Chất làm đặc sơn gốc nước

1. Các loại chất làm đặc và cơ chế làm đặc

(1) Chất làm đặc vô cơ:

Chất làm đặc vô cơ trong hệ thống gốc nước chủ yếu là đất sét. Chẳng hạn như: bentonite. Cao lanh và đất diatomit (thành phần chính là SiO2, có cấu trúc xốp) đôi khi được sử dụng làm chất làm đặc phụ trợ cho hệ thống làm đặc vì tính chất huyền phù của chúng. Bentonite được sử dụng rộng rãi hơn vì khả năng trương nở trong nước cao. Bentonite (Bentonite), còn được gọi là bentonite, bentonite, v.v., khoáng chất chính của bentonite là montmorillonite chứa một lượng nhỏ khoáng chất aluminosilicate kim loại kiềm và kiềm thổ, thuộc nhóm aluminosilicate, công thức hóa học chung của nó là: (Na ,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6^nH2O. Hiệu suất giãn nở của bentonite được biểu thị bằng khả năng giãn nở, nghĩa là thể tích bentonite sau khi trương nở trong dung dịch axit clohydric loãng được gọi là khả năng giãn nở, tính bằng ml/gram. Sau khi chất làm đặc bentonite hấp thụ nước và trương nở, thể tích có thể đạt gấp vài lần hoặc mười lần so với trước khi hấp thụ nước, do đó nó có hệ thống treo tốt và vì là loại bột có kích thước hạt mịn hơn nên nó khác với các loại bột khác trong lớp phủ hệ thống. Cơ thể có khả năng trộn lẫn tốt. Ngoài ra, trong khi sản xuất huyền phù, nó có thể thúc đẩy các loại bột khác tạo ra hiệu ứng chống phân tầng nhất định, do đó rất hữu ích để cải thiện độ ổn định lưu trữ của hệ thống.

Nhưng nhiều bentonite gốc natri được chuyển hóa từ bentonite gốc canxi thông qua chuyển hóa natri. Đồng thời natri hóa, một số lượng lớn các ion dương như ion canxi và ion natri sẽ được tạo ra. Nếu hàm lượng các cation này trong hệ thống quá cao sẽ tạo ra một lượng lớn điện tích trung hòa trên các điện tích âm trên bề mặt nhũ tương, do đó ở một mức độ nhất định có thể gây ra các tác dụng phụ như phồng rộp và kết bông. nhũ tương. Mặt khác, các ion canxi này cũng sẽ có tác dụng phụ lên chất phân tán muối natri (hoặc chất phân tán polyphosphate), khiến các chất phân tán này kết tủa trong hệ phủ, cuối cùng dẫn đến mất khả năng phân tán, khiến lớp phủ ngày càng dày hơn, thậm chí là dày hơn. dày hơn. Lượng mưa và keo tụ nghiêm trọng xảy ra. Ngoài ra, tác dụng làm dày của bentonite chủ yếu dựa vào việc bột hút nước và nở ra để tạo huyền phù nên sẽ mang lại hiệu ứng thixotropic mạnh cho hệ thống sơn, rất bất lợi cho các lớp phủ yêu cầu hiệu quả san phẳng tốt. Vì vậy, chất làm đặc vô cơ bentonite hiếm khi được sử dụng trong sơn latex và chỉ một lượng nhỏ được sử dụng làm chất làm đặc trong sơn latex cấp thấp hoặc sơn latex chải. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, một số dữ liệu đã chỉ ra rằng BENTONE®LT. Hectorite được biến đổi và tinh chế hữu cơ có tác dụng chống lắng đọng và nguyên tử hóa tốt khi áp dụng cho hệ thống phun sơn latex airless.

(2) Xenlulo ete:

Cellulose ether là một loại polymer cao tự nhiên được hình thành do sự ngưng tụ của-glucose. Sử dụng các đặc tính của nhóm hydroxyl trong vòng glucosyl, cellulose có thể trải qua nhiều phản ứng khác nhau để tạo ra một loạt dẫn xuất. Trong số đó, thu được phản ứng ester hóa và ether hóa. Các dẫn xuất cellulose ester hoặc cellulose ether là những dẫn xuất cellulose quan trọng nhất. Các sản phẩm thường được sử dụng là carboxymethyl cellulose,hydroxyetyl ​​xenluloza, metyl xenlulo, hydroxypropyl metyl xenlulo, v.v. Do carboxymethyl cellulose chứa các ion natri dễ hòa tan trong nước, khả năng chống nước kém và số lượng nhóm thế trên chuỗi chính của nó ít nên dễ bị phân hủy do ăn mòn của vi khuẩn, làm giảm độ nhớt của dung dịch nước và làm cho nó có mùi, v.v. Hiện tượng hiếm khi được sử dụng trong sơn latex, thường được sử dụng trong sơn keo và bột bả cồn polyvinyl cấp thấp. Tốc độ hòa tan trong nước của methylcellulose thường thấp hơn một chút so với hydroxyethylcellulose. Ngoài ra, trong quá trình hòa tan có thể có một lượng nhỏ chất không hòa tan sẽ ảnh hưởng đến hình thức và cảm giác của màng phủ nên hiếm khi được sử dụng trong sơn latex. Tuy nhiên, sức căng bề mặt của dung dịch nước methyl thấp hơn một chút so với các dung dịch nước cellulose khác, vì vậy nó là chất làm đặc cellulose tốt được sử dụng trong bột bả. Hydroxypropyl methylcellulose cũng là chất làm đặc cellulose được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực bột bả, và hiện nay chủ yếu được sử dụng trong bột bả gốc xi măng hoặc canxi (hoặc các chất kết dính vô cơ khác). Hydroxyethyl cellulose được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống sơn latex vì khả năng hòa tan trong nước và giữ nước tốt. So với các loại xenluloza khác, nó ít ảnh hưởng đến hiệu suất của màng phủ hơn. Ưu điểm của hydroxyethyl cellulose bao gồm hiệu suất bơm cao, khả năng tương thích tốt, độ ổn định bảo quản tốt và độ nhớt ổn định pH tốt. Nhược điểm là tính lưu loát khi san lấp mặt bằng kém và khả năng chống văng nước kém. Để cải thiện những thiếu sót này, sự biến đổi kỵ nước đã xuất hiện. Hydroxyethylcellulose liên quan đến giới tính (HMHEC) như NatrosolPlus330, 331

(3) Polycarboxylat:

Trong polycarboxylate này, trọng lượng phân tử cao là chất làm đặc và trọng lượng phân tử thấp là chất phân tán. Chúng chủ yếu hấp phụ các phân tử nước trong chuỗi chính của hệ thống, làm tăng độ nhớt của pha phân tán; Ngoài ra, chúng cũng có thể được hấp phụ trên bề mặt của các hạt mủ cao su để tạo thành một lớp phủ, làm tăng kích thước hạt của mủ cao su, làm dày lớp hydrat hóa của mủ cao su và tăng độ nhớt của pha bên trong của mủ cao su. Tuy nhiên, loại chất làm đặc này có hiệu suất làm đặc tương đối thấp nên dần bị loại bỏ trong các ứng dụng sơn phủ. Hiện nay, loại chất làm đặc này chủ yếu được sử dụng để làm đặc bột màu, vì trọng lượng phân tử của nó tương đối lớn nên rất hữu ích cho khả năng phân tán và ổn định bảo quản của bột màu.

(4) Chất làm đặc có thể trương nở bằng kiềm:

Có hai loại chất làm đặc có thể trương nở bằng kiềm chính: chất làm đặc có thể trương nở bằng kiềm thông thường và chất làm đặc có thể trương nở bằng kiềm kết hợp. Sự khác biệt lớn nhất giữa chúng là sự khác biệt về các monome liên kết có trong chuỗi phân tử chính. Các chất làm đặc có thể trương nở bằng kiềm liên kết được đồng trùng hợp với các monome liên kết có thể hấp phụ lẫn nhau trong cấu trúc chuỗi chính, do đó sau khi ion hóa trong dung dịch nước, có thể xảy ra sự hấp phụ nội phân tử hoặc liên phân tử, khiến độ nhớt của hệ thống tăng nhanh.

Một. Chất làm đặc có thể trương nở bằng kiềm thông thường:

Loại sản phẩm chính đại diện cho chất làm đặc có thể trương nở bằng kiềm thông thường là ASE-60. ASE-60 chủ yếu áp dụng quá trình đồng trùng hợp của axit metacrylic và ethyl acrylate. Trong quá trình đồng trùng hợp, axit metacrylic chiếm khoảng 1/3 hàm lượng chất rắn, do sự có mặt của các nhóm cacboxyl làm cho chuỗi phân tử có tính ưa nước nhất định, đồng thời trung hòa quá trình tạo muối. Do lực đẩy của điện tích, các chuỗi phân tử bị giãn ra, làm tăng độ nhớt của hệ thống và tạo ra hiệu ứng dày lên. Tuy nhiên, đôi khi trọng lượng phân tử quá lớn do tác động của tác nhân liên kết ngang. Trong quá trình mở rộng chuỗi phân tử, chuỗi phân tử không được phân tán tốt trong thời gian ngắn. Trong quá trình lưu trữ lâu dài, chuỗi phân tử dần dần bị kéo dài, mang lại độ nhớt sau dày lên. Ngoài ra, do chuỗi phân tử của loại chất làm đặc này có ít monome kỵ nước nên không dễ tạo ra phức chất kỵ nước giữa các phân tử, chủ yếu là tạo ra sự hấp phụ lẫn nhau nội phân tử nên loại chất làm đặc này có hiệu quả làm đặc thấp nên hiếm khi được sử dụng một mình. Nó chủ yếu được sử dụng kết hợp với các chất làm đặc khác.

b. Chất làm đặc trương nở kiềm loại hiệp hội (concord):

Loại chất làm đặc này hiện nay có nhiều loại do lựa chọn các monome liên kết và thiết kế cấu trúc phân tử. Cấu trúc chuỗi chính của nó cũng chủ yếu bao gồm axit metacrylic và ethyl acrylate, và các monome liên kết giống như râu trong cấu trúc, nhưng chỉ phân phối một lượng nhỏ. Chính những monome liên kết giống như xúc tu bạch tuộc này đóng vai trò quan trọng nhất trong hiệu quả làm đặc của chất làm đặc. Nhóm carboxyl trong cấu trúc được trung hòa và tạo thành muối, chuỗi phân tử cũng giống như chất làm đặc có thể trương nở bằng kiềm thông thường. Lực đẩy điện tích tương tự xảy ra, do đó chuỗi phân tử mở ra. Monome liên kết trong nó cũng mở rộng theo chuỗi phân tử, nhưng cấu trúc của nó chứa cả chuỗi ưa nước và chuỗi kỵ nước, do đó cấu trúc mixen lớn tương tự như chất hoạt động bề mặt sẽ được tạo ra trong phân tử hoặc giữa các phân tử. Các mixen này được tạo ra bởi sự hấp phụ lẫn nhau của các monome liên kết và một số monome liên kết hấp phụ lẫn nhau thông qua hiệu ứng bắc cầu của các hạt nhũ tương (hoặc các hạt khác). Sau khi các mixen được tạo ra, chúng cố định các hạt nhũ tương, hạt phân tử nước hoặc các hạt khác trong hệ thống ở trạng thái tương đối tĩnh giống như chuyển động của vỏ, do đó khả năng di chuyển của các phân tử (hoặc hạt) này bị suy yếu và độ nhớt của hệ thống tăng lên. Vì vậy, hiệu quả làm đặc của loại chất làm đặc này, đặc biệt là trong sơn latex có hàm lượng nhũ tương cao, vượt trội hơn nhiều so với chất làm đặc có khả năng trương nở bằng kiềm thông thường nên được sử dụng rộng rãi trong sơn latex. Đại diện sản phẩm chính Loại này là TT-935.

(5) Chất làm đặc và làm phẳng liên kết polyurethane (hoặc polyether):

Nói chung, chất làm đặc có trọng lượng phân tử rất cao (chẳng hạn như cellulose và axit acrylic), và chuỗi phân tử của chúng được kéo dài trong dung dịch nước để tăng độ nhớt của hệ thống. Trọng lượng phân tử của polyurethane (hoặc polyether) rất nhỏ và chủ yếu hình thành liên kết thông qua sự tương tác của lực van der Waals của đoạn lipophilic giữa các phân tử, nhưng lực liên kết này yếu và sự liên kết có thể được thực hiện theo một số điều kiện nhất định. ngoại lực. Sự phân tách, do đó làm giảm độ nhớt, có lợi cho việc san phẳng màng phủ, do đó nó có thể đóng vai trò là chất làm phẳng. Khi lực cắt bị loại bỏ, nó có thể nhanh chóng tiếp tục liên kết và độ nhớt của hệ thống tăng lên. Hiện tượng này có lợi cho việc giảm độ nhớt và tăng độ san lấp trong quá trình thi công; và sau khi mất lực cắt, độ nhớt sẽ được phục hồi ngay lập tức để tăng độ dày của màng phủ. Trong các ứng dụng thực tế, chúng tôi quan tâm nhiều hơn đến tác dụng làm đặc của các chất làm đặc liên kết như vậy đối với nhũ tương polymer. Các hạt mủ cao su polyme chính cũng tham gia vào sự liên kết của hệ thống, do đó loại chất làm đặc và làm phẳng này cũng có tác dụng làm đặc (hoặc làm phẳng) tốt khi nó thấp hơn nồng độ tới hạn; khi nồng độ của loại chất làm đặc và làm phẳng này cao hơn nồng độ tới hạn trong nước tinh khiết, nó có thể tự hình thành các liên kết và độ nhớt tăng lên nhanh chóng. Do đó, khi loại chất làm đặc và làm phẳng này thấp hơn nồng độ tới hạn của nó, do các hạt latex tham gia liên kết một phần, kích thước hạt của nhũ tương càng nhỏ thì liên kết càng mạnh và độ nhớt của nó sẽ tăng khi tăng độ nhớt. lượng nhũ tương. Ngoài ra, một số chất phân tán (hoặc chất làm đặc acrylic) có chứa cấu trúc kỵ nước và các nhóm kỵ nước của chúng tương tác với các chất của polyurethane, do đó hệ thống tạo thành một cấu trúc mạng lớn, có lợi cho quá trình làm đặc.

2. Ảnh hưởng của các loại chất làm đặc khác nhau đến khả năng chống tách nước của sơn latex

Trong thiết kế công thức của sơn gốc nước, việc sử dụng chất làm đặc là một mắt xích rất quan trọng, liên quan đến nhiều đặc tính của sơn latex, như kết cấu, phát triển màu sắc, khả năng bảo quản và hình thức bên ngoài. Ở đây chúng tôi tập trung vào tác động của việc sử dụng chất làm đặc đến việc bảo quản sơn latex. Từ phần giới thiệu ở trên, chúng ta có thể biết rằng bentonite và polycarboxylates: chất làm đặc chủ yếu được sử dụng trong một số lớp phủ đặc biệt, sẽ không được thảo luận ở đây. Chúng ta sẽ chủ yếu thảo luận về các chất làm đặc cellulose, kiềm trương nở và Polyurethane (hoặc polyether) được sử dụng phổ biến nhất, riêng lẻ và kết hợp, ảnh hưởng đến khả năng chống tách nước của sơn latex.

Mặc dù việc làm đặc chỉ bằng hydroxyethyl cellulose nghiêm trọng hơn trong việc tách nước nhưng vẫn dễ dàng khuấy đều. Sử dụng một lần chất làm đặc trương nở bằng kiềm không có sự tách nước và kết tủa nhưng sẽ đặc lại nghiêm trọng sau khi làm đặc. Chất làm dày polyurethane sử dụng một lần, mặc dù tách nước và làm đặc sau. Độ dày không nghiêm trọng, nhưng kết tủa do nó tạo ra tương đối cứng và khó khuấy. Và nó sử dụng hợp chất làm đặc trương nở hydroxyethyl cellulose và kiềm, không làm đặc sau, không kết tủa cứng, dễ khuấy, nhưng cũng có một lượng nhỏ nước. Tuy nhiên, khi sử dụng hydroxyethyl cellulose và polyurethane để làm dày, hiện tượng tách nước xảy ra nghiêm trọng nhất nhưng không có kết tủa cứng. Chất cô đặc có thể trương nở bằng kiềm và polyurethane được sử dụng cùng nhau, mặc dù việc tách nước về cơ bản là không tách nước, nhưng sau khi cô đặc, cặn ở đáy khó khuấy đều. Và loại cuối cùng sử dụng một lượng nhỏ hydroxyethyl cellulose có tính trương nở kiềm và làm đặc polyurethane để có trạng thái đồng nhất mà không cần kết tủa và tách nước. Có thể thấy, trong hệ nhũ tương acrylic nguyên chất có tính kỵ nước mạnh, việc làm dày pha nước bằng hydroxyethyl cellulose ưa nước là nghiêm trọng hơn nhưng có thể dễ dàng khuấy đều. Việc sử dụng duy nhất phương pháp trương nở kiềm kỵ nước và làm dày polyurethane (hoặc hợp chất của chúng), mặc dù hiệu suất tách nước tốt hơn, nhưng cả hai đều dày lên sau đó, và nếu có kết tủa thì gọi là kết tủa cứng, khó khuấy đều. Việc sử dụng chất làm dày hợp chất cellulose và polyurethane, do có sự khác biệt lớn nhất về giá trị ưa nước và ưa mỡ, dẫn đến sự tách và kết tủa nước nghiêm trọng nhất, nhưng cặn lại mềm và dễ khuấy. Công thức cuối cùng có hiệu suất tách nước tốt nhất do có sự cân bằng tốt hơn giữa tính ưa nước và tính ưa mỡ. Tất nhiên, trong quá trình thiết kế công thức thực tế, các loại nhũ tương, chất làm ướt và chất phân tán cũng như các giá trị ưa nước và ưa mỡ của chúng cũng cần được xem xét. Chỉ khi chúng đạt được sự cân bằng tốt thì hệ thống mới ở trạng thái cân bằng nhiệt động và có khả năng chống nước tốt.

Trong hệ thống làm đặc, sự dày lên của pha nước đôi khi đi kèm với việc tăng độ nhớt của pha dầu. Ví dụ, chúng ta thường tin rằng chất làm đặc cellulose làm đặc pha nước, nhưng xenluloza được phân bố trong pha nước.