Addensanti per vernici a base acqua

1. Tipi di addensanti e meccanismi di addensamento

(1) Addensante inorganico:

Gli addensanti inorganici nei sistemi a base acqua sono principalmente argille. Come ad esempio: bentonite. Il caolino e la farina fossile (il componente principale è SiO2, che ha una struttura porosa) sono talvolta utilizzati come addensanti ausiliari per i sistemi di addensamento a causa delle loro proprietà di sospensione. La bentonite è più ampiamente utilizzata a causa della sua elevata rigonfiabilità in acqua. Bentonite (Bentonite), nota anche come bentonite, bentonite, ecc., il minerale principale della bentonite è la montmorillonite contenente una piccola quantità di minerali di alluminosilicato idrato di metalli alcalini e alcalino terrosi, appartenenti al gruppo degli alluminosilicati, la sua formula chimica generale è: (Na ,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6•nH2O. La prestazione di espansione della bentonite è espressa dalla capacità di espansione, ovvero il volume di bentonite dopo il rigonfiamento in una soluzione diluita di acido cloridrico è chiamato capacità di espansione, espressa in ml/grammo. Dopo che l'addensante della bentonite assorbe l'acqua e si gonfia, il volume può raggiungere diverse volte o dieci volte quello prima di assorbire l'acqua, quindi ha una buona sospensione e poiché è una polvere con una dimensione delle particelle più fine, è diversa dalle altre polveri nel rivestimento sistema. Il corpo ha una buona miscibilità. Inoltre, mentre produce la sospensione, può spingere altre polveri a produrre un certo effetto anti-stratificazione, quindi è molto utile per migliorare la stabilità di stoccaggio del sistema.

Ma molte bentoniti a base di sodio vengono trasformate da bentonite a base di calcio attraverso la conversione del sodio. Contemporaneamente alla sodioizzazione, verrà prodotto un gran numero di ioni positivi come ioni calcio e ioni sodio. Se il contenuto di questi cationi nel sistema è troppo elevato, verrà generata una grande quantità di neutralizzazione della carica sulle cariche negative sulla superficie dell'emulsione, quindi in una certa misura potrebbe causare effetti collaterali come rigonfiamento e flocculazione di l'emulsione. D'altra parte, questi ioni calcio avranno anche effetti collaterali sul disperdente del sale di sodio (o sul disperdente polifosfato), provocando la precipitazione di questi disperdenti nel sistema di rivestimento, portando infine alla perdita di dispersione, rendendo il rivestimento più spesso, più spesso o addirittura più spesso. Si sono verificate forti precipitazioni e flocculazione. Inoltre, l'effetto addensante della bentonite si basa principalmente sulla polvere per assorbire acqua ed espandersi per produrre sospensione, quindi apporterà un forte effetto tissotropico al sistema di rivestimento, il che è molto sfavorevole per i rivestimenti che richiedono buoni effetti livellanti. Pertanto, gli addensanti inorganici di bentonite sono usati raramente nelle vernici al lattice e solo una piccola quantità viene utilizzata come addensante nelle vernici al lattice di bassa qualità o nelle vernici al lattice spazzolate. Tuttavia, negli ultimi anni, alcuni dati hanno dimostrato che BENTONE®LT. L'ectorite modificata e raffinata organicamente ha buoni effetti anti-sedimentazione e atomizzazione se applicata ai sistemi di spruzzatura airless di vernici al lattice.

(2) Etere di cellulosa:

L'etere di cellulosa è un alto polimero naturale formato dalla condensazione del β-glucosio. Utilizzando le caratteristiche del gruppo ossidrile nell'anello glucosilico, la cellulosa può subire varie reazioni per produrre una serie di derivati. Tra questi si ottengono reazioni di esterificazione ed eterificazione. I derivati ​​​​dell'estere di cellulosa o dell'etere di cellulosa sono i derivati ​​​​della cellulosa più importanti. I prodotti comunemente utilizzati sono la carbossimetilcellulosa,idrossietilcellulosa, metilcellulosa, idrossipropilmetilcellulosa e così via. Poiché la carbossimetilcellulosa contiene ioni sodio facilmente solubili in acqua, ha una scarsa resistenza all'acqua e il numero di sostituenti sulla sua catena principale è piccolo, quindi viene facilmente decomposta dalla corrosione batterica, riducendo la viscosità della soluzione acquosa e rendendola puzzolente, ecc. Fenomeno, usato raramente nella vernice al lattice, generalmente utilizzato nella vernice e nello stucco con colla di alcol polivinilico di bassa qualità. La velocità di dissoluzione in acqua della metilcellulosa è generalmente leggermente inferiore a quella dell'idrossietilcellulosa. Inoltre, durante il processo di dissoluzione potrebbe esserci una piccola quantità di materia insolubile, che influenzerà l'aspetto e la sensazione al tatto della pellicola di rivestimento, quindi viene utilizzata raramente nella vernice al lattice. Tuttavia, la tensione superficiale della soluzione acquosa di metile è leggermente inferiore a quella di altre soluzioni acquose di cellulosa, quindi è un buon addensante per cellulosa utilizzato nello stucco. Anche l'idrossipropilmetilcellulosa è un addensante della cellulosa ampiamente utilizzato nel campo degli stucchi, e viene oggi utilizzato principalmente negli stucchi a base cementizia o calce-calcica (o altri leganti inorganici). L'idrossietilcellulosa è ampiamente utilizzata nei sistemi di verniciatura al lattice grazie alla sua buona solubilità in acqua e ritenzione d'acqua. Rispetto ad altre cellulose, ha un effetto minore sulle prestazioni del film di rivestimento. I vantaggi dell'idrossietilcellulosa comprendono un'elevata efficienza di pompaggio, una buona compatibilità, una buona stabilità allo stoccaggio e una buona stabilità del pH e della viscosità. Gli svantaggi sono la scarsa fluidità del livellamento e la scarsa resistenza agli spruzzi. Per migliorare queste carenze, è apparsa la modifica idrofobica. Idrossietilcellulosa associata al sesso (HMHEC) come NatrosolPlus330, 331

(3) Policarbossilati:

In questo policarbossilato, l'alto peso molecolare è un addensante e il basso peso molecolare è un disperdente. Assorbono principalmente molecole d'acqua nella catena principale del sistema, il che aumenta la viscosità della fase dispersa; inoltre, possono anche essere adsorbiti sulla superficie delle particelle di lattice per formare uno strato di rivestimento, che aumenta la dimensione delle particelle del lattice, ispessisce lo strato di idratazione del lattice e aumenta la viscosità della fase interna del lattice. Tuttavia, questo tipo di addensante ha un'efficienza addensante relativamente bassa, quindi viene gradualmente eliminato nelle applicazioni di rivestimento. Ora questo tipo di addensante viene utilizzato principalmente per addensare la pasta colorata, poiché il suo peso molecolare è relativamente elevato, quindi è utile per la disperdibilità e la stabilità allo stoccaggio della pasta colorata.

(4) Addensante rigonfiabile alcalino:

Esistono due tipi principali di addensanti rigonfiabili alcali: addensanti rigonfiabili alcali ordinari e addensanti rigonfiabili alcali associativi. La più grande differenza tra loro è la differenza nei monomeri associati contenuti nella catena molecolare principale. Gli addensanti associativi rigonfiabili alcalini sono copolimerizzati con monomeri associativi che possono adsorbirsi a vicenda nella struttura della catena principale, quindi dopo la ionizzazione in soluzione acquosa, può verificarsi un adsorbimento intramolecolare o intermolecolare, causando un rapido aumento della viscosità del sistema.

UN. Addensante ordinario alcali-rigonfiabile:

Il principale tipo rappresentativo del prodotto di normale addensante rigonfiabile alcalino è ASE-60. ASE-60 adotta principalmente la copolimerizzazione di acido metacrilico ed etilacrilato. Durante il processo di copolimerizzazione, l'acido metacrilico rappresenta circa 1/3 del contenuto solido, perché la presenza di gruppi carbossilici conferisce alla catena molecolare un certo grado di idrofilicità e neutralizza il processo di formazione del sale. A causa della repulsione delle cariche, le catene molecolari si espandono, il che aumenta la viscosità del sistema e produce un effetto addensante. Tuttavia, a volte il peso molecolare è troppo elevato a causa dell'azione dell'agente reticolante. Durante il processo di espansione della catena molecolare, la catena molecolare non viene dispersa bene in un breve periodo di tempo. Durante il processo di conservazione a lungo termine, la catena molecolare viene gradualmente allungata, il che porta ad un post-addensamento della viscosità. Inoltre, poiché ci sono pochi monomeri idrofobici nella catena molecolare di questo tipo di addensante, non è facile generare una complessazione idrofobica tra le molecole, principalmente per effettuare un mutuo adsorbimento intramolecolare, quindi questo tipo di addensante ha una bassa efficienza di addensamento, quindi è usato raramente da solo. Viene utilizzato principalmente in combinazione con altri addensanti.

B. Addensante rigonfiante alcalino di tipo associativo (concord):

Questo tipo di addensante ha ora molte varietà a causa della selezione di monomeri associativi e della progettazione della struttura molecolare. Anche la sua struttura a catena principale è composta principalmente da acido metacrilico ed etil acrilato, e i monomeri associativi sono come antenne nella struttura, ma solo una piccola quantità di distribuzione. Sono questi monomeri associativi come i tentacoli di polpo che svolgono il ruolo più importante nell'efficienza dell'addensante. Il gruppo carbossilico nella struttura viene neutralizzato e forma sale, e anche la catena molecolare è come un normale addensante rigonfiabile alcalino. Si verifica la stessa repulsione di carica, per cui la catena molecolare si dispiega. Anche il monomero associativo in esso contenuto si espande con la catena molecolare, ma la sua struttura contiene sia catene idrofile che catene idrofobiche, quindi nella molecola o tra le molecole verrà generata una grande struttura micellare simile ai tensioattivi. Queste micelle sono prodotte dal mutuo adsorbimento di monomeri di associazione e alcuni monomeri di associazione si adsorbono a vicenda attraverso l'effetto ponte delle particelle di emulsione (o altre particelle). Dopo che le micelle sono state prodotte, fissano le particelle dell'emulsione, le particelle di molecole d'acqua o altre particelle nel sistema in uno stato relativamente statico proprio come il movimento del recinto, in modo che la mobilità di queste molecole (o particelle) sia indebolita e la viscosità del il sistema aumenta. Pertanto, l'efficienza addensante di questo tipo di addensante, specialmente nelle vernici al lattice con alto contenuto di emulsione, è di gran lunga superiore a quella dei normali addensanti rigonfiabili alcalini, quindi è ampiamente utilizzato nelle vernici al lattice. Il principale rappresentante del prodotto Il tipo è TT-935.

(5) Addensante e livellante poliuretanico associativo (o polietere):

Generalmente, gli addensanti hanno un peso molecolare molto elevato (come cellulosa e acido acrilico) e le loro catene molecolari sono allungate in soluzione acquosa per aumentare la viscosità del sistema. Il peso molecolare del poliuretano (o polietere) è molto piccolo e forma principalmente un'associazione attraverso l'interazione della forza di van der Waals del segmento lipofilo tra le molecole, ma questa forza di associazione è debole e l'associazione può essere effettuata in determinate condizioni. forza esterna. La separazione, riducendo così la viscosità, favorisce il livellamento del film di rivestimento, quindi può svolgere il ruolo di agente livellante. Quando la forza di taglio viene eliminata, può riprendere rapidamente l'associazione e la viscosità del sistema aumenta. Questo fenomeno è utile per ridurre la viscosità e aumentare il livellamento durante la costruzione; e una volta persa la forza di taglio, la viscosità verrà ripristinata immediatamente per aumentare lo spessore del film di rivestimento. Nelle applicazioni pratiche, siamo più preoccupati per l'effetto addensante di tali addensanti associativi sulle emulsioni polimeriche. All'associazione del sistema partecipano anche le principali particelle del lattice polimerico, per cui questo tipo di addensante e livellante ha un buon effetto addensante (o livellante) anche quando è inferiore alla sua concentrazione critica; quando la concentrazione di questo tipo di agente addensante e livellante è superiore alla sua concentrazione critica nell'acqua pura, può formare associazioni da sola e la viscosità aumenta rapidamente. Pertanto, quando questo tipo di agente addensante e livellante è inferiore alla sua concentrazione critica, poiché le particelle di lattice partecipano ad un'associazione parziale, minore è la dimensione delle particelle dell'emulsione, più forte è l'associazione, e la sua viscosità aumenterà con l'aumentare della concentrazione. quantità di emulsione. Inoltre, alcuni disperdenti (o addensanti acrilici) contengono strutture idrofobiche e i loro gruppi idrofobici interagiscono con quelli del poliuretano, in modo che il sistema formi una grande struttura a rete, che favorisce l'addensamento.

2. Effetti di diversi addensanti sulla resistenza alla separazione dell'acqua delle vernici al lattice

Nella progettazione della formulazione delle vernici a base acqua, l'uso degli addensanti è un anello molto importante, che è correlato a molte proprietà delle vernici al lattice, come la costruzione, lo sviluppo del colore, la conservazione e l'aspetto. Qui ci concentreremo sull'impatto dell'uso degli addensanti sullo stoccaggio della vernice al lattice. Dall'introduzione di cui sopra, possiamo sapere che bentonite e policarbossilati: gli addensanti sono utilizzati principalmente in alcuni rivestimenti speciali, che non verranno discussi qui. Discuteremo principalmente della cellulosa, del rigonfiamento alcalino e degli addensanti poliuretanici (o polietere) più comunemente usati che, da soli e in combinazione, influiscono sulla resistenza alla separazione dell'acqua delle vernici al lattice.

Sebbene l'addensamento con la sola idrossietilcellulosa sia più grave nella separazione dell'acqua, è facile mescolare in modo uniforme. L'uso singolo dell'ispessimento rigonfiante degli alcali non ha separazione e precipitazione dell'acqua ma un grave ispessimento dopo l'ispessimento. Uso singolo dell'ispessimento del poliuretano, sebbene separazione dell'acqua e post-addensamento L'ispessimento non è grave, ma il precipitato da esso prodotto è relativamente duro e difficile da agitare. E adotta idrossietilcellulosa e composto addensante rigonfiante alcalino, nessun post-addensamento, nessuna precipitazione dura, facile da mescolare, ma c'è anche una piccola quantità di acqua. Tuttavia, quando per addensare si utilizzano idrossietilcellulosa e poliuretano, la separazione dell'acqua è la più grave, ma non si verificano precipitazioni forti. L'addensante rigonfiabile alcalino e il poliuretano vengono utilizzati insieme, sebbene la separazione dell'acqua non sia sostanzialmente una separazione dell'acqua, ma dopo l'addensamento e il sedimento sul fondo è difficile da mescolare in modo uniforme. E l'ultimo utilizza una piccola quantità di idrossietilcellulosa con rigonfiamento alcalino e ispessimento del poliuretano per avere uno stato uniforme senza precipitazione e separazione dell'acqua. Si può vedere che nel sistema di emulsione acrilica pura con forte idrofobicità, è più serio addensare la fase acquosa con idrossietilcellulosa idrofila, ma può essere facilmente agitata in modo uniforme. L'uso singolo del rigonfiamento degli alcali idrofobici e dell'ispessimento del poliuretano (o del loro composto), sebbene le prestazioni anti-separazione dell'acqua siano migliori, ma entrambi si addensano successivamente e, se c'è precipitazione, si chiama precipitazione dura, che è difficile da mescolare uniformemente. L'uso dell'ispessimento di composti di cellulosa e poliuretano, a causa della massima differenza nei valori idrofili e lipofili, provoca la separazione e la precipitazione dell'acqua più gravi, ma il sedimento è morbido e facile da agitare. Quest'ultima formula ha le migliori prestazioni anti-separazione dell'acqua grazie a un migliore equilibrio tra idrofilo e lipofilo. Naturalmente, nell'effettivo processo di progettazione della formula, dovrebbero essere considerati anche i tipi di emulsioni e agenti bagnanti e disperdenti e i loro valori idrofili e lipofili. Solo quando raggiungono un buon equilibrio il sistema può trovarsi in uno stato di equilibrio termodinamico e avere una buona resistenza all'acqua.

Nel sistema di addensamento, l'ispessimento della fase acquosa è talvolta accompagnato dall'aumento della viscosità della fase oleosa. Ad esempio, generalmente riteniamo che gli addensanti della cellulosa addensano la fase acquosa, ma la cellulosa è distribuita nella fase acquosa