Vízbázisú festéksűrítők

1. Sűrítők típusai és sűrítő mechanizmusa

(1) Szervetlen sűrítő:

A vízbázisú rendszerek szervetlen sűrítőanyagai főként agyagok. Ilyen például: bentonit. A kaolint és a kovaföldet (a fő komponens a porózus szerkezetű SiO2) szuszpendáló tulajdonságaik miatt néha segédsűrítőszerként használják sűrítőrendszerekhez. A bentonitot szélesebb körben használják nagy vízduzzadó képessége miatt. Bentonit (Bentonit), más néven bentonit, bentonit stb., a bentonit fő ásványa az aluminoszilikát csoportba tartozó, kis mennyiségű alkáli és alkáliföldfém-víztartalmú aluminoszilikát ásványokat tartalmazó montmorillonit, általános kémiai képlete: (Na ,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6•nH2O. A bentonit tágulási teljesítményét tágulási kapacitással fejezzük ki, vagyis a bentonit híg sósavoldatban való duzzadás utáni térfogatát tágulási kapacitásnak nevezzük, ml/grammban kifejezve. Miután a bentonit sűrítő vizet felvesz és megduzzad, térfogata a vízfelvétel előtti térfogat többszörösét vagy tízszeresét is elérheti, így jó a szuszpenziója, és mivel finomabb szemcseméretű por, különbözik a bevonatban lévő többi portól. rendszer. A test jól keverhető. Ezenkívül a szuszpenzió előállítása során más porokat is képes meghajtani bizonyos rétegződésgátló hatás elérése érdekében, így nagyon hasznos a rendszer tárolási stabilitásának javítása.

De sok nátrium alapú bentonit átalakul kalcium alapú bentonitból a nátrium átalakulásával. A nátriumozással egyidejűleg nagyszámú pozitív ion, például kalciumionok és nátriumionok keletkeznek. Ha ezeknek a kationoknak a tartalma túl magas a rendszerben, nagy mennyiségű töltéssemlegesítés keletkezik az emulzió felületén lévő negatív töltéseken, így bizonyos mértékig mellékhatásokat okozhat, például az emulzió duzzadását és pelyhesedését. az emulzió. Másrészt ezeknek a kalciumionoknak mellékhatásai vannak a nátriumsó diszpergálószerre (vagy polifoszfát diszpergálószerre) is, amitől ezek a diszpergálószerek kicsapódnak a bevonórendszerben, ami végül a diszperzió elvesztéséhez vezet, ami vastagabbá, vastagabbá vagy egyenletesebbé teszi a bevonatot. vastagabb. Erős csapadék és pelyhesedés fordult elő. Ezenkívül a bentonit sűrítő hatása elsősorban azon múlik, hogy a por felszívja a vizet és kitágul, így szuszpenziót képez, így erős tixotróp hatást hoz a bevonatrendszerbe, ami nagyon kedvezőtlen a jó kiegyenlítő hatást igénylő bevonatoknál. Ezért a bentonit szervetlen sűrítőanyagokat ritkán használják latexfestékekben, és csak kis mennyiséget használnak sűrítőanyagként az alacsony minőségű latexfestékekben vagy a szálcsiszolt latexfestékekben. Az elmúlt években azonban egyes adatok azt mutatták, hogy a Hemmings BENTONE®LT. A szervesen módosított és finomított hektorit jó ülepedésgátló és porlasztó hatású, ha latex festék levegő nélküli szórórendszerekre alkalmazzák.

(2) Cellulóz-éter:

A cellulóz-éter egy természetes magas polimer, amely β-glükóz kondenzációjával képződik. A glükozilgyűrűben lévő hidroxilcsoport jellemzőit felhasználva a cellulóz különféle reakciókon megy keresztül, és származékok sorozatát állíthatja elő. Ezek közül észterezési és éterezési reakciókat kapunk. A cellulóz-észter vagy cellulóz-éter-származékok a legfontosabb cellulózszármazékok. Az általánosan használt termékek a karboxi-metil-cellulóz,hidroxi-etil-cellulóz, metil-cellulóz, hidroxipropil-metil-cellulóz és így tovább. Mivel a karboxi-metil-cellulóz vízben könnyen oldódó nátriumionokat tartalmaz, vízállósága gyenge, és a fő láncában kicsi a szubsztituensek száma, ezért bakteriális korrózió hatására könnyen lebomlik, csökkentve a vizes oldat viszkozitását büdös stb. A latex festékekben ritkán használt jelenség, általában alacsony minőségű polivinil-alkohol ragasztófestékben és gittben. A metil-cellulóz vízoldási sebessége általában valamivel alacsonyabb, mint a hidroxi-etil-cellulózé. Ezenkívül az oldódási folyamat során kis mennyiségű oldhatatlan anyag jelenhet meg, ami befolyásolja a bevonófilm megjelenését és tapintását, ezért ritkán használják latexfestékben. A metil-vizes oldat felületi feszültsége azonban valamivel kisebb, mint a többi cellulóz vizes oldaté, így jó cellulózsűrítőanyag, amelyet gittben használnak. A hidroxi-propil-metil-cellulóz a gittgyártás területén is széles körben használt cellulózsűrítő, ma már főleg cement- vagy mész-kalcium-alapú gittben (vagy más szervetlen kötőanyagban) használják. A hidroxi-etil-cellulózt széles körben használják latex festékrendszerekben, jó vízoldhatósága és vízvisszatartó képessége miatt. Más cellulózokhoz képest kevésbé befolyásolja a bevonófilm teljesítményét. A hidroxi-etil-cellulóz előnyei közé tartozik a nagy szivattyúzási hatékonyság, a jó kompatibilitás, a jó tárolási stabilitás és a viszkozitás jó pH-stabilitása. Hátránya a rossz szintezési folyékonyság és a rossz fröccsenésállóság. E hiányosságok javítása érdekében megjelentek a hidrofób módosítások. szexhez kapcsolódó hidroxi-etil-cellulóz (HMHEC), például NatrosolPlus330, 331

(3) Polikarboxilátok:

Ebben a polikarboxilátban a nagy molekulatömegű sűrítőanyag, a kis molekulatömegű pedig diszpergálószer. Főleg a rendszer főláncában adszorbeálják a vízmolekulákat, ami növeli a diszpergált fázis viszkozitását; ezen túlmenően a latex részecskék felületén is adszorbeálhatók, hogy bevonóréteget képezzenek, ami növeli a latex szemcseméretét, megvastagítja a latex hidratációs rétegét, és növeli a latex belső fázisának viszkozitását. Ennek a sűrítőtípusnak azonban viszonylag alacsony a sűrítési hatékonysága, ezért a bevonat alkalmazásakor fokozatosan megszűnik. Ezt a sűrítőfajtát ma már főleg színes paszta sűrítésére használják, mivel molekulatömege viszonylag nagy, így segíti a színpaszta diszpergálhatóságát és tárolási stabilitását.

(4) Lúgban duzzadó sűrítő:

A lúgban duzzadó sűrítőknek két fő típusa van: a közönséges lúgban duzzadó sűrítők és az asszociatív lúgban duzzadó sűrítők. A legnagyobb különbség köztük a fő molekulaláncban található kapcsolódó monomerek különbsége. Az asszociatív lúgban duzzadó sűrítők olyan asszociatív monomerekkel kopolimerizálódnak, amelyek a fő láncszerkezetben képesek egymást adszorbeálni, így vizes oldatban történő ionizációt követően intramolekuláris vagy intermolekuláris adszorpció léphet fel, ami a rendszer viszkozitásának gyors emelkedését okozza.

a. Közönséges lúgban duzzadó sűrítő:

A közönséges lúgban duzzadó sűrítők fő terméktípusa az ASE-60. Az ASE-60 elsősorban metakrilsav és etil-akrilát kopolimerizációját alkalmazza. A kopolimerizációs folyamat során a metakrilsav a szilárdanyagtartalom körülbelül 1/3-át teszi ki, mert a karboxilcsoportok jelenléte a molekulaláncot bizonyos fokú hidrofilitássá teszi, és semlegesíti a sóképző folyamatot. A töltések taszítása miatt a molekulaláncok kitágulnak, ami növeli a rendszer viszkozitását és sűrítő hatást vált ki. Néha azonban a molekulatömeg túl nagy a térhálósító szer hatása miatt. A molekulalánc tágulási folyamata során a molekulalánc nem oszlik el jól rövid időn belül. A hosszú távú tárolás során a molekulalánc fokozatosan megnyúlik, ami a viszkozitás utósűrűsödését eredményezi. Ezen túlmenően, mivel az ilyen típusú sűrítők molekulaláncában kevés hidrofób monomer található, nem könnyű a molekulák között hidrofób komplexképződést létrehozni, főleg intramolekuláris kölcsönös adszorpciót létrehozni, így az ilyen sűrítőanyag alacsony sűrítési hatékonysággal rendelkezik, így ritkán használják egyedül. Főleg más sűrítőszerekkel kombinálva használják.

b. Asszociációs (concord) típusú lúgos duzzadó sűrítő:

Az asszociatív monomerek kiválasztása és a molekulaszerkezet kialakítása miatt ennek a sűrítőfajtának számos változata van. Fő láncszerkezete is főként metakrilsavból és etil-akrilátból áll, az asszociatív monomerek pedig antennaszerűek a szerkezetben, de csak kismértékű eloszlásban. Ezek az asszociatív monomerek, mint például a polipcsápok, játsszák a legfontosabb szerepet a sűrítőszer sűrítési hatékonyságában. A szerkezet karboxilcsoportja semlegesített és sóképző, és a molekulalánc is olyan, mint egy közönséges lúgban duzzadó sűrítő. Ugyanaz a töltés taszítás történik, így a molekulalánc kibontakozik. A benne lévő asszociatív monomer is bővül a molekulalánccal, de szerkezete hidrofil láncokat és hidrofób láncokat egyaránt tartalmaz, így a felületaktív anyagokhoz hasonló nagyméretű micellás szerkezet jön létre a molekulában vagy a molekulák között. Ezek a micellák asszociációs monomerek kölcsönös adszorpciójával jönnek létre, és egyes asszociációs monomerek az emulziórészecskék (vagy más részecskék) áthidaló hatásán keresztül adszorbeálják egymást. A micellák előállítása után az emulziórészecskéket, vízmolekula-részecskéket vagy más részecskéket a rendszerben a burkolat mozgásához hasonlóan viszonylag statikus állapotban rögzítik, így ezeknek a molekuláknak (vagy részecskéknek) a mobilitása gyengül és a vízmolekula viszkozitása csökken. rendszer növekszik. Ezért az ilyen típusú sűrítőszerek sűrítési hatékonysága, különösen a magas emulziótartalmú latexfestékeknél, sokkal jobb, mint a közönséges lúgban duzzadó sűrítőké, ezért széles körben használják latexfestékekben. A fő termék képviselője A típus TT-935.

(5) Asszociatív poliuretán (vagy poliéter) sűrítő és kiegyenlítő szer:

Általában a sűrítők nagyon nagy molekulatömegűek (például cellulóz és akrilsav), és molekulaláncaikat vizes oldatban nyújtják, hogy növeljék a rendszer viszkozitását. A poliuretán (vagy poliéter) molekulatömege nagyon kicsi, és főként a lipofil szegmens van der Waals erejének molekulák közötti kölcsönhatása révén hoz létre asszociációt, de ez az asszociációs erő gyenge, és bizonyos esetekben létrejöhet az asszociáció. külső erő. Az elválasztás, ezáltal a viszkozitás csökkentése elősegíti a bevonófólia kiegyenlítését, így kiegyenlítő szerepet tölthet be. Ha a nyíróerő megszűnik, az gyorsan újraindulhat, és a rendszer viszkozitása nő. Ez a jelenség előnyös a viszkozitás csökkentésében és a kiegyenlítés növelésében az építés során; és a nyíróerő elvesztése után a viszkozitás azonnal helyreáll a bevonófilm vastagságának növelése érdekében. A gyakorlati alkalmazásokban jobban aggódunk az ilyen asszociatív sűrítőszerek polimer emulziókra gyakorolt ​​​​sűrítő hatása miatt. A fő polimer latex részecskék is részt vesznek a rendszer összekapcsolásában, így ez a fajta sűrítő és kiegyenlítő szer kritikus koncentrációja alatt is jó sűrítő (vagy kiegyenlítő) hatást fejt ki; amikor az ilyen típusú sűrítő- és kiegyenlítőszer koncentrációja Ha a tiszta vízben meghaladja a kritikus koncentrációját, akkor magától asszociációkat tud létrehozni, és a viszkozitása gyorsan emelkedik. Ezért, ha ez a fajta sűrítő- és kiegyenlítőszer kisebb, mint a kritikus koncentrációja, mivel a latex részecskék részt vesznek a részleges asszociációban, minél kisebb az emulzió szemcsemérete, annál erősebb az asszociáció, és a viszkozitása az emulzió növekedésével nő. emulzió mennyisége. Ezenkívül egyes diszpergálószerek (vagy akrilsűrítők) hidrofób szerkezeteket tartalmaznak, és hidrofób csoportjaik kölcsönhatásba lépnek a poliuretánéval, így a rendszer egy nagy hálózati struktúrát alkot, ami elősegíti a sűrűsödést.

2. Különböző sűrítőszerek hatása a latexfesték vízleválasztási ellenállására

A vizes bázisú festékek összetételének tervezésében nagyon fontos láncszem a sűrítőszerek alkalmazása, amely a latexfestékek számos tulajdonságához kapcsolódik, mint például a felépítés, a színképzés, a tárolás és a megjelenés. Itt a sűrítőszerek használatának a latexfesték tárolására gyakorolt ​​hatására összpontosítunk. A fenti bevezetőből tudhatjuk, hogy a bentonit és a polikarboxilátok: sűrítőanyagok főként egyes speciális bevonatoknál használatosak, amelyekről itt nem lesz szó. Főleg a leggyakrabban használt cellulóz-, lúgos duzzadású és poliuretán (vagy poliéter) sűrítőszerekről fogunk beszélni, önmagukban és kombinációban is, amelyek befolyásolják a latexfestékek vízleválasztási ellenállását.

Bár a hidroxi-etil-cellulózzal végzett sűrítés önmagában komolyabb a vízelválasztásnál, könnyen egyenletesen keverhető. A lúgos duzzadó sűrítés egyszeri használatánál nincs vízválás és csapadék, viszont a sűrítés után komoly sűrűsödés lép fel. Poliuretán sűrítés egyszeri alkalmazása, bár vízleválasztás és utósűrítés A sűrítés nem komoly, de az általa képződött csapadék viszonylag kemény és nehezen keverhető. És elfogadja a hidroxi-etil-cellulózt és a lúgban duzzadó sűrítő vegyületet, nincs utósűrűsödés, nincs kemény csapadék, könnyen keverhető, de van benne kis mennyiségű víz is. Ha azonban hidroxi-etil-cellulózt és poliuretánt használnak a sűrítéshez, akkor a vízelválasztás a legsúlyosabb, de nincs kemény csapadék. A lúgosan duzzadó sűrítőt és a poliuretánt együtt alkalmazzák, bár a vízleválasztás alapvetően nem vízleválasztás, hanem sűrítés után, és az alján lévő üledék nehezen keverhető egyenletesen. Az utolsó pedig kis mennyiségű hidroxi-etil-cellulózt használ lúgos duzzasztással és poliuretán sűrítéssel, hogy egyenletes állapotú legyen csapadék és vízleválasztás nélkül. Látható, hogy az erős hidrofób hatású tiszta akril emulziós rendszerben komolyabb a vizes fázis sűrítése hidrofil hidroxietil-cellulózzal, de könnyen egyenletesen keverhető. A hidrofób lúgos duzzadás és a poliuretán (vagy vegyületük) sűrítésének egyszeri alkalmazása, bár a vízelválasztási teljesítmény jobb, de mindkettő utána sűrűsödik, és ha van csapadék, kemény csapadéknak nevezik, amelyet nehéz egyenletesen keverni. A cellulóz és poliuretán összetételű sűrítés alkalmazása a hidrofil és lipofil értékek legnagyobb eltérése miatt a legkomolyabb vízleválasztást és kicsapódást eredményezi, de az üledék lágy és könnyen keverhető. Az utolsó formula rendelkezik a legjobb vízelválasztási teljesítménnyel a hidrofil és lipofil közötti jobb egyensúlynak köszönhetően. Természetesen a tényleges formulatervezési folyamat során figyelembe kell venni az emulziók, valamint a nedvesítő és diszpergáló szerek típusait, valamint ezek hidrofil és lipofil értékét is. Csak akkor lehet a rendszer termodinamikai egyensúlyi állapotba és jó vízállósággal, ha elérik a jó egyensúlyt.

A sűrítőrendszerben a vizes fázis sűrűsödése esetenként az olajfázis viszkozitásának növekedésével jár együtt. Például általában úgy gondoljuk, hogy a cellulóz sűrítők sűrítik a vizes fázist, de a cellulóz eloszlik a vizes fázisban