmente la taille des particules du latex, épaissit la couche d'hydratation du latex et augmente la viscosité de la phase interne du latex. Cependant, ce type d’épaississant a une efficacité épaississante relativement faible, il est donc progressivement éliminé dans les applications de revêtement. Maintenant, ce type d'épaississant est principalement utilisé dans l'épaississement de la pâte colorée, car son poids moléculaire est relativement important, il contribue donc à la dispersibilité et à la stabilité au stockage de la pâte colorée.

(4) Épaississant gonflable aux alcalis :

Il existe deux principaux types d’épaississants gonflables aux alcalis : les épaississants gonflables aux alcalis ordinaires et les épaississants gonflables aux alcalis associatifs. La plus grande différence entre eux réside dans la différence dans les monomères associés contenus dans la chaîne moléculaire principale. Les épaississants associatifs gonflables aux alcalis sont copolymérisés avec des monomères associatifs qui peuvent s'adsorber les uns les autres dans la structure de la chaîne principale. Ainsi, après ionisation en solution aqueuse, une adsorption intra-moléculaire ou intermoléculaire peut se produire, provoquant une augmentation rapide de la viscosité du système.

un. Épaississant ordinaire gonflable aux alcalis :

Le principal type représentatif de produit d’épaississant ordinaire gonflable aux alcalis est l’ASE-60. ASE-60 adopte principalement la copolymérisation de l'acide méthacrylique et de l'acrylate d'éthyle. Au cours du processus de copolymérisation, l'acide méthacrylique représente environ 1/3 de la teneur en solides, car la présence de groupes carboxyle confère à la chaîne moléculaire un certain degré d'hydrophilie et neutralise le processus de formation de sel. En raison de la répulsion des charges, les chaînes moléculaires se dilatent, ce qui augmente la viscosité du système et produit un effet épaississant. Cependant, le poids moléculaire est parfois trop élevé en raison de l'action de l'agent de réticulation. Pendant le processus d’expansion de la chaîne moléculaire, la chaîne moléculaire n’est pas bien dispersée en peu de temps. Au cours du processus de stockage à long terme, la chaîne moléculaire s'étire progressivement, ce qui entraîne un post-épaississement de la viscosité. De plus, comme il y a peu de monomères hydrophobes dans la chaîne moléculaire de ce type d'épaississant, il n'est pas facile de générer une complexation hydrophobe entre les molécules, principalement pour réaliser une adsorption mutuelle intramoléculaire, donc ce type d'épaississant a une faible efficacité d'épaississement, il est donc rarement utilisé seul. Il est principalement utilisé en combinaison avec d’autres épaississants.

b. Épaississant gonflant alcalin de type association (concorde) :

Ce type d'épaississant a désormais de nombreuses variétés en raison de la sélection de monomères associatifs et de la conception de la structure moléculaire. Sa structure de chaîne principale est également principalement composée d'acide méthacrylique et d'acrylate d'éthyle, et les monomères associatifs sont comme des antennes dans la structure, mais seulement une petite quantité de distribution. Ce sont ces monomères associatifs comme les tentacules de poulpe qui jouent le rôle le plus important dans l’efficacité épaississante de l’épaississant. Le groupe carboxyle dans la structure est neutralisé et forme un sel, et la chaîne moléculaire ressemble également à un épaississant ordinaire gonflable par les alcalis. La même répulsion de charge se produit, de sorte que la chaîne moléculaire se déploie. Le monomère associatif qu'il contient se développe également avec la chaîne moléculaire, mais sa structure contient à la fois des chaînes hydrophiles et des chaînes hydrophobes, de sorte qu'une grande structure micellaire similaire aux tensioactifs sera générée dans la molécule ou entre les molécules. Ces micelles sont produites par l'adsorption mutuelle de monomères d'association, et certains monomères d'association s'adsorbent les uns les autres grâce à l'effet de pontage des particules d'émulsion (ou d'autres particules). Une fois les micelles produites, elles fixent les particules d'émulsion, les particules de molécules d'eau ou d'autres particules du système dans un état relativement statique, tout comme le mouvement de l'enceinte, de sorte que la mobilité de ces molécules (ou particules) est affaiblie et la viscosité du système augmente. Par conséquent, l'efficacité épaississante de ce type d'épaississant, en particulier dans les peintures au latex à haute teneur en émulsion, est de loin supérieure à celle des épaississants gonflables aux alcalis ordinaires, il est donc largement utilisé dans les peintures au latex. Le principal représentant du produit Le type est TT-935.

(5) Agent épaississant et nivelant associatif polyuréthane (ou polyéther) :

Généralement, les épaississants ont un poids moléculaire très élevé (comme la cellulose et l'acide acrylique) et leurs chaînes moléculaires sont étirées en solution aqueuse pour augmenter la viscosité du système. Le poids moléculaire du polyuréthane (ou polyéther) est très faible et forme principalement une association par l'interaction de la force de Van der Waals du segment lipophile entre les molécules, mais cette force d'association est faible et l'association peut être réalisée sous certaines conditions. force extérieure. La séparation, réduisant ainsi la viscosité, favorise le nivellement du film de revêtement, il peut donc jouer le rôle d'agent de nivellement. Lorsque la force de cisaillement est éliminée, elle peut rapidement reprendre l'association et la viscosité du système augmente. Ce phénomène est bénéfique pour réduire la viscosité et augmenter le nivellement pendant la construction ; et une fois la force de cisaillement perdue, la viscosité sera immédiatement restaurée pour augmenter l'épaisseur du film de revêtement. Dans les applications pratiques, nous nous préoccupons davantage de l’effet épaississant de tels épaississants associatifs sur les émulsions de polymères. Les principales particules de latex polymère participent également à l'association du système, de sorte que ce type d'agent épaississant et nivelant a également un bon effet épaississant (ou nivelant) lorsqu'il est inférieur à sa concentration critique ; lorsque la concentration de ce type d'agent épaississant et nivelant est supérieure à sa concentration critique dans l'eau pure, elle peut former des associations par elle-même et la viscosité augmente rapidement. Par conséquent, lorsque ce type d'agent épaississant et nivelant est inférieur à sa concentration critique, parce que les particules de latex participent à une association partielle, plus la taille des particules de l'émulsion est petite, plus l'association est forte et sa viscosité augmentera avec l'augmentation de la quantité d'émulsion. De plus, certains dispersants (ou épaississants acryliques) contiennent des structures hydrophobes, et leurs groupes hydrophobes interagissent avec ceux du polyuréthane, de sorte que le système forme une large structure en réseau, propice à l'épaississement.

2. Effets de différents épaississants sur la résistance à la séparation de l'eau de la peinture au latex

Dans la conception de la formulation des peintures à l'eau, l'utilisation d'épaississants constitue un maillon très important, lié à de nombreuses propriétés des peintures au latex, telles que la construction, le développement de la couleur, le stockage et l'apparence. Nous nous concentrons ici sur l’impact de l’utilisation d’épaississants sur le stockage de la peinture au latex. De l'introduction ci-dessus, nous pouvons savoir que la bentonite et les polycarboxylates : épaississants sont principalement utilisés dans certains revêtements spéciaux, qui ne seront pas abordés ici. Nous discuterons principalement des épaississants de cellulose, de gonflement alcalin et de polyuréthane (ou polyéther) les plus couramment utilisés, seuls ou en combinaison, qui affectent la résistance à la séparation de l'eau des peintures au latex.

Bien que l'épaississement avec de l'hydroxyéthylcellulose seule soit plus sérieux dans la séparation de l'eau, il est facile de l'agiter uniformément. L'utilisation unique d'épaississement gonflant alcalin n'a pas de séparation d'eau ni de précipitation mais un épaississement sérieux après épaississement. Utilisation unique d'épaississant en polyuréthane, bien que séparation de l'eau et post-épaississement. L'épaississement n'est pas grave, mais le précipité qu'il produit est relativement dur et difficile à remuer. Et il adopte de l'hydroxyéthylcellulose et un composé épaississant gonflant alcalin, pas de post-épaississement, pas de précipitation dure, facile à remuer, mais il y a aussi une petite quantité d'eau. Cependant, lorsque l'hydroxyéthylcellulose et le polyuréthane sont utilisés pour épaissir, la séparation de l'eau est la plus grave, mais il n'y a pas de précipitation importante. L'épaississant gonflable aux alcalis et le polyuréthane sont utilisés ensemble, bien que la séparation de l'eau ne soit fondamentalement pas une séparation de l'eau, mais après épaississement, et les sédiments au fond sont difficiles à remuer uniformément. Et le dernier utilise une petite quantité d’hydroxyéthylcellulose avec gonflement alcalin et épaississement du polyuréthane pour avoir un état uniforme sans précipitation ni séparation de l’eau. On peut voir que dans le système d'émulsion acrylique pure à forte hydrophobie, il est plus sérieux d'épaissir la phase aqueuse avec de l'hydroxyéthylcellulose hydrophile, mais elle peut être facilement agitée uniformément. L'utilisation unique d'un gonflement alcalin hydrophobe et d'un épaississement du polyuréthane (ou de leur composé), bien que les performances de séparation anti-eau soient meilleures, mais les deux s'épaississent par la suite, et s'il y a des précipitations, on parle de précipitations dures, difficiles à remuer uniformément. L'utilisation d'épaississants composés de cellulose et de polyuréthane, en raison de la plus grande différence entre les valeurs hydrophiles et lipophiles, entraîne la séparation et la précipitation de l'eau les plus graves, mais le sédiment est mou et facile à remuer. La dernière formule présente les meilleures performances anti-séparation de l'eau grâce à un meilleur équilibre entre hydrophile et lipophile. Bien entendu, dans le processus de conception de la formule, les types d’émulsions et d’agents mouillants et dispersants ainsi que leurs valeurs hydrophiles et lipophiles doivent également être pris en compte. Ce n'est que lorsqu'ils atteignent un bon équilibre que le système peut être dans un état d'équilibre thermodynamique et avoir une bonne résistance à l'eau.

Dans le système d'épaississement, l'épaississement de la phase aqueuse s'accompagne parfois d'une augmentation de la viscosité de la phase huileuse. Par exemple, on pense généralement que les épaississants cellulosiques épaississent la phase aqueuse, mais la cellulose est répartie dans la phase aqueuse.