1. Druhy zahusťovadiel a zahusťovací mechanizmus
(1) Anorganické zahusťovadlo:
Anorganické zahusťovadlá v systémoch na báze vody sú hlavne íly. Ako napríklad: bentonit. Kaolín a kremelina (hlavnou zložkou je SiO2, ktorý má poréznu štruktúru) sa niekedy používajú ako pomocné zahusťovadlá pre zahusťovacie systémy kvôli ich suspenzným vlastnostiam. Bentonit je rozšírenejší pre svoju vysokú napučiavaciu vodu. Bentonit (Bentonit), tiež známy ako bentonit, bentonit atď., Hlavným minerálom bentonitu je montmorillonit obsahujúci malé množstvo hlinitokremičitanových minerálov alkalických kovov a kovov alkalických zemín, patriacich do skupiny hlinitokremičitanov, jeho všeobecný chemický vzorec je: (Na ,Ca)(Al,Mg)6(Si4010)3(OH)6•nH20. Expanzná schopnosť bentonitu je vyjadrená expanznou kapacitou, to znamená, že objem bentonitu po napučaní v zriedenom roztoku kyseliny chlorovodíkovej sa nazýva expanzná kapacita, vyjadrená v ml/gram. Potom, čo bentonitové zahusťovadlo absorbuje vodu a nabobtná, objem môže dosiahnuť niekoľkonásobok alebo desaťnásobok objemu pred absorbovaním vody, takže má dobrú suspenziu a pretože ide o prášok s jemnejšou veľkosťou častíc, líši sa od iných práškov v nátere systému. Telo má dobrú miešateľnosť. Okrem toho pri výrobe suspenzie môže poháňať iné prášky, aby vytvorili určitý antistratifikačný účinok, takže je veľmi užitočné zlepšiť stabilitu systému pri skladovaní.
Mnohé bentonity na báze sodíka sa však transformujú z bentonitu na báze vápnika konverziou sodíka. Súčasne so sodíkovaním sa vytvorí veľké množstvo kladných iónov, ako sú ióny vápnika a sodíkové ióny. Ak je obsah týchto katiónov v systéme príliš vysoký, na negatívnych nábojoch na povrchu emulzie sa vytvorí veľké množstvo nábojovej neutralizácie, takže do určitej miery to môže spôsobiť vedľajšie účinky, ako je napučiavanie a flokulácia emulziu. Na druhej strane, tieto vápenaté ióny budú mať tiež vedľajšie účinky na dispergátor sodnej soli (alebo polyfosfátový dispergačný prostriedok), čo spôsobí, že sa tieto dispergačné činidlá vyzrážajú v náterovom systéme, čo prípadne vedie k strate disperzie, čím sa náter stáva silnejším, hrubším alebo dokonca hrubšie. Vyskytli sa silné zrážky a flokulácia. Okrem toho zahusťovací účinok bentonitu závisí hlavne od toho, že prášok absorbuje vodu a expanduje, aby vytvoril suspenziu, takže prinesie do náterového systému silný tixotropný účinok, čo je veľmi nepriaznivé pre nátery, ktoré vyžadujú dobré vyrovnávacie účinky. Preto sa bentonitové anorganické zahusťovadlá v latexových farbách používajú len zriedka a len malé množstvo sa používa ako zahusťovadlá v latexových farbách nízkej kvality alebo brúsených latexových farbách. V posledných rokoch však niektoré údaje ukázali, že Hemmingsov BENTONE®LT. organicky modifikovaný a rafinovaný hektorit má dobré anti-sedimentačné a atomizačné účinky pri aplikácii na latexové náterové systémy airless striekaním.
(2) Éter celulózy:
Éter celulózy je prírodný vysokomolekulárny polymér vytvorený kondenzáciou β-glukózy. Použitím charakteristík hydroxylovej skupiny v glukozylovom kruhu môže celulóza podstúpiť rôzne reakcie za vzniku série derivátov. Medzi nimi sa získajú esterifikačné a eterifikačné reakcie. Ester celulózy alebo deriváty éteru celulózy sú najdôležitejšie deriváty celulózy. Bežne používané produkty sú karboxymetylcelulóza,hydroxyetylcelulózametylcelulóza, hydroxypropylmetylcelulóza a tak ďalej. Pretože karboxymetylcelulóza obsahuje sodné ióny, ktoré sú ľahko rozpustné vo vode, má zlú odolnosť voči vode a počet substituentov na jej hlavnom reťazci je malý, takže sa ľahko rozkladá bakteriálnou koróziou, čím sa znižuje viskozita vodného roztoku. zapáchajúci atď. Fenomén, zriedka používaný v latexových farbách, všeobecne používaný v nízkokvalitných polyvinylalkoholových lepidlách a tmeloch. Rýchlosť rozpúšťania metylcelulózy vo vode je všeobecne o niečo nižšia ako rýchlosť rozpúšťania hydroxyetylcelulózy. Okrem toho môže byť počas procesu rozpúšťania malé množstvo nerozpustných látok, čo ovplyvní vzhľad a pocit z náterového filmu, takže sa v latexových farbách používa len zriedka. Povrchové napätie metylového vodného roztoku je však o niečo nižšie ako u iných vodných roztokov celulózy, takže ide o dobré zahusťovadlo celulózy používané v tmeloch. Hydroxypropylmetylcelulóza je tiež celulózové zahusťovadlo široko používané v oblasti tmelov a teraz sa používa hlavne v tmeloch na báze cementu alebo vápna a vápnika (alebo iných anorganických spojivách). Hydroxyetylcelulóza je široko používaná v latexových náterových systémoch, pretože má dobrú rozpustnosť vo vode a zadržiava vodu. V porovnaní s inými celulózami má menší vplyv na výkonnosť náterového filmu. Medzi výhody hydroxyetylcelulózy patrí vysoká účinnosť čerpania, dobrá kompatibilita, dobrá stabilita pri skladovaní a dobrá stabilita viskozity pri pH. Nevýhodou je slabá tekutosť vyrovnávania a slabá odolnosť proti striekaniu. Na zlepšenie týchto nedostatkov sa objavila hydrofóbna modifikácia. Pohlavne asociovaná hydroxyetylcelulóza (HMHEC), ako je NatrosolPlus330, 331
(3) Polykarboxyláty:
V tomto polykarboxyláte je vysoká molekulová hmotnosť zahusťovadlo a nízka molekulová hmotnosť je dispergačné činidlo. Adsorbujú hlavne molekuly vody v hlavnom reťazci systému, čo zvyšuje viskozitu dispergovanej fázy; okrem toho môžu byť tiež adsorbované na povrchu latexových častíc za vzniku poťahovej vrstvy, ktorá zvyšuje veľkosť častíc latexu, zahusťuje hydratačnú vrstvu latexu a zvyšuje viskozitu vnútornej fázy latexu. Tento typ zahusťovadla má však relatívne nízku účinnosť zahusťovania, preto sa v náterových aplikáciách postupne vylučuje. Teraz sa tento druh zahusťovadla používa hlavne pri zahusťovaní farebnej pasty, pretože jeho molekulová hmotnosť je relatívne veľká, takže pomáha pri dispergovateľnosti a skladovacej stabilite farebnej pasty.
(4) Alkalicky napučiavajúce zahusťovadlo:
Existujú dva hlavné typy alkalicky napučiavajúcich zahusťovadiel: bežné alkalicky napučiavajúce zahusťovadlá a asociatívne alkalicky napučiavajúce zahusťovadlá. Najväčší rozdiel medzi nimi je rozdiel v asociovaných monoméroch obsiahnutých v hlavnom molekulovom reťazci. Asociatívne alkalicky napučiavajúce zahusťovadlá sú kopolymerizované s asociatívnymi monomérmi, ktoré sa môžu navzájom adsorbovať v štruktúre hlavného reťazca, takže po ionizácii vo vodnom roztoku môže dôjsť k intramolekulárnej alebo intermolekulárnej adsorpcii, čo spôsobí rýchle zvýšenie viskozity systému.
a. Bežné alkalicky napučiavajúce zahusťovadlo:
Hlavným reprezentatívnym typom bežného alkalicky napučiavajúceho zahusťovadla je ASE-60. ASE-60 využíva hlavne kopolymerizáciu kyseliny metakrylovej a etylakrylátu. Počas procesu kopolymerizácie predstavuje kyselina metakrylová asi 1/3 pevného obsahu, pretože prítomnosť karboxylových skupín spôsobuje, že molekulový reťazec má určitý stupeň hydrofilnosti a neutralizuje proces tvorby soli. V dôsledku odpudzovania nábojov sa molekulové reťazce rozširujú, čo zvyšuje viskozitu systému a vytvára zahusťovací efekt. Niekedy je však molekulová hmotnosť príliš veľká v dôsledku pôsobenia sieťovacieho činidla. Počas procesu expanzie molekulárneho reťazca nie je molekulárny reťazec dobre dispergovaný v krátkom časovom období. Počas procesu dlhodobého skladovania sa molekulárny reťazec postupne naťahuje, čo prináša následné zahustenie viskozity. Okrem toho, pretože v molekulovom reťazci tohto druhu zahusťovadla je málo hydrofóbnych monomérov, nie je ľahké vytvárať hydrofóbne komplexy medzi molekulami, hlavne kvôli intramolekulárnej vzájomnej adsorpcii, takže tento druh zahusťovadla má nízku účinnosť zahusťovania, takže je zriedka používané samostatne. Používa sa hlavne v kombinácii s inými zahusťovadlami.
b. Alkalické napučiavacie zahusťovadlo typu asociácie (concord):
Tento druh zahusťovadla má teraz mnoho druhov kvôli výberu asociatívnych monomérov a dizajnu molekulárnej štruktúry. Jeho hlavná reťazová štruktúra sa tiež skladá hlavne z kyseliny metakrylovej a etylakrylátu a asociatívne monoméry sú v štruktúre ako antény, ale iba v malom množstve. Práve tieto asociatívne monoméry, ako sú chápadlá chobotnice, hrajú najdôležitejšiu úlohu v účinnosti zahusťovania zahusťovadla. Karboxylová skupina v štruktúre je neutralizovaná a tvorí soľ a molekulárny reťazec je tiež ako bežné alkalicky napučiavajúce zahusťovadlo. Nastáva rovnaké odpudzovanie náboja, takže sa molekulárny reťazec rozvinie. Asociačný monomér v ňom tiež expanduje s molekulovým reťazcom, ale jeho štruktúra obsahuje hydrofilné reťazce aj hydrofóbne reťazce, takže v molekule alebo medzi molekulami sa vytvorí veľká micelárna štruktúra podobná povrchovo aktívnym látkam. Tieto micely vznikajú vzájomnou adsorpciou asociačných monomérov a niektoré asociačné monoméry sa navzájom adsorbujú premosťovacím efektom častíc emulzie (alebo iných častíc). Po vytvorení miciel fixujú častice emulzie, častice molekúl vody alebo iné častice v systéme v relatívne statickom stave rovnako ako pohyb krytu, takže pohyblivosť týchto molekúl (alebo častíc) je oslabená a viskozita systém sa zvyšuje. Preto je účinnosť zahusťovania tohto typu zahusťovadla, najmä v latexových farbách s vysokým obsahom emulzie, oveľa lepšia ako u bežných alkalicky napučiavajúcich zahusťovadiel, takže sa široko používa v latexových farbách. Hlavný zástupca produktu Typ je TT-935.
(5) Asociatívne polyuretánové (alebo polyéterové) zahusťovacie a vyrovnávacie činidlo:
Vo všeobecnosti majú zahusťovadlá veľmi vysokú molekulovú hmotnosť (ako je celulóza a kyselina akrylová) a ich molekulové reťazce sa naťahujú vo vodnom roztoku, aby sa zvýšila viskozita systému. Molekulová hmotnosť polyuretánu (alebo polyéteru) je veľmi malá a tvorí hlavne asociáciu prostredníctvom interakcie van der Waalsovej sily lipofilného segmentu medzi molekulami, ale táto sila asociácie je slabá a asociácia sa môže vytvoriť za určitých podmienok. vonkajšia sila. Separácia, čím sa znižuje viskozita, prispieva k vyrovnaniu náterového filmu, takže môže hrať úlohu vyrovnávacieho činidla. Keď je šmyková sila eliminovaná, môže rýchlo obnoviť spojenie a viskozita systému stúpa. Tento jav je užitočný na zníženie viskozity a zvýšenie vyrovnávania počas výstavby; a po strate šmykovej sily sa viskozita okamžite obnoví, aby sa zväčšila hrúbka náterového filmu. V praktických aplikáciách nás viac znepokojuje zahusťovací účinok takýchto asociatívnych zahusťovadiel na polymérne emulzie. Hlavné polymérne latexové častice sa tiež podieľajú na spojení systému, takže tento druh zahusťovacieho a vyrovnávacieho činidla má tiež dobrý zahusťovací (alebo vyrovnávajúci) účinok, keď je nižší ako jeho kritická koncentrácia; keď je koncentrácia tohto druhu zahusťovadla a vyrovnávacieho činidla Keď je vyššia ako jeho kritická koncentrácia v čistej vode, môže sama vytvárať asociácie a viskozita rýchlo stúpa. Preto, keď je tento druh zahusťovadla a vyrovnávacieho činidla nižší ako jeho kritická koncentrácia, pretože latexové častice sa zúčastňujú čiastočnej asociácie, čím menšia je veľkosť častíc emulzie, tým silnejšia je asociácia a jej viskozita sa bude zvyšovať so zvyšovaním koncentrácie. množstvo emulzie. Okrem toho niektoré dispergačné činidlá (alebo akrylové zahusťovadlá) obsahujú hydrofóbne štruktúry a ich hydrofóbne skupiny interagujú so skupinami polyuretánu, takže systém vytvára veľkú sieťovú štruktúru, ktorá prispieva k zahusťovaniu.
2. Účinky rôznych zahusťovadiel na odolnosť latexovej farby proti odlučovaniu vody
Pri návrhu receptúry vodou riediteľných farieb je použitie zahusťovadiel veľmi dôležitým článkom, ktorý súvisí s mnohými vlastnosťami latexových farieb, ako je konštrukcia, vývoj farby, skladovanie a vzhľad. Tu sa zameriame na vplyv použitia zahusťovadiel na skladovanie latexovej farby. Z vyššie uvedeného úvodu vieme, že bentonit a polykarboxyláty: zahusťovadlá sa používajú hlavne v niektorých špeciálnych náteroch, o ktorých tu nebude reč. Budeme diskutovať hlavne o najbežnejšie používanej celulóze, alkalickom napučiavaní a polyuretánových (alebo polyéterových) zahusťovadlách, samostatne alebo v kombinácii, ovplyvňujú odolnosť latexových farieb voči odlučovaniu vody.
Hoci zahusťovanie samotnou hydroxyetylcelulózou je pri oddeľovaní vody závažnejšie, je ľahké ho rovnomerne premiešať. Jednorazové použitie alkalického napučiavacieho zahusťovania nemá žiadne oddelenie vody a zrážanie, ale vážne zahustenie po zahustení. Jednorazové použitie polyuretánového zahusťovania, aj keď oddeľovanie vody a následné zahusťovanie Zahusťovanie nie je závažné, ale zrazenina, ktorú vytvára, je pomerne tvrdá a ťažko sa mieša. A používa hydroxyetylcelulózu a alkalickú napučiavaciu zahusťovaciu zmes, žiadne dodatočné zahustenie, žiadne tvrdé zrážanie, ľahko sa mieša, ale je tu aj malé množstvo vody. Ak sa však na zahustenie použije hydroxyetylcelulóza a polyuretán, oddelenie vody je najzávažnejšie, ale nedochádza k žiadnemu tvrdému zrážaniu. Alkalicky napučiavajúce zahusťovanie a polyuretán sa používajú spolu, aj keď separácia vody v podstate nie je separácia vody, ale po zahustení a sediment na dne je ťažké rovnomerne premiešať. A posledný používa malé množstvo hydroxyetylcelulózy s alkalickým napučiavaním a polyuretánovým zahusťovaním, aby mal jednotný stav bez zrážania a oddeľovania vody. Je vidieť, že v čisto akrylovom emulznom systéme so silnou hydrofóbnosťou je závažnejšie zahustiť vodnú fázu hydrofilnou hydroxyetylcelulózou, ale dá sa ľahko rovnomerne rozmiešať. Jednorazové použitie hydrofóbneho alkalického napučiavania a zahusťovania polyuretánom (alebo ich zlúčeninou), aj keď účinnosť proti oddeľovaniu vody je lepšia, ale obe potom zhustnú, a ak dôjde k zrážaniu, nazýva sa to tvrdé zrážanie, ktoré je ťažké rovnomerne miešať. Použitie zahusťovania celulózou a polyuretánovou zmesou z dôvodu najväčšieho rozdielu v hydrofilných a lipofilných hodnotách má za následok najvážnejšiu separáciu vody a zrážanie, ale sediment je mäkký a ľahko sa mieša. Posledná receptúra má najlepší účinok proti oddeľovaniu vody vďaka lepšej rovnováhe medzi hydrofilnými a lipofilnými. Samozrejme, pri samotnom procese navrhovania receptúry by sa mali zvážiť aj typy emulzií a zmáčadiel a dispergačných činidiel a ich hydrofilné a lipofilné hodnoty. Iba vtedy, keď dosiahnu dobrú rovnováhu, môže byť systém v stave termodynamickej rovnováhy a mať dobrú odolnosť voči vode.
V zahusťovacom systéme je zahusťovanie vodnej fázy niekedy sprevádzané zvýšením viskozity olejovej fázy. Napríklad sa všeobecne domnievame, že celulózové zahusťovadlá zahusťujú vodnú fázu, ale celulóza sa distribuuje vo vodnej fáze
Čas odoslania: 29. decembra 2022