1. Inleiding
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) is een in water oplosbaar polymeer dat veel wordt gebruikt in coatings, bouwmaterialen, farmaceutische producten en andere gebieden. In de coatingindustrie wordt HPMC niet alleen gebruikt als verdikkingsmiddel, stabilisator en filmvormer, maar ook als zeer efficiënt dispergeermiddel. De belangrijkste functies in coatings zijn onder meer het verbeteren van de stabiliteit van coatings, het verbeteren van de reologie, het verbeteren van de constructieprestaties en de kwaliteit van de uiteindelijke coating.
2. Structurele kenmerken van HPMC
De moleculaire structuur van HPMC bestaat uit een celluloseskelet en hydroxypropyl- en methylsubstituenten. De speciale structuur geeft HPMC oplosbaarheid in water en het vermogen om een visco-elastische oplossing te vormen in waterige oplossing. HPMC interageert met oplosmiddelmoleculen via waterstofbinding en van der Waals-krachten, waardoor het in water oplost en een stabiel dispersiesysteem vormt.
Het molecuulgewicht en de substitutiegraad (DS) van HPMC beïnvloeden de oplosbaarheid en viscositeit ervan. In het algemeen verhogen een hoger molecuulgewicht en een hogere substitutiegraad de viscositeit en de oplostijd van HPMC. Deze eigenschappen zijn cruciaal voor de functie van HPMC als dispergeermiddel voor coatings.
3. De rol van HPMC in coatings
3.1 Verbetering van de dispergeerbaarheid van pigmenten
HPMC wordt voornamelijk gebruikt om de dispergeerbaarheid van pigmenten in coatings te verbeteren. In het productieproces van coatings is de agglomeratie van pigmentdeeltjes een veelvoorkomend probleem, wat leidt tot ongelijkmatige en onstabiele coatings, waardoor de glans en kleuruniformiteit van de coating worden aangetast. HPMC-dispergeermiddelen spelen een rol bij de volgende aspecten:
Elektrostatische afstoting: De oplossing die wordt gevormd door het oplossen van HPMC in water heeft een hoge oppervlakteactiviteit en kan worden geadsorbeerd op het oppervlak van pigmentdeeltjes om ze geladen te maken. Deze elektrostatische afstoting scheidt de pigmentdeeltjes van elkaar en vermindert de agglomeratie.
Sterisch hindereffect: De polymeerketen van HPMC kan een beschermende laag op het oppervlak van pigmentdeeltjes vormen, de ruimtelijke afstand tussen deeltjes vergroten en zo de wederzijdse aantrekking en agglomeratie tussen deeltjes remmen.
Stabilisatie-effect: HPMC combineert met watermoleculen via waterstofbruggen om een stabiel oplossingssysteem te vormen, voorkomt dat pigmentdeeltjes zich in het systeem nestelen en verbetert de stabiliteit van de coating.
3.2 Verbetering van de reologie
Een andere belangrijke functie van HPMC is het verbeteren van de reologie van coatings, dat wil zeggen de vloei- en vervormingseigenschappen van coatings. De goede reologische eigenschappen van de coating zorgen voor een goede smeerbaarheid en egalisatie tijdens het constructieproces, waardoor een uniforme coatingfilm ontstaat. HPMC beïnvloedt de reologische eigenschappen van de coating via de volgende mechanismen:
Visco-elasticiteitsverbetering: De polymeerketennetwerkstructuur gevormd door HPMC in water geeft de oplossing een zekere visco-elasticiteit. Deze visco-elasticiteit kan het vloeigedrag van de coating aanpassen, zodat deze bij het borstelen een passende viscositeit heeft, waardoor uitzakken en druipen wordt verminderd.
Afschuifverdunning: HPMC-oplossingen vertonen doorgaans afschuifverdunningseigenschappen, dat wil zeggen dat ze een hogere viscositeit hebben bij lage afschuifsnelheden en een lagere viscositeit bij hoge afschuifsnelheden. Deze eigenschap zorgt ervoor dat de coating een betere stabiliteit heeft in statische toestand en gemakkelijk te verspreiden is tijdens de constructie.
Thixotropie: Sommige HPMC-oplossingen vertonen ook thixotropie, dat wil zeggen dat de viscositeit in rust wordt hersteld, wat vooral belangrijk is om het uitzakken en druipen van de coating te verminderen.
3.3 Verbetering van de coatingprestaties
HPMC heeft niet alleen een belangrijke invloed op de prestaties van de coating tijdens de constructie, maar verbetert ook aanzienlijk de kwaliteit van de uiteindelijke coating. HPMC verbetert de prestaties van coatings op de volgende aspecten:
Vlakheid van de coating: HPMC verbetert de reologie van de coating, verbetert de smeerbaarheid en egalisatie van de coating en maakt de coating gladder en uniformer.
Waterbestendigheid en weerbestendigheid: HPMC vormt een dichte netwerkstructuur in de coating, waardoor de waterbestendigheid en het antiverouderingsvermogen van de coating toenemen en de weerbestendigheid van de coating verbetert.
Hechting: HPMC verbetert de hechting van de coating, zodat de coating steviger aan het oppervlak van het substraat kan worden bevestigd en verbetert de duurzaamheid van de coating.
4. Toepassingsvoorbeelden van HPMC
4.1 Architecturale coatings
In architecturale coatings wordt HPMC gebruikt om de dispersie van pigmenten en de reologie van coatings te verbeteren, vooral voor coatings op waterbasis. HPMC verbetert de stabiliteit en constructieprestaties van de coating, zodat de coating een betere egalisatie en hechting op de muur heeft en voorkomt dat de film doorzakt en een ongelijkmatige coating krijgt.
4.2 Industriële coatings
HPMC wordt ook veel gebruikt in industriële coatings. Het verbetert niet alleen de dispergeerbaarheid van pigmenten, maar verbetert ook de constructieprestaties van coatings, waardoor de coatingfilm beter hecht aan metaal, plastic en andere substraten, en de gevormde coatingfilm duurzamer wordt.
4.3 Overige coatings
HPMC wordt ook gebruikt in verschillende speciale coatings, zoals brandvertragende coatings, anticorrosiecoatings, enz. Zijn rol in deze coatings is voornamelijk het verbeteren van de stabiliteit van de coatings en de prestaties van de coatingfilm, zodat de coatings goede prestaties leveren in diverse complexe omgevingen.
Als dispergeermiddel voor coatings speelt HPMC een belangrijke rol bij het verbeteren van de dispergeerbaarheid van pigmenten, het verbeteren van de reologie van coatings en het verbeteren van de prestaties van coatingfilms. Door zijn unieke structuur en functie biedt het een breed scala aan toepassingsmogelijkheden in de coatingindustrie. Met de ontwikkeling van coatingtechnologie zal de toepassing van HPMC zich blijven uitbreiden, waardoor er meer mogelijkheden ontstaan voor de verbetering en innovatie van coatingprestaties.
Posttijd: 25 juni 2024