Espesantes de pintura a base de agua

1. Tipos de espesantes y mecanismo de espesamiento.

(1) Espesante inorgánico:

Los espesantes inorgánicos en sistemas a base de agua son principalmente arcillas.Tales como: bentonita.El caolín y la tierra de diatomeas (el componente principal es SiO2, que tiene una estructura porosa) se utilizan a veces como espesantes auxiliares para sistemas espesantes debido a sus propiedades de suspensión.La bentonita se utiliza más ampliamente debido a su alta hinchabilidad en agua.Bentonita (Bentonita), también conocida como bentonita, bentonita, etc., el principal mineral de la bentonita es la montmorillonita que contiene una pequeña cantidad de minerales de aluminosilicato hidratados de metales alcalinos y alcalinotérreos, pertenecientes al grupo de los aluminosilicatos, su fórmula química general es: (Na ,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6·nH2O.El rendimiento de expansión de la bentonita se expresa por la capacidad de expansión, es decir, el volumen de bentonita después de hincharse en una solución diluida de ácido clorhídrico se denomina capacidad de expansión, expresada en ml/gramo.Después de que el espesante de bentonita absorbe agua y se hincha, el volumen puede alcanzar varias veces o diez veces el que antes de absorber agua, por lo que tiene una buena suspensión y, debido a que es un polvo con un tamaño de partícula más fino, es diferente de otros polvos en el recubrimiento. sistema.El cuerpo tiene buena miscibilidad.Además, mientras produce suspensión, puede impulsar otros polvos para producir un cierto efecto antiestratificación, por lo que es muy útil para mejorar la estabilidad de almacenamiento del sistema.

Pero muchas bentonitas a base de sodio se transforman a partir de bentonita a base de calcio mediante la conversión de sodio.Al mismo tiempo de la sodioización, se producirá una gran cantidad de iones positivos, como iones de calcio y iones de sodio.Si el contenido de estos cationes en el sistema es demasiado alto, se generará una gran cantidad de neutralización de carga en las cargas negativas en la superficie de la emulsión, por lo que, hasta cierto punto, puede causar efectos secundarios como hinchazón y floculación de la emulsión.Por otro lado, estos iones de calcio también tendrán efectos secundarios sobre el dispersante de sal de sodio (o dispersante de polifosfato), haciendo que estos dispersantes precipiten en el sistema de recubrimiento, lo que eventualmente conducirá a la pérdida de dispersión, haciendo que el recubrimiento sea más espeso, más espeso o incluso más espeso. más grueso.Se produjeron fuertes precipitaciones y floculación.Además, el efecto espesante de la bentonita depende principalmente de que el polvo absorba agua y se expanda para producir una suspensión, por lo que aportará un fuerte efecto tixotrópico al sistema de recubrimiento, lo cual es muy desfavorable para recubrimientos que requieren buenos efectos de nivelación.Por lo tanto, los espesantes inorgánicos de bentonita rara vez se usan en pinturas de látex, y solo una pequeña cantidad se usa como espesantes en pinturas de látex de baja calidad o pinturas de látex cepilladas.Sin embargo, en los últimos años, algunos datos han demostrado que BENTONE®LT.La hectorita refinada y modificada orgánicamente tiene buenos efectos antisedimentación y atomización cuando se aplica a sistemas de pulverización sin aire de pintura de látex.

(2) Éter de celulosa:

El éter de celulosa es un alto polímero natural formado por la condensación de β-glucosa.Utilizando las características del grupo hidroxilo en el anillo glucosilo, la celulosa puede sufrir diversas reacciones para producir una serie de derivados.Entre ellas se obtienen reacciones de esterificación y eterificación.Los derivados de éster de celulosa o de éter de celulosa son los derivados de celulosa más importantes.Los productos comúnmente utilizados son carboximetilcelulosa,hidroxietilcelulosa, metilcelulosa, hidroxipropilmetilcelulosa, etc.Debido a que la carboximetilcelulosa contiene iones de sodio que son fácilmente solubles en agua, tiene poca resistencia al agua y el número de sustituyentes en su cadena principal es pequeño, por lo que se descompone fácilmente por la corrosión bacteriana, lo que reduce la viscosidad de la solución acuosa y la vuelve maloliente, etc. Fenómeno, rara vez se usa en pintura de látex, generalmente se usa en pintura y masilla de pegamento de alcohol polivinílico de baja calidad.La velocidad de disolución en agua de la metilcelulosa es generalmente ligeramente menor que la de la hidroxietilcelulosa.Además, puede haber una pequeña cantidad de materia insoluble durante el proceso de disolución, lo que afectará la apariencia y el tacto de la película de recubrimiento, por lo que rara vez se usa en pintura de látex.Sin embargo, la tensión superficial de la solución acuosa de metilo es ligeramente menor que la de otras soluciones acuosas de celulosa, por lo que es un buen espesante de celulosa utilizado en masilla.La hidroxipropilmetilcelulosa también es un espesante de celulosa ampliamente utilizado en el campo de la masilla, y ahora se utiliza principalmente en masilla a base de cemento o cal-calcio (u otros aglutinantes inorgánicos).La hidroxietilcelulosa se usa ampliamente en sistemas de pintura de látex debido a su buena solubilidad y retención de agua.En comparación con otras celulosas, tiene menos efecto sobre el rendimiento de la película de recubrimiento.Las ventajas de la hidroxietilcelulosa incluyen una alta eficiencia de bombeo, buena compatibilidad, buena estabilidad en almacenamiento y buena estabilidad del pH de la viscosidad.Las desventajas son la escasa fluidez de nivelación y la escasa resistencia a las salpicaduras.Para mejorar estas deficiencias, ha aparecido la modificación hidrófoba.Hidroxietilcelulosa asociada al sexo (HMHEC) como NatrosolPlus330, 331

(3) Policarboxilatos:

En este policarboxilato, el peso molecular alto es un espesante y el peso molecular bajo es un dispersante.Adsorben principalmente moléculas de agua en la cadena principal del sistema, lo que aumenta la viscosidad de la fase dispersa;además, también pueden adsorberse sobre la superficie de partículas de látex para formar una capa de recubrimiento, lo que aumenta el tamaño de partícula del látex, espesa la capa de hidratación del látex y aumenta la viscosidad de la fase interna del látex.Sin embargo, este tipo de espesante tiene una eficiencia espesante relativamente baja, por lo que se elimina gradualmente en las aplicaciones de recubrimiento.Ahora bien, este tipo de espesante se utiliza principalmente para espesar pasta de color, debido a que su peso molecular es relativamente grande, por lo que es útil para la dispersabilidad y la estabilidad de almacenamiento de la pasta de color.

(4) Espesante hinchable en álcali:

Hay dos tipos principales de espesantes hinchables con álcalis: espesantes hinchables con álcalis ordinarios y espesantes hinchables con álcalis asociativos.La mayor diferencia entre ellos es la diferencia en los monómeros asociados contenidos en la cadena molecular principal.Los espesantes asociativos hinchables con álcalis se copolimerizan con monómeros asociativos que pueden adsorberse entre sí en la estructura de la cadena principal, por lo que después de la ionización en solución acuosa, puede ocurrir adsorción intramolecular o intermolecular, lo que hace que la viscosidad del sistema aumente rápidamente.

a.Espesante ordinario hinchable en álcali:

El principal tipo de producto representativo de espesante ordinario hinchable con álcali es el ASE-60.ASE-60 adopta principalmente la copolimerización de ácido metacrílico y acrilato de etilo.Durante el proceso de copolimerización, el ácido metacrílico representa aproximadamente 1/3 del contenido sólido, porque la presencia de grupos carboxilo hace que la cadena molecular tenga un cierto grado de hidrofilicidad y neutraliza el proceso de formación de sales.Debido a la repulsión de cargas, las cadenas moleculares se expanden, lo que aumenta la viscosidad del sistema y produce un efecto espesante.Sin embargo, a veces el peso molecular es demasiado grande debido a la acción del agente reticulante.Durante el proceso de expansión de la cadena molecular, la cadena molecular no se dispersa bien en un corto período de tiempo.Durante el proceso de almacenamiento a largo plazo, la cadena molecular se estira gradualmente, lo que provoca un posespesamiento de la viscosidad.Además, debido a que hay pocos monómeros hidrofóbicos en la cadena molecular de este tipo de espesante, no es fácil generar complejos hidrofóbicos entre moléculas, principalmente para realizar adsorción mutua intramolecular, por lo que este tipo de espesante tiene una baja eficiencia espesante, por lo que es rara vez se usa solo.Se utiliza principalmente en combinación con otros espesantes.

b.Espesante hinchable alcalino tipo asociación (concordia):

Este tipo de espesante tiene ahora muchas variedades debido a la selección de monómeros asociativos y al diseño de la estructura molecular.Su estructura de cadena principal también está compuesta principalmente de ácido metacrílico y acrilato de etilo, y los monómeros asociativos son como antenas en la estructura, pero solo una pequeña cantidad de distribución.Son estos monómeros asociativos, como los tentáculos de pulpo, los que desempeñan el papel más importante en la eficacia espesante del espesante.El grupo carboxilo en la estructura está neutralizado y forma sal, y la cadena molecular también es como un espesante ordinario que se hincha con álcali.Se produce la misma repulsión de carga, de modo que se desarrolla la cadena molecular.El monómero asociativo que contiene también se expande con la cadena molecular, pero su estructura contiene tanto cadenas hidrófilas como cadenas hidrófobas, por lo que se generará una gran estructura micelar similar a los tensioactivos en la molécula o entre moléculas.Estas micelas se producen mediante la adsorción mutua de monómeros de asociación, y algunos monómeros de asociación se adsorben entre sí mediante el efecto puente de partículas de emulsión (u otras partículas).Después de que se producen las micelas, fijan las partículas de emulsión, partículas de moléculas de agua u otras partículas en el sistema en un estado relativamente estático al igual que el movimiento del recinto, de modo que la movilidad de estas moléculas (o partículas) se debilita y la viscosidad de las el sistema aumenta.Por lo tanto, la eficiencia espesante de este tipo de espesante, especialmente en pintura de látex con alto contenido de emulsión, es muy superior a la de los espesantes hinchables con álcalis comunes, por lo que se usa ampliamente en pintura de látex.El principal representante del producto. El tipo es TT-935.

(5) Agente espesante y nivelador asociativo de poliuretano (o poliéter):

Generalmente, los espesantes tienen un peso molecular muy alto (como la celulosa y el ácido acrílico) y sus cadenas moleculares se estiran en una solución acuosa para aumentar la viscosidad del sistema.El peso molecular del poliuretano (o poliéter) es muy pequeño y forma principalmente una asociación mediante la interacción de la fuerza de van der Waals del segmento lipófilo entre moléculas, pero esta fuerza de asociación es débil y la asociación puede realizarse bajo ciertas condiciones. Fuerza externa.La separación, que reduce así la viscosidad, favorece la nivelación de la película de recubrimiento, por lo que puede desempeñar el papel de agente nivelador.Cuando se elimina la fuerza de corte, puede reanudarse rápidamente la asociación y aumenta la viscosidad del sistema.Este fenómeno es beneficioso para reducir la viscosidad y aumentar la nivelación durante la construcción;y una vez que se pierde la fuerza de corte, la viscosidad se restaurará inmediatamente para aumentar el espesor de la película de recubrimiento.En aplicaciones prácticas, estamos más preocupados por el efecto espesante de tales espesantes asociativos en emulsiones poliméricas.Las principales partículas de látex polimérico también participan en la asociación del sistema, de modo que este tipo de agente espesante y nivelador también tiene un buen efecto espesante (o nivelador) cuando es inferior a su concentración crítica;cuando la concentración de este tipo de agente espesante y nivelador es mayor que su concentración crítica en agua pura, puede formar asociaciones por sí mismo y la viscosidad aumenta rápidamente.Por lo tanto, cuando este tipo de agente espesante y nivelador es inferior a su concentración crítica, debido a que las partículas de látex participan en una asociación parcial, cuanto menor sea el tamaño de partícula de la emulsión, más fuerte será la asociación, y su viscosidad aumentará con el aumento de la cantidad de emulsión.Además, algunos dispersantes (o espesantes acrílicos) contienen estructuras hidrófobas y sus grupos hidrófobos interactúan con los del poliuretano, de modo que el sistema forma una estructura de red grande, que favorece el espesamiento.

2. Efectos de diferentes espesantes sobre la resistencia a la separación del agua de la pintura de látex

En el diseño de la formulación de pinturas a base de agua, el uso de espesantes es un vínculo muy importante, que está relacionado con muchas propiedades de las pinturas de látex, como la construcción, el desarrollo del color, el almacenamiento y la apariencia.Aquí nos centramos en el impacto del uso de espesantes en el almacenamiento de pintura látex.De la introducción anterior, podemos saber que la bentonita y los policarboxilatos: los espesantes se utilizan principalmente en algunos recubrimientos especiales, que no se discutirán aquí.Analizaremos principalmente los espesantes de celulosa, hinchamiento alcalino y poliuretano (o poliéter) más utilizados, que solos y en combinación afectan la resistencia a la separación de agua de las pinturas de látex.

Aunque el espesamiento con hidroxietilcelulosa sola es más grave en la separación del agua, es fácil agitarlo uniformemente.El espesante hinchable alcalino de un solo uso no tiene separación de agua ni precipitación, pero se espesa gravemente después del espesamiento.Espesamiento de poliuretano de un solo uso, aunque la separación de agua y el posespesamiento El espesamiento no es grave, pero el precipitado que produce es relativamente duro y difícil de agitar.Y adopta hidroxietilcelulosa y un compuesto espesante hinchable alcalino, sin espesamiento posterior, sin precipitación fuerte, fácil de agitar, pero también hay una pequeña cantidad de agua.Sin embargo, cuando se utilizan hidroxietilcelulosa y poliuretano para espesar, la separación de agua es la más grave, pero no se produce una precipitación fuerte.El espesante hinchable con álcali y el poliuretano se usan juntos, aunque la separación de agua básicamente no es separación de agua, pero después del espesamiento, el sedimento en el fondo es difícil de agitar de manera uniforme.Y el último utiliza una pequeña cantidad de hidroxietilcelulosa con hinchamiento alcalino y espesamiento de poliuretano para tener un estado uniforme sin precipitación ni separación de agua.Se puede ver que en el sistema de emulsión acrílica pura con fuerte hidrofobicidad, es más grave espesar la fase acuosa con hidroxietilcelulosa hidrófila, pero se puede agitar fácilmente y de manera uniforme.El uso único de hinchamiento alcalino hidrófobo y espesamiento de poliuretano (o su compuesto), aunque el rendimiento de separación anti-agua es mejor, ambos se espesan después, y si hay precipitación, se llama precipitación dura, que es difícil de agitar uniformemente.El uso de espesantes de compuestos de celulosa y poliuretano, debido a la mayor diferencia en los valores hidrófilos y lipófilos, da como resultado la separación y precipitación de agua más graves, pero el sedimento es suave y fácil de agitar.La última fórmula tiene el mejor rendimiento anti-separación de agua debido a un mejor equilibrio entre hidrófilo y lipófilo.Por supuesto, en el proceso de diseño de fórmulas real, también se deben considerar los tipos de emulsiones y agentes humectantes y dispersantes y sus valores hidrofílicos y lipófilos.Sólo cuando alcanzan un buen equilibrio el sistema puede estar en estado de equilibrio termodinámico y tener una buena resistencia al agua.

En el sistema de espesamiento, el espesamiento de la fase acuosa a veces va acompañado del aumento de la viscosidad de la fase oleosa.Por ejemplo, generalmente creemos que los espesantes de celulosa espesan la fase acuosa, pero la celulosa se distribuye en la fase acuosa.