1. Jenis pengental dan mekanisme pengental
(1) Pengental anorganik:
Pengental anorganik dalam sistem berbasis air sebagian besar berupa tanah liat. Seperti: bentonit. Kaolin dan tanah diatom (komponen utamanya adalah SiO2, yang memiliki struktur berpori) kadang-kadang digunakan sebagai pengental tambahan untuk sistem pengental karena sifat suspensinya. Bentonit lebih banyak digunakan karena kemampuan mengembangnya air yang tinggi. Bentonit (Bentonit), juga dikenal sebagai bentonit, bentonit, dll., Mineral utama bentonit adalah montmorillonit yang mengandung sejumlah kecil mineral aluminosilikat hidrat logam alkali dan alkali tanah, yang termasuk dalam golongan aluminosilikat, rumus kimia umumnya adalah : (Na ,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6•nH2O. Kinerja muai bentonit dinyatakan dengan kapasitas muai, yaitu volume bentonit setelah mengembang dalam larutan asam klorida encer disebut kapasitas muai, dinyatakan dalam ml/gram. Setelah pengental bentonit menyerap air dan mengembang, volumenya bisa mencapai beberapa kali atau sepuluh kali lipat dari sebelum menyerap air, sehingga memiliki suspensi yang baik, dan karena merupakan bubuk dengan ukuran partikel yang lebih halus, berbeda dengan bubuk lain pada pelapisnya. sistem. Tubuh memiliki kemampuan bercampur yang baik. Selain itu, saat memproduksi suspensi, dapat menggerakkan bubuk lain untuk menghasilkan efek anti stratifikasi tertentu, sehingga sangat membantu untuk meningkatkan stabilitas penyimpanan sistem.
Namun banyak bentonit berbahan dasar natrium yang diubah dari bentonit berbahan dasar kalsium melalui konversi natrium. Pada saat natriumisasi yang sama, sejumlah besar ion positif seperti ion kalsium dan ion natrium akan diproduksi. Jika kandungan kation ini dalam sistem terlalu tinggi, maka sejumlah besar netralisasi muatan akan dihasilkan pada muatan negatif pada permukaan emulsi, sehingga sampai batas tertentu, Hal ini dapat menyebabkan efek samping seperti pembengkakan dan flokulasi. emulsi. Di sisi lain, ion kalsium ini juga akan memiliki efek samping pada dispersan garam natrium (atau dispersan polifosfat), menyebabkan dispersan ini mengendap dalam sistem pelapisan, yang pada akhirnya menyebabkan hilangnya dispersi, membuat lapisan semakin tebal, semakin tebal atau bahkan. lebih tebal. Terjadi hujan lebat dan flokulasi. Selain itu, efek pengentalan bentonit terutama mengandalkan bubuk untuk menyerap air dan mengembang untuk menghasilkan suspensi, sehingga akan membawa efek tiksotropik yang kuat pada sistem pelapisan, yang sangat tidak menguntungkan untuk pelapis yang memerlukan efek perataan yang baik. Oleh karena itu, pengental anorganik bentonit jarang digunakan pada cat lateks, dan hanya sedikit yang digunakan sebagai pengental pada cat lateks mutu rendah atau cat lateks yang disikat. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, beberapa data menunjukkan bahwa BENTONE®LT dari Hemmings. hektorit yang dimodifikasi dan dimurnikan secara organik memiliki efek anti-sedimentasi dan atomisasi yang baik bila diterapkan pada sistem penyemprotan tanpa udara cat lateks.
(2) Selulosa eter:
Selulosa eter adalah polimer tinggi alami yang dibentuk oleh kondensasi β-glukosa. Dengan menggunakan karakteristik gugus hidroksil pada cincin glukosil, selulosa dapat mengalami berbagai reaksi menghasilkan serangkaian turunan. Diantaranya diperoleh reaksi esterifikasi dan eterifikasi. Turunan selulosa ester atau selulosa eter merupakan turunan selulosa yang paling penting. Produk yang umum digunakan adalah karboksimetil selulosa,hidroksietil selulosa, metil selulosa, hidroksipropil metil selulosa dan sebagainya. Karena karboksimetil selulosa mengandung ion natrium yang mudah larut dalam air, ketahanan airnya buruk, dan jumlah substituen pada rantai utamanya sedikit, sehingga mudah terurai oleh korosi bakteri, sehingga mengurangi viskositas larutan berair dan membuatnya. bau, dll. Fenomena, jarang digunakan pada cat lateks, umumnya digunakan pada cat dan dempul lem polivinil alkohol bermutu rendah. Laju pelarutan metilselulosa dalam air umumnya sedikit lebih rendah dibandingkan hidroksietilselulosa. Selain itu, mungkin terdapat sedikit bahan yang tidak larut selama proses pelarutan, yang akan mempengaruhi tampilan dan nuansa lapisan film, sehingga jarang digunakan pada cat lateks. Namun, tegangan permukaan larutan metil berair sedikit lebih rendah dibandingkan larutan berair selulosa lainnya, sehingga merupakan pengental selulosa yang baik untuk digunakan dalam dempul. Hidroksipropil metilselulosa juga merupakan pengental selulosa yang banyak digunakan di bidang dempul, dan sekarang terutama digunakan pada dempul berbahan dasar semen atau kapur-kalsium (atau bahan pengikat anorganik lainnya). Hidroksietil selulosa banyak digunakan dalam sistem cat lateks karena kelarutannya yang baik dalam air dan retensi air. Dibandingkan dengan selulosa lainnya, pengaruhnya terhadap kinerja lapisan film lebih kecil. Keunggulan hidroksietil selulosa antara lain efisiensi pemompaan yang tinggi, kompatibilitas yang baik, stabilitas penyimpanan yang baik, dan stabilitas pH serta viskositas yang baik. Kerugiannya adalah fluiditas perataan yang buruk dan ketahanan terhadap percikan yang buruk. Untuk memperbaiki kekurangan tersebut, modifikasi hidrofobik telah muncul. Hidroksietilselulosa (HMHEC) terkait seks seperti NatrosolPlus330, 331
(3) Polikarboksilat:
Dalam polikarboksilat ini, berat molekul tinggi merupakan pengental, dan berat molekul rendah merupakan pendispersi. Mereka terutama menyerap molekul air dalam rantai utama sistem, yang meningkatkan viskositas fase terdispersi; selain itu, mereka juga dapat teradsorpsi pada permukaan partikel lateks untuk membentuk lapisan pelapis, yang meningkatkan ukuran partikel lateks, mengentalkan lapisan hidrasi lateks, dan meningkatkan viskositas fase internal lateks. Namun pengental jenis ini memiliki efisiensi pengentalan yang relatif rendah, sehingga secara bertahap dihilangkan dalam aplikasi pelapisan. Sekarang pengental jenis ini terutama digunakan dalam pengentalan pasta warna, karena berat molekulnya relatif besar, sehingga membantu dispersibilitas dan stabilitas penyimpanan pasta warna.
(4) Pengental yang dapat mengembang secara alkali:
Ada dua jenis utama pengental yang dapat mengembang dengan alkali: pengental yang dapat mengembang dengan alkali biasa dan pengental yang dapat mengembang dengan alkali asosiatif. Perbedaan terbesar di antara keduanya adalah perbedaan monomer terkait yang terkandung dalam rantai molekul utama. Pengental alkali-swellable asosiatif dikopolimerisasi dengan monomer asosiatif yang dapat saling menyerap dalam struktur rantai utama, sehingga setelah ionisasi dalam larutan berair, dapat terjadi adsorpsi intra-molekul atau antar-molekul, menyebabkan viskositas sistem meningkat dengan cepat.
A. Pengental alkali-swellable biasa:
Jenis perwakilan produk utama dari pengental alkali-swellable biasa adalah ASE-60. ASE-60 terutama mengadopsi kopolimerisasi asam metakrilat dan etil akrilat. Selama proses kopolimerisasi, asam metakrilat menyumbang sekitar 1/3 dari kandungan padatan, karena adanya gugus karboksil membuat rantai molekul memiliki derajat hidrofilisitas tertentu, dan menetralkan proses pembentukan garam. Karena tolakan muatan, rantai molekul melebar, yang meningkatkan viskositas sistem dan menghasilkan efek penebalan. Namun, terkadang berat molekul terlalu besar karena aksi zat pengikat silang. Selama proses perluasan rantai molekul, rantai molekul tidak terdispersi dengan baik dalam waktu singkat. Selama proses penyimpanan jangka panjang, rantai molekul secara bertahap diregangkan, yang menyebabkan viskositas pasca-pengentalan. Selain itu, karena terdapat sedikit monomer hidrofobik dalam rantai molekul pengental jenis ini, tidak mudah untuk menghasilkan kompleksasi hidrofobik antar molekul, terutama untuk melakukan adsorpsi timbal balik intramolekul, sehingga pengental jenis ini memiliki efisiensi pengentalan yang rendah, sehingga merupakan jarang digunakan sendiri. Ini terutama digunakan dalam kombinasi dengan pengental lainnya.
B. Pengental pembengkakan alkali tipe asosiasi (concord):
Pengental jenis ini sekarang memiliki banyak variasi karena pemilihan monomer asosiatif dan desain struktur molekul. Struktur rantai utamanya juga terutama terdiri dari asam metakrilat dan etil akrilat, dan monomer asosiatifnya seperti antena dalam strukturnya, tetapi distribusinya hanya sedikit. Monomer asosiatif seperti tentakel gurita inilah yang memainkan peran paling penting dalam efisiensi pengentalan pengental. Gugus karboksil dalam strukturnya dinetralkan dan membentuk garam, dan rantai molekulnya juga seperti pengental alkali biasa yang dapat membengkak. Terjadi tolakan muatan yang sama, sehingga rantai molekulnya terbuka. Monomer asosiatif di dalamnya juga mengembang seiring dengan rantai molekul, tetapi strukturnya mengandung rantai hidrofilik dan rantai hidrofobik, sehingga struktur misel besar yang mirip dengan surfaktan akan dihasilkan di dalam molekul atau antar molekul. Misel ini dihasilkan melalui adsorpsi timbal balik dari monomer asosiasi, dan beberapa monomer asosiasi saling menyerap melalui efek penghubung partikel emulsi (atau partikel lain). Setelah misel diproduksi, mereka mengikat partikel emulsi, partikel molekul air atau partikel lain dalam sistem dalam keadaan yang relatif statis seperti gerakan selungkup, sehingga mobilitas molekul (atau partikel) tersebut melemah dan viskositasnya. sistem meningkat. Oleh karena itu, efisiensi pengentalan pengental jenis ini, terutama pada cat lateks dengan kandungan emulsi tinggi, jauh lebih unggul dibandingkan pengental alkali-swellable biasa, sehingga banyak digunakan pada cat lateks. Perwakilan produk utama Tipenya adalah TT-935.
(5) Bahan pengental dan perata poliuretan (atau polieter):
Umumnya, pengental memiliki berat molekul yang sangat tinggi (seperti selulosa dan asam akrilat), dan rantai molekulnya diregangkan dalam larutan air untuk meningkatkan viskositas sistem. Berat molekul poliuretan (atau polieter) sangat kecil, dan terutama membentuk suatu asosiasi melalui interaksi gaya van der Waals dari segmen lipofilik antar molekul, tetapi gaya asosiasi ini lemah, dan asosiasi tersebut dapat dibuat dalam kondisi tertentu. kekuatan eksternal. Pemisahan, sehingga mengurangi viskositas, kondusif untuk meratakan lapisan film, sehingga dapat berperan sebagai bahan perata. Ketika gaya geser dihilangkan, asosiasi dapat dengan cepat dilanjutkan, dan viskositas sistem meningkat. Fenomena ini bermanfaat untuk mengurangi viskositas dan meningkatkan kerataan selama konstruksi; dan setelah gaya geser hilang, viskositas akan segera dikembalikan untuk meningkatkan ketebalan film pelapis. Dalam aplikasi praktis, kami lebih memperhatikan efek pengentalan pengental asosiatif pada emulsi polimer. Partikel lateks polimer utama juga berpartisipasi dalam asosiasi sistem, sehingga zat pengental dan perata semacam ini juga memiliki efek pengental (atau perataan) yang baik bila lebih rendah dari konsentrasi kritisnya; ketika konsentrasi bahan pengental dan perata semacam ini lebih tinggi dari konsentrasi kritisnya dalam air murni, ia dapat membentuk asosiasi dengan sendirinya, dan viskositasnya meningkat dengan cepat. Oleh karena itu, bila bahan pengental dan perata jenis ini lebih rendah dari konsentrasi kritisnya, karena partikel lateks ikut serta dalam asosiasi parsial, semakin kecil ukuran partikel emulsi, semakin kuat asosiasinya, dan viskositasnya akan meningkat seiring dengan peningkatan. jumlah emulsi. Selain itu, beberapa dispersan (atau pengental akrilik) mengandung struktur hidrofobik, dan gugus hidrofobiknya berinteraksi dengan gugus hidrofobik poliuretan, sehingga sistem tersebut membentuk struktur jaringan besar, yang kondusif untuk pengentalan.
2. Pengaruh pengental yang berbeda terhadap ketahanan cat lateks terhadap pemisahan air
Dalam desain formulasi cat berbahan dasar air, penggunaan pengental merupakan mata rantai yang sangat penting, yang berkaitan dengan banyak sifat cat lateks, seperti konstruksi, perkembangan warna, penyimpanan dan penampilan. Di sini kami fokus pada dampak penggunaan pengental terhadap penyimpanan cat lateks. Dari pendahuluan di atas, kita dapat mengetahui bahwa bentonit dan polikarboksilat: pengental terutama digunakan pada beberapa lapisan khusus, yang tidak akan dibahas di sini. Kami terutama akan membahas selulosa, pembengkakan alkali, dan pengental poliuretan (atau polieter) yang paling umum digunakan, baik secara tunggal maupun kombinasi, mempengaruhi ketahanan pemisahan air pada cat lateks.
Meskipun pengentalan dengan hidroksietil selulosa saja lebih serius dalam pemisahan air, namun mudah untuk diaduk secara merata. Penebalan pembengkakan alkali penggunaan tunggal tidak memiliki pemisahan air dan pengendapan tetapi penebalan yang serius setelah penebalan. Pengental poliuretan sekali pakai, meskipun pemisahan air dan pasca pengentalan Pengentalannya tidak serius, namun endapan yang dihasilkan relatif keras dan sulit diaduk. Dan itu mengadopsi senyawa pengental pembengkakan hidroksietil selulosa dan alkali, tidak ada pasca-pengentalan, tidak ada pengendapan keras, mudah diaduk, tetapi ada juga sedikit air. Namun, ketika hidroksietil selulosa dan poliuretan digunakan untuk mengental, pemisahan air adalah yang paling serius, tetapi tidak terjadi pengendapan yang keras. Pengental alkali-swellable dan poliuretan digunakan bersama-sama, meskipun pemisahan air pada dasarnya tidak ada pemisahan air, tetapi setelah mengental, dan sedimen di bagian bawah sulit untuk diaduk secara merata. Dan yang terakhir menggunakan sejumlah kecil hidroksietil selulosa dengan pembengkakan alkali dan pengentalan poliuretan agar memiliki keadaan seragam tanpa pengendapan dan pemisahan air. Terlihat bahwa pada sistem emulsi akrilik murni dengan hidrofobisitas kuat, pengentalan fasa air dengan hidrofilik hidroksietil selulosa lebih serius, namun dapat dengan mudah diaduk secara merata. Penggunaan tunggal pembengkakan alkali hidrofobik dan pengentalan poliuretan (atau senyawanya), meskipun kinerja pemisahan anti-air lebih baik, tetapi keduanya mengental setelahnya, dan jika ada pengendapan disebut pengendapan keras, yang sulit diaduk secara merata. Penggunaan pengental senyawa selulosa dan poliuretan, karena perbedaan nilai hidrofilik dan lipofilik yang paling jauh, menghasilkan pemisahan air dan pengendapan yang paling serius, namun sedimennya lunak dan mudah diaduk. Formula terakhir memiliki kinerja anti pemisahan air terbaik karena keseimbangan yang lebih baik antara hidrofilik dan lipofilik. Tentu saja, dalam proses desain formula sebenarnya, jenis emulsi dan bahan pembasah dan pendispersi serta nilai hidrofilik dan lipofiliknya juga harus dipertimbangkan. Hanya ketika mereka mencapai keseimbangan yang baik, sistem dapat berada dalam keadaan kesetimbangan termodinamika dan memiliki ketahanan air yang baik.
Pada sistem pengental, pengentalan fasa air kadang-kadang disertai dengan peningkatan viskositas fasa minyak. Misalnya, kita secara umum percaya bahwa pengental selulosa mengentalkan fase air, namun selulosa didistribusikan dalam fase air.
Waktu posting: 29 Des-2022