مكثفات الطلاء ذات الأساس المائي

1. أنواع المكثفات وآلية التسميك

(1) مثخن غير عضوي:

المكثفات غير العضوية في الأنظمة ذات الأساس المائي هي في الأساس طين.مثل: البنتونيت.يستخدم الكاولين والتراب الدياتومي (المكون الرئيسي هو SiO2، الذي له بنية مسامية) في بعض الأحيان كمكثفات مساعدة لأنظمة التسميك بسبب خصائصها المعلقة.يستخدم البنتونيت على نطاق واسع بسبب قابليته العالية للانتفاخ في الماء.البنتونيت (البنتونيت) ، المعروف أيضًا باسم البنتونيت ، البنتونيت ، وما إلى ذلك ، المعدن الرئيسي للبنتونيت هو المونتموريلونيت الذي يحتوي على كمية صغيرة من معادن الألومينوسيليكات القلوية والمعادن الأرضية القلوية المائية ، التي تنتمي إلى مجموعة الألومينوسيليكات ، صيغته الكيميائية العامة هي: (Na ,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6•nH2O.يتم التعبير عن أداء توسع البنتونيت من خلال قدرة التوسع، أي أن حجم البنتونيت بعد التورم في محلول حمض الهيدروكلوريك المخفف يسمى قدرة التوسع، معبرًا عنها بـ مل / جرام.بعد أن يمتص مثخن البنتونيت الماء وينتفخ، يمكن أن يصل الحجم إلى عدة مرات أو عشرة أضعاف ذلك قبل امتصاص الماء، لذلك يتمتع بتعليق جيد، ولأنه مسحوق بحجم جسيمات أدق، فإنه يختلف عن المساحيق الأخرى في الطلاء نظام.الجسم لديه امتزاج جيد.بالإضافة إلى ذلك، أثناء إنتاج التعليق، يمكن أن يدفع المساحيق الأخرى لإنتاج تأثير معين مضاد للطبقات، لذلك من المفيد جدًا تحسين استقرار تخزين النظام.

لكن العديد من البنتونيت المعتمد على الصوديوم يتحول من البنتونيت المعتمد على الكالسيوم من خلال تحويل الصوديوم.في نفس الوقت من الصوديوم، سيتم إنتاج عدد كبير من الأيونات الموجبة مثل أيونات الكالسيوم وأيونات الصوديوم.إذا كان محتوى هذه الكاتيونات في النظام مرتفعًا جدًا، فسيتم إنشاء كمية كبيرة من معادلة الشحنة على الشحنات السالبة على سطح المستحلب، لذلك إلى حد ما، قد يسبب آثارًا جانبية مثل التورم والتلبد المستحلب.من ناحية أخرى، سيكون لأيونات الكالسيوم أيضًا آثار جانبية على مشتت ملح الصوديوم (أو مشتت متعدد الفوسفات)، مما يتسبب في ترسيب هذه المشتتات في نظام الطلاء، مما يؤدي في النهاية إلى فقدان التشتت، مما يجعل الطلاء أكثر سمكًا أو سمكًا أو حتى أكثر سمكا.حدث هطول الأمطار الشديدة والتلبد.بالإضافة إلى ذلك، يعتمد تأثير سماكة البنتونيت بشكل أساسي على المسحوق لامتصاص الماء والتمدد لإنتاج المعلق، لذلك سيجلب تأثيرًا قويًا متغير الانسيابية لنظام الطلاء، وهو أمر غير مناسب جدًا للطلاءات التي تتطلب تأثيرات تسوية جيدة.ولذلك، نادرا ما تستخدم مكثفات البنتونيت غير العضوية في دهانات اللاتكس، ويتم استخدام كمية صغيرة فقط كمكثفات في دهانات اللاتكس منخفضة الجودة أو دهانات اللاتكس المصقولة.ومع ذلك، في السنوات الأخيرة، أظهرت بعض البيانات أن BENTONE®LT من شركة Hemmings.يتمتع الهيكتوريت المعدل والمكرر عضويًا بتأثيرات جيدة ضد الترسيب والانحلال عند تطبيقه على أنظمة رش طلاء اللاتكس.

(2) إيثر السليلوز:

إيثر السليلوز هو بوليمر طبيعي عالي الجودة يتكون من تكثيف بيتا الجلوكوز.باستخدام خصائص مجموعة الهيدروكسيل في حلقة الجلوكوزيل، يمكن أن يخضع السليلوز لتفاعلات مختلفة لإنتاج سلسلة من المشتقات.من بينها، يتم الحصول على تفاعلات الأسترة والأثير.يعتبر استر السليلوز أو مشتقات اثير السليلوز من أهم مشتقات السليلوز.المنتجات شائعة الاستخدام هي كربوكسي ميثيل السليلوز،هيدروكسي إيثيل السليلوز، ميثيل السليلوز، هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز، وما إلى ذلك.ونظرًا لاحتواء كربوكسي ميثيل السليلوز على أيونات الصوديوم التي تذوب بسهولة في الماء، فهو يتمتع بمقاومة ضعيفة للماء، كما أن عدد البدائل الموجودة على سلسلته الرئيسية صغير، لذلك يتحلل بسهولة عن طريق التآكل البكتيري، مما يقلل من لزوجة المحلول المائي ويجعله قابلاً للتحلل. رائحة كريهة، وما إلى ذلك. نادرًا ما تستخدم هذه الظاهرة في طلاء اللاتكس، وتستخدم عمومًا في طلاء ومعجون غراء كحول البولي فينيل منخفض الجودة.معدل ذوبان ميثيل السليلوز في الماء أقل بشكل عام من معدل هيدروكسي إيثيل السليلوز.بالإضافة إلى ذلك، قد تكون هناك كمية صغيرة من المادة غير القابلة للذوبان أثناء عملية الذوبان، مما سيؤثر على مظهر وملمس طبقة الطلاء، لذلك نادرًا ما يتم استخدامها في طلاء اللاتكس.ومع ذلك، فإن التوتر السطحي لمحلول الميثيل المائي أقل قليلاً من المحاليل المائية السليلوزية الأخرى، لذلك فهو مثخن جيد للسليلوز يستخدم في المعجون.هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز هو أيضًا مثخن السليلوز المستخدم على نطاق واسع في مجال المعجون، ويستخدم الآن بشكل رئيسي في المعجون القائم على الأسمنت أو الجير والكالسيوم (أو غيرها من المواد الرابطة غير العضوية).يستخدم هيدروكسي إيثيل السليلوز على نطاق واسع في أنظمة طلاء اللاتكس بسبب قابليته الجيدة للذوبان في الماء واحتفاظه بالماء.بالمقارنة مع السليلوز الأخرى، له تأثير أقل على أداء طبقة الطلاء.تشمل مزايا هيدروكسي إيثيل السليلوز كفاءة الضخ العالية، والتوافق الجيد، واستقرار التخزين الجيد، واستقرار درجة الحموضة الجيدة للزوجة.العيوب هي ضعف سيولة التسوية وضعف مقاومة الرذاذ.ومن أجل تحسين هذه العيوب، ظهر تعديل مسعور.هيدروكسي إيثيل السليلوز المرتبط بالجنس (HMHEC) مثل NatrosolPlus330، 331

(3) البولي كربوكسيلات:

في هذا البولي كربوكسيلات، يكون الوزن الجزيئي العالي بمثابة مادة مثخنة، والوزن الجزيئي المنخفض هو مادة مشتتة.أنها تمتص بشكل رئيسي جزيئات الماء في السلسلة الرئيسية للنظام، مما يزيد من لزوجة الطور المشتت؛بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا أن يتم امتصاصها على سطح جزيئات اللاتكس لتشكيل طبقة طلاء، مما يزيد من حجم جسيمات اللاتكس، ويزيد من سماكة طبقة الترطيب في اللاتكس، ويزيد من لزوجة الطور الداخلي لللاتكس.ومع ذلك، فإن هذا النوع من المثخنات لديه كفاءة سماكة منخفضة نسبيًا، لذلك يتم التخلص منه تدريجيًا في تطبيقات الطلاء.الآن يتم استخدام هذا النوع من المثخن بشكل أساسي في سماكة معجون الألوان، نظرًا لأن وزنه الجزيئي كبير نسبيًا، لذلك فهو مفيد في تشتت واستقرار تخزين معجون الألوان.

(4) مثخن قلوي قابل للانتفاخ:

هناك نوعان رئيسيان من المكثفات القلوية القابلة للانتفاخ: المكثفات القلوية العادية والمكثفات القلوية القابلة للانتفاخ.والفرق الأكبر بينهما هو الفرق في المونومرات المرتبطة الموجودة في السلسلة الجزيئية الرئيسية.يتم بلمرة المكثفات القلوية القابلة للانتفاخ مع مونومرات ترابطية يمكنها امتصاص بعضها البعض في بنية السلسلة الرئيسية، لذلك بعد التأين في محلول مائي، يمكن أن يحدث امتزاز داخل الجزيئات أو بين الجزيئات، مما يؤدي إلى ارتفاع لزوجة النظام بسرعة.

أ.مثخن قلوي عادي قابل للانتفاخ:

النوع الرئيسي للمنتج التمثيلي للمكثف القلوي العادي القابل للانتفاخ هو ASE-60.يعتمد ASE-60 بشكل أساسي البلمرة المشتركة لحمض الميثاكريليك وأكريليت الإيثيل.أثناء عملية البلمرة المشتركة، يمثل حمض الميثاكريليك حوالي ثلث المحتوى الصلب، لأن وجود مجموعات الكربوكسيل يجعل السلسلة الجزيئية تتمتع بدرجة معينة من المحبة للماء، ويحيد عملية تكوين الملح.بسبب تنافر الشحنات، تتوسع السلاسل الجزيئية، مما يزيد من لزوجة النظام وينتج عنه تأثير سماكة.ومع ذلك، في بعض الأحيان يكون الوزن الجزيئي كبيرًا جدًا بسبب عمل عامل الارتباط المتقاطع.أثناء عملية توسيع السلسلة الجزيئية، لا يتم تشتيت السلسلة الجزيئية جيدًا خلال فترة زمنية قصيرة.أثناء عملية التخزين طويلة الأمد، تتمدد السلسلة الجزيئية تدريجيًا، مما يؤدي إلى زيادة سماكة اللزوجة.بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لوجود عدد قليل من المونومرات الكارهة للماء في السلسلة الجزيئية لهذا النوع من المثخن، فإنه ليس من السهل توليد تركيبة كارهة للماء بين الجزيئات، وذلك بشكل أساسي لتحقيق الامتزاز المتبادل داخل الجزيئات، لذا فإن هذا النوع من المثخن لديه كفاءة سماكة منخفضة، لذلك فهو نادرا ما تستخدم وحدها.يتم استخدامه بشكل أساسي مع مكثفات أخرى.

ب.جمعية (كونكورد) نوع مثخن التورم القلوي:

يحتوي هذا النوع من المكثفات الآن على العديد من الأصناف بسبب اختيار المونومرات الترابطية وتصميم البنية الجزيئية.يتكون هيكل السلسلة الرئيسية أيضًا بشكل أساسي من حمض الميثاكريليك وأكريليت الإيثيل، والمونومرات الترابطية تشبه الهوائيات في الهيكل، ولكن فقط كمية صغيرة من التوزيع.إن هذه المونومرات الترابطية مثل مخالب الأخطبوط هي التي تلعب الدور الأكثر أهمية في كفاءة سماكة المثخن.يتم تحييد مجموعة الكربوكسيل في الهيكل وتشكيل الملح، والسلسلة الجزيئية تشبه أيضًا مثخنًا قلويًا عاديًا قابلاً للانتفاخ.ويحدث نفس تنافر الشحنة، بحيث تتكشف السلسلة الجزيئية.يتوسع المونومر الترابطي فيه أيضًا مع السلسلة الجزيئية، لكن هيكله يحتوي على سلاسل محبة للماء وسلاسل كارهة للماء، لذلك سيتم إنشاء بنية ميسيلار كبيرة تشبه المواد الخافضة للتوتر السطحي في الجزيء أو بين الجزيئات.يتم إنتاج هذه المذيلات عن طريق الامتزاز المتبادل لمونومرات الارتباط، وبعض مونومرات الارتباط تمتز بعضها البعض من خلال تأثير الجسر لجسيمات المستحلب (أو جزيئات أخرى).بعد إنتاج المذيلات، فإنها تثبت جزيئات المستحلب أو جزيئات جزيء الماء أو الجزيئات الأخرى في النظام في حالة ثابتة نسبيًا تمامًا مثل حركة التضمين، بحيث تضعف حركة هذه الجزيئات (أو الجزيئات) وتضعف لزوجة المادة. يزيد النظام.لذلك، فإن كفاءة السماكة لهذا النوع من المثخنات، خاصة في طلاء اللاتكس الذي يحتوي على نسبة عالية من المستحلب، تكون أعلى بكثير من تلك الخاصة بالمكثفات القلوية العادية القابلة للانتفاخ، لذلك يتم استخدامها على نطاق واسع في طلاء اللاتكس.ممثل المنتج الرئيسي النوع TT-935.

(5) عامل سماكة وتسوية من مادة البولي يوريثين (أو البولي إيثر) النقابي:

بشكل عام، تتميز المكثفات بوزن جزيئي مرتفع جدًا (مثل السليلوز وحمض الأكريليك)، ويتم تمديد سلاسلها الجزيئية في محلول مائي لزيادة لزوجة النظام.الوزن الجزيئي للبولي يوريثين (أو البولي إيثر) صغير جدًا، ويشكل ارتباطًا بشكل أساسي من خلال تفاعل قوة فان دير فال للجزء المحبب للدهون بين الجزيئات، لكن قوة الارتباط هذه ضعيفة، وقد يتم الارتباط تحت ظروف معينة قوة خارجية.الانفصال، وبالتالي تقليل اللزوجة، يساعد على تسوية طبقة الطلاء، لذلك يمكن أن يلعب دور عامل التسوية.عندما يتم التخلص من قوة القص، يمكنها استئناف الارتباط بسرعة، وترتفع لزوجة النظام.هذه الظاهرة مفيدة لتقليل اللزوجة وزيادة التسوية أثناء البناء؛وبعد فقدان قوة القص، سيتم استعادة اللزوجة على الفور لزيادة سمك طبقة الطلاء.في التطبيقات العملية، نحن مهتمون أكثر بتأثير سماكة هذه المكثفات الترابطية على مستحلبات البوليمر.تشارك جزيئات لاتكس البوليمر الرئيسية أيضًا في ارتباط النظام، بحيث يكون لهذا النوع من عوامل التثخين والتسوية أيضًا تأثير سماكة (أو تسوية) جيد عندما يكون أقل من تركيزه الحرج؛عندما يكون تركيز هذا النوع من عوامل التثخين والتسوية أعلى من تركيزه الحرج في الماء النقي، فإنه يمكن أن يشكل ارتباطات بنفسه، وترتفع اللزوجة بسرعة.لذلك، عندما يكون هذا النوع من عوامل التثخين والتسوية أقل من تركيزه الحرج، لأن جزيئات اللاتكس تشارك في الارتباط الجزئي، كلما كان حجم جسيم المستحلب أصغر، كان الارتباط أقوى، وستزداد لزوجته مع زيادة كمية المستحلب.بالإضافة إلى ذلك، تحتوي بعض المشتتات (أو مكثفات الأكريليك) على هياكل كارهة للماء، وتتفاعل مجموعاتها الكارهة للماء مع تلك الموجودة في البولي يوريثين، بحيث يشكل النظام بنية شبكية كبيرة، مما يؤدي إلى التسميك.

2. تأثير المكثفات المختلفة على مقاومة فصل الماء لطلاء اللاتكس

في تصميم تركيبة الدهانات ذات الأساس المائي، يعد استخدام المكثفات رابطًا مهمًا للغاية، ويرتبط بالعديد من خصائص دهانات اللاتكس، مثل البناء وتطوير الألوان والتخزين والمظهر.نركز هنا على تأثير استخدام المكثفات على تخزين طلاء اللاتكس.من المقدمة أعلاه، يمكننا أن نعرف أن البنتونيت والبولي كربوكسيلات: تستخدم المكثفات بشكل رئيسي في بعض الطلاءات الخاصة، والتي لن تتم مناقشتها هنا.سنناقش بشكل رئيسي السليلوز والانتفاخ القلوي ومكثفات البولي يوريثين (أو البولي إيثر) الأكثر استخدامًا، بمفردها أو مجتمعة، التي تؤثر على مقاومة فصل الماء لدهانات اللاتكس.

على الرغم من أن التسميك باستخدام هيدروكسي إيثيل السليلوز وحده أكثر خطورة في فصل الماء، إلا أنه من السهل تحريكه بالتساوي.الاستخدام الفردي لسماكة التورم القلوي لا يحتوي على فصل للمياه وهطول الأمطار ولكن سماكة خطيرة بعد سماكة.الاستخدام الفردي لسماكة البولي يوريثين، على الرغم من فصل الماء وما بعد سماكة السماكة ليست خطيرة، ولكن الراسب الناتج عنها يكون صعبًا نسبيًا ويصعب تحريكه.وهي تستخدم مركب سماكة هيدروكسي إيثيل السليلوز والقلويات المنتفخة، لا يوجد بعد سماكة، لا يوجد هطول قوي، سهل التحريك، ولكن هناك أيضًا كمية صغيرة من الماء.ومع ذلك، عندما يتم استخدام هيدروكسي إيثيل السليلوز والبولي يوريثين للتكثيف، فإن فصل الماء هو الأكثر خطورة، ولكن لا يوجد هطول أمطار قاس.يتم استخدام سماكة القلويات القابلة للانتفاخ والبولي يوريثين معًا، على الرغم من أن فصل الماء لا يكون في الأساس فصلًا للمياه، ولكن بعد التسميك، يصعب تحريك الرواسب في القاع بالتساوي.والأخير يستخدم كمية صغيرة من هيدروكسي إيثيل السليلوز مع التورم القلوي وسماكة البولي يوريثين للحصول على حالة موحدة دون هطول الأمطار وفصل الماء.يمكن ملاحظة أنه في نظام مستحلب الأكريليك النقي ذو الكارهة للماء القوية، يكون من الأخطر تكثيف الطور المائي باستخدام هيدروكسي إيثيل السليلوز المحب للماء، ولكن يمكن تحريكه بسهولة بالتساوي.الاستخدام الفردي لتورم القلويات الكارهة للماء وسماكة البولي يوريثين (أو مركبها)، على الرغم من أن أداء فصل الماء المضاد أفضل، لكن كلاهما يثخن بعد ذلك، وإذا كان هناك هطول، يطلق عليه هطول الأمطار الصلبة، والذي يصعب تحريكه بالتساوي.إن استخدام سماكة مركب السليلوز والبولي يوريثين، بسبب الاختلاف الأبعد في القيم المحبة للماء والمحبة للدهون، يؤدي إلى فصل الماء وهطول الأمطار الأكثر خطورة، ولكن الرواسب ناعمة وسهلة التحريك.تتمتع الصيغة الأخيرة بأفضل أداء مضاد لفصل الماء بسبب التوازن الأفضل بين المحبة للماء والمحبة للدهون.بالطبع، في عملية تصميم الصيغة الفعلية، يجب أيضًا مراعاة أنواع المستحلبات وعوامل الترطيب والتشتيت وقيمها المحبة للماء والمحبة للدهون.فقط عندما يصلون إلى توازن جيد، يمكن للنظام أن يكون في حالة توازن ديناميكي حراري ولديه مقاومة جيدة للماء.

في نظام التسميك، يكون تثخين الطور المائي مصحوبًا أحيانًا بزيادة لزوجة الطور الزيتي.على سبيل المثال، نعتقد بشكل عام أن مكثفات السليلوز تزيد من كثافة الطور المائي، ولكن يتم توزيع السليلوز في الطور المائي