Су негізіндегі бояу қоюландырғыштары

1. Қоюландырғыштардың түрлері және қоюлау механизмі

(1) Бейорганикалық қоюлатқыш:

Су негізіндегі жүйелердегі бейорганикалық қоюлатқыштар негізінен саз болып табылады. Мысалы: бентонит. Каолин және диатомды топырақ (негізгі компоненті кеуекті құрылымы бар SiO2) суспензия қасиеттеріне байланысты кейде қоюландыру жүйелері үшін көмекші қоюлатқыш ретінде қолданылады. Бентонит судың жоғары ісінуіне байланысты кеңінен қолданылады. Бентонит (бентонит), бентонит, бентонит және т.б. деп те аталады, бентониттің негізгі минералы - алюмосиликаттар тобына жататын аз мөлшерде сілтілі және сілтілі жер металы сулы алюмосиликатты минералдары бар монтморилонит, оның жалпы химиялық формуласы: (Na). ,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6•nH2O. Бентониттің кеңею өнімділігі кеңею қабілетімен өрнектеледі, яғни сұйылтылған тұз қышқылы ерітіндісінде ісінуден кейінгі бентонит көлемі мл/граммен көрсетілген кеңейту қабілеті деп аталады. Бентонит қоюлатқышы суды сіңіріп, ісінгеннен кейін оның көлемі суды сіңіргенге дейінгіден бірнеше немесе он есе жетуі мүмкін, сондықтан оның жақсы суспензиясы бар және ол ұсақ бөлшектердің өлшемі бар ұнтақ болғандықтан, жабындағы басқа ұнтақтардан ерекшеленеді. жүйесі. Дене жақсы араласады. Сонымен қатар, суспензияны өндіру кезінде ол белгілі бір стратификацияға қарсы әсер ету үшін басқа ұнтақтарды қозғай алады, сондықтан жүйенің сақтау тұрақтылығын жақсарту өте пайдалы.

Бірақ натрий негізіндегі көптеген бентониттер кальций негізіндегі бентониттен натрий конверсиясы арқылы өзгереді. Натрийлену кезінде кальций иондары және натрий иондары сияқты оң иондардың көп саны пайда болады. Жүйедегі бұл катиондардың мөлшері тым жоғары болса, эмульсия бетіндегі теріс зарядтарда зарядты бейтараптандырудың үлкен мөлшері пайда болады, сондықтан белгілі бір дәрежеде ол ісіну және флокуляция сияқты жанама әсерлерді тудыруы мүмкін. эмульсия. Екінші жағынан, бұл кальций иондары натрий тұзының дисперсанттарына (немесе полифосфатты дисперсанттарға) жанама әсер етеді, бұл дисперстердің жабын жүйесінде тұнбаға түсуіне әкеліп соғады, сайып келгенде дисперсияның жоғалуына әкеледі, жабынды қалыңырақ, қалыңырақ немесе біркелкі етеді. қалыңырақ. Қатты жауын-шашын мен флокуляция орын алды. Сонымен қатар, бентониттің қалыңдататын әсері негізінен ұнтақтың суды сіңіріп, суспензия алу үшін кеңеюіне байланысты, сондықтан ол жабу жүйесіне күшті тиксотропты әсер әкеледі, бұл жақсы тегістеу әсерін қажет ететін жабындар үшін өте қолайсыз. Сондықтан бентониттік бейорганикалық қоюлатқыштар латекс бояуларында сирек қолданылады, ал аз ғана мөлшері төмен дәрежелі латекс бояуларында немесе щеткалы латекс бояуларында қоюландырғыш ретінде қолданылады. Дегенмен, соңғы жылдары кейбір деректер Хеммингстің BENTONE®LT. органикалық түрлендірілген және тазартылған гекторит латекс бояуын ауасыз бүрку жүйелеріне қолданғанда жақсы тұнбаға қарсы және тозаңдату әсерлеріне ие.

(2) целлюлоза эфирі:

Целлюлоза эфирі – β-глюкозаның конденсациялануынан түзілетін табиғи жоғары полимер. Глюкозильді сақинадағы гидроксил тобының сипаттамаларын пайдалана отырып, целлюлоза бірқатар туындылар алу үшін әртүрлі реакцияларға ұшырауы мүмкін. Олардың ішінде этерификация және эфирлену реакциялары алынады. Целлюлоза эфирі немесе целлюлоза эфирі туындылары ең маңызды целлюлоза туындылары болып табылады. Жиі қолданылатын өнімдер - карбоксиметил целлюлоза,гидроксиэтилцеллюлоза, метилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза және т.б. Карбоксиметилцеллюлозаның құрамында суда оңай еритін натрий иондары болғандықтан, оның суға төзімділігі нашар, ал оның негізгі тізбегіндегі алмастырғыштардың саны аз, сондықтан ол бактериялық коррозиямен оңай ыдырайды, сулы ерітіндінің тұтқырлығын төмендетеді және оны иіс және т.б. Феномен, латекс бояуында сирек қолданылады, әдетте төмен сапалы поливинил спиртті желім бояуында және замазкада қолданылады. Метилцеллюлозаның суда еру жылдамдығы әдетте гидроксиэтилцеллюлозаға қарағанда біршама төмен. Сонымен қатар, еріту процесінде ерімейтін заттардың аз мөлшері болуы мүмкін, бұл жабын пленкасының көрінісі мен сезіміне әсер етеді, сондықтан ол латекс бояуында сирек қолданылады. Дегенмен, метил сулы ерітіндісінің беттік керілуі басқа целлюлоза сулы ерітінділеріне қарағанда біршама төмен, сондықтан ол шпаклевкада қолданылатын жақсы целлюлоза қоюландырғыш болып табылады. Гидроксипропилметилцеллюлоза сонымен қатар шпаклевка саласында кеңінен қолданылатын целлюлоза қоюландырғыш болып табылады және қазір негізінен цемент негізіндегі немесе әк-кальций негізіндегі замазкаларда (немесе басқа бейорганикалық байланыстырғыштарда) қолданылады. Гидроксиэтил целлюлоза суда жақсы ерігіштігі мен суды ұстап тұруына байланысты латекс бояу жүйелерінде кеңінен қолданылады. Басқа целлюлозалармен салыстырғанда жабын пленкасының өнімділігіне аз әсер етеді. Гидроксиэтил целлюлозаның артықшылықтарына жоғары айдау тиімділігі, жақсы үйлесімділік, жақсы сақтау тұрақтылығы және тұтқырлықтың жақсы рН тұрақтылығы жатады. Кемшіліктері - төмен тегістеу сұйықтығы және нашар шашырауға төзімділік. Осы кемшіліктерді жақсарту үшін гидрофобты модификация пайда болды. NatrosolPlus330, 331 сияқты жыныспен байланысты гидроксиэтилцеллюлоза (HMHEC)

(3) Поликарбоксилаттар:

Бұл поликарбоксилатта жоғары молекулалық масса қоюландырғыш, ал төмен молекулалық салмақ диспергирлеуші ​​болып табылады. Олар негізінен жүйенің негізгі тізбегіндегі су молекулаларын адсорбциялайды, бұл дисперстік фазаның тұтқырлығын арттырады; бұдан басқа, олар сонымен қатар латекс бөлшектерінің бетіне жабын қабатын қалыптастыру үшін адсорбциялануы мүмкін, бұл латекстің бөлшектерінің өлшемін арттырады, латекстің гидратация қабатын қалыңдатады және латекстің ішкі фазасының тұтқырлығын арттырады. Дегенмен, қалыңдатқыштың бұл түрі салыстырмалы түрде төмен қоюландыру тиімділігіне ие, сондықтан ол жабын қолданбаларында біртіндеп жойылады. Енді қалыңдатқыштың бұл түрі негізінен түсті пастаны қоюлатуда қолданылады, өйткені оның молекулалық салмағы салыстырмалы түрде үлкен, сондықтан ол түсті пастаның дисперстілігі мен сақтау тұрақтылығына көмектеседі.

(4) Сілті ісінетін қоюлатқыш:

Сілтілі ісінетін қоюлатқыштардың екі негізгі түрі бар: кәдімгі сілтімен ісінетін қоюлатқыштар және ассоциативті сілтімен ісінетін қоюлатқыштар. Олардың арасындағы ең үлкен айырмашылық - негізгі молекулалық тізбектегі байланысты мономерлердің айырмашылығы. Ассоциативті сілті ісінетін қоюлатқыштар негізгі тізбек құрылымында бірін-бірі адсорбциялай алатын ассоциативті мономерлермен сополимерленеді, сондықтан сулы ерітіндіде ионданғаннан кейін молекулаішілік немесе молекула аралық адсорбция пайда болуы мүмкін, бұл жүйенің тұтқырлығының тез көтерілуіне әкеледі.

а. Кәдімгі сілті ісінетін қоюлатқыш:

Кәдімгі сілтімен ісінетін қоюлатқыштың негізгі өнім өкілі - ASE-60. ASE-60 негізінен метакрил қышқылы мен этилакрилаттың сополимерленуін қабылдайды. Сополимерлену процесі кезінде метакрил қышқылы қатты құрамның шамамен 1/3 бөлігін құрайды, өйткені карбоксил топтарының болуы молекулалық тізбекті белгілі дәрежеде гидрофильділікке ие етеді және тұз түзу процесін бейтараптайды. Зарядтардың итерілуіне байланысты молекулалық тізбектер кеңейеді, бұл жүйенің тұтқырлығын арттырады және қалыңдатқыш әсерін тудырады. Алайда, кейде молекулалық массасы айқас байланыстырушы агенттің әсерінен тым үлкен болады. Молекулярлық тізбектің кеңею процесі кезінде молекулалық тізбек қысқа уақыт ішінде жақсы дисперсті болмайды. Ұзақ мерзімді сақтау процесінде молекулалық тізбек бірте-бірте созылады, бұл тұтқырлықтың кейінгі қалыңдауына әкеледі. Сонымен қатар, мұндай қоюлатқыштың молекулалық тізбегінде гидрофобты мономерлер аз болғандықтан, молекулалар арасында гидрофобты комплекс түзу, негізінен, молекулаішілік өзара адсорбция жасау оңай емес, сондықтан қоюлатқыштың бұл түрінің қоюлану тиімділігі төмен, сондықтан ол сирек қолданылады. Ол негізінен басқа қоюландырғыштармен бірге қолданылады.

б. Ассоциация (конкорд) типті сілтілі ісінуді қоюландырғыш:

Ассоциативті мономерлерді таңдауға және молекулалық құрылымды жобалауға байланысты қалыңдатқыштың бұл түрі қазір көптеген сорттарға ие. Оның негізгі тізбек құрылымы да негізінен метакрил қышқылы мен этилакрилаттан тұрады, ал ассоциативті мономерлер құрылымында антенна тәрізді, бірақ таралу мөлшері аз. Дәл осы ассоциативті мономерлер сегізкөз шандырлары сияқты қоюландырғыштың қоюлану тиімділігінде маңызды рөл атқарады. Құрылымдағы карбоксил тобы бейтараптандырылған және тұз түзетін, ал молекулалық тізбек те қарапайым сілті ісінетін қоюландырғыш сияқты. Молекулярлық тізбектің ашылуы үшін бірдей зарядтың ығысуы жүреді. Ондағы ассоциативті мономер де молекулалық тізбекпен кеңейеді, бірақ оның құрылымында гидрофильді тізбектер де, гидрофобтық тізбектер де бар, сондықтан молекулада немесе молекулалар арасында беттік белсенді заттарға ұқсас үлкен мицеллярлық құрылым түзілетін болады. Бұл мицеллалар ассоциациялық мономерлердің өзара адсорбциясы арқылы түзіледі, ал кейбір ассоциациялық мономерлер эмульсия бөлшектерінің (немесе басқа бөлшектердің) көпірлік әсері арқылы бір-бірін адсорбциялайды. Мицеллалар пайда болғаннан кейін олар эмульсия бөлшектерін, су молекуласының бөлшектерін немесе басқа бөлшектерді жүйедегі қоршау қозғалысы сияқты салыстырмалы статикалық күйде бекітеді, осылайша бұл молекулалардың (немесе бөлшектердің) қозғалғыштығы әлсірейді және тұтқырлығы төмендейді. жүйесі артады. Сондықтан қоюлатқыштың бұл түрінің қоюландыру тиімділігі, әсіресе құрамында эмульсиясы жоғары латексті бояуда, кәдімгі сілтімен ісінетін қоюлатқыштардан әлдеқайда жоғары, сондықтан ол латекс бояуында кеңінен қолданылады. Негізгі өнім өкілі Түрі TT-935.

(5) Ассоциативті полиуретанды (немесе полиэфир) қалыңдатқыш және тегістейтін агент:

Әдетте, қоюлатқыштар өте жоғары молекулалық массаға ие (мысалы, целлюлоза және акрил қышқылы) және олардың молекулалық тізбектері жүйенің тұтқырлығын арттыру үшін сулы ерітіндіде созылады. Полиуретанның (немесе полиэфирдің) молекулалық массасы өте аз және ол негізінен молекулалар арасындағы липофильді сегменттің ван-дер-Ваальс күшінің өзара әрекеттесуі арқылы ассоциация құрайды, бірақ бұл ассоциация күші әлсіз, ал ассоциация белгілі бір жағдайларда жүзеге асырылуы мүмкін. сыртқы күш. Бөлу, осылайша тұтқырлықты төмендетеді, жабын пленкасының тегістелуіне қолайлы, сондықтан ол тегістеу агентінің рөлін атқара алады. Ығысу күші жойылған кезде, ол байланыстыруды тез қалпына келтіре алады және жүйенің тұтқырлығы жоғарылайды. Бұл құбылыс құрылыс кезінде тұтқырлықты азайту және нивелирлеуді арттыру үшін пайдалы; және ығысу күші жойылғаннан кейін жабын пленкасының қалыңдығын арттыру үшін тұтқырлық дереу қалпына келтіріледі. Практикалық қолдануда біз полимер эмульсияларына осындай ассоциативті қоюлатқыштардың қоюландыратын әсері туралы көбірек алаңдаймыз. Негізгі полимерлі латекс бөлшектері де жүйенің ассоциациясына қатысады, сондықтан қалыңдатқыш және нивелирлеуші ​​агенттің бұл түрі де оның сыни концентрациясынан төмен болған кезде жақсы қалыңдатқыш (немесе нивелирлеу) әсер етеді; қоюландыратын және тегістейтін агенттің концентрациясы таза судағы оның критикалық концентрациясынан жоғары болғанда, ол өздігінен ассоциациялар құра алады және тұтқырлық тез көтеріледі. Сондықтан мұндай қалыңдататын және нивелирлендіретін агент оның критикалық концентрациясынан төмен болған кезде, латекс бөлшектері жартылай ассоциацияға қатысатындықтан, эмульсияның бөлшектерінің мөлшері неғұрлым аз болса, соғұрлым біріктіру күшті болады және оның тұтқырлығы жоғарылаған сайын артады. эмульсия мөлшері. Сонымен қатар, кейбір дисперсенттер (немесе акрил қоюлатқыштар) құрамында гидрофобты құрылымдар бар және олардың гидрофобты топтары полиуретандылармен әрекеттеседі, осылайша жүйе қалыңдатуға қолайлы үлкен желілік құрылымды құрайды.

2. Латекс бояуының суды бөлуге төзімділігіне әртүрлі қоюлатқыштардың әсері

Су негізіндегі бояулардың композициялық дизайнында қоюландырғыштарды қолдану өте маңызды буын болып табылады, ол латекс бояуларының құрылысы, түсінің дамуы, сақталуы және сыртқы түрі сияқты көптеген қасиеттеріне байланысты. Мұнда біз қалыңдатқыштарды қолданудың латекс бояуын сақтауға әсеріне тоқталамыз. Жоғарыда келтірілген кіріспеден біз бентонит пен поликарбоксилаттардың: қоюландырғыштардың негізінен кейбір арнайы жабындарда қолданылатынын білуге ​​болады, олар мұнда талқыланбайды. Біз негізінен ең жиі қолданылатын целлюлозаны, сілті ісінуін және полиуретанды (немесе полиэфирді) қоюландырғыштарды жеке және біріктіріп, латекс бояуларының суды бөлуге төзімділігіне әсер ететінін талқылаймыз.

Бір ғана гидроксиэтил целлюлозамен қоюландыру суды бөлуде маңыздырақ болса да, оны біркелкі араластыру оңай. Сілтілі ісінуді қоюландырғышты бір рет қолданғанда судың бөлінуі және тұнбасы болмайды, бірақ қоюланғаннан кейін қатты қоюланады. Полиуретанды қоюландыруды бір рет қолдану, бірақ суды бөлу және қоюланудан кейінгі қоюлану Қалыңдату маңызды емес, бірақ одан пайда болатын тұнба салыстырмалы түрде қатты және араластыру қиын. Және ол гидроксиэтил целлюлозаны және сілтілі ісіну қоюландыратын қосылыстарды қабылдайды, қоюланудан кейінгі, қатты жауын-шашынсыз, араластыруға оңай, бірақ судың аз мөлшері де бар. Алайда, гидроксиэтил целлюлоза мен полиуретанды қоюлату үшін пайдаланған кезде судың бөлінуі ең ауыр болып табылады, бірақ қатты жауын-шашын болмайды. Суды бөлу негізінен судың бөлінуінсіз, бірақ қоюланғаннан кейін, ал түбіндегі шөгіндіні біркелкі араластыру қиын болғанымен, сілті ісінетін қоюландыру және полиуретан бірге қолданылады. Ал соңғысы жауын-шашынсыз және суды бөлусіз біркелкі күйге ие болу үшін сілті ісінуі және полиуретанды қоюлануы бар гидроксиэтил целлюлозаның аз мөлшерін пайдаланады. Күшті гидрофобтылығы бар таза акрил эмульсия жүйесінде су фазасын гидрофильді гидроксиэтил целлюлозамен қоюлату маңыздырақ екенін көруге болады, бірақ оны біркелкі оңай араластыруға болады. Гидрофобты сілтінің ісінуін және полиуретанды (немесе олардың қосындысын) қоюландыруды бір рет қолдану, суды бөлуге қарсы өнімділік жақсырақ болса да, бірақ екеуі де кейінірек қалыңдайды, егер жауын-шашын болса, біркелкі араластыру қиын қатты жауын-шашын деп аталады. Целлюлоза мен полиуретанды қоспаны қоюландыруды пайдалану, гидрофильді және липофильді мәндердегі ең үлкен айырмашылыққа байланысты, судың ең маңызды бөлінуіне және жауын-шашынға әкеледі, бірақ шөгінді жұмсақ және оңай араластырылады. Соңғы формула гидрофильді және липофильді арасындағы жақсы тепе-теңдіктің арқасында суды бөлуге қарсы ең жақсы өнімділікке ие. Әрине, нақты формуланы жобалау процесінде эмульсиялар мен ылғалдандыратын және дисперсті агенттердің түрлері және олардың гидрофильді және липофильді мәндері де ескерілуі керек. Олар жақсы тепе-теңдікке жеткенде ғана жүйе термодинамикалық тепе-теңдік күйінде болады және жақсы Суға төзімділікке ие болады.

Қоюлау жүйесінде су фазасының қоюлануы кейде мұнай фазасының тұтқырлығының жоғарылауымен бірге жүреді. Мысалы, біз целлюлоза қоюландырғыштары су фазасын қалыңдататынына сенеміз, бірақ целлюлоза су фазасында таралады.