1. 増粘剤の種類と増粘メカニズム
（１）無機増粘剤：
水ベースのシステムにおける無機増粘剤は主に粘土です。ベントナイトなど。カオリンおよび珪藻土（主成分は多孔質構造を有する SiO2）は、その懸濁特性により増粘系の補助増粘剤として使用されることがあります。ベントナイトは水膨潤性が高いため、より広く使用されています。ベントナイト（ベントナイト）、ベントナイト、ベントナイトなどとしても知られるベントナイトの主な鉱物は、少量のアルカリおよびアルカリ土類金属の含水アルミノケイ酸塩鉱物を含むモンモリロナイトであり、アルミノケイ酸塩グループに属し、その一般化学式は：（Na） 、Ca)(Al、Mg)6(Si4O10)3(OH)6・nH2O。ベントナイトの膨張性能は膨張能力で表されます。つまり、希塩酸溶液中で膨張した後のベントナイトの体積は膨張能力と呼ばれ、ml/グラムで表されます。ベントナイト増粘剤は水を吸収して膨潤すると、体積が吸水前の数倍から十倍に達するため懸濁性が良く、粒子径が細かい粉末であるため他のコーティング剤と異なります。システム。ボディの混和性は良好です。さらに、懸濁液の生成中に他の粉末を駆動して特定の層形成防止効果を生み出すことができるため、システムの保存安定性を向上させるのに非常に役立ちます。
しかし、多くのナトリウムベースのベントナイトは、ナトリウム変換によってカルシウムベースのベントナイトから変換されます。ナトリウム化と同時にカルシウムイオンやナトリウムイオンなどのプラスイオンが大量に発生します。これらのカチオンの系内含有量が多すぎると、乳剤表面のマイナス電荷に多量の電荷中和が発生するため、ある程度、乳剤の膨潤や凝集などの副作用を引き起こす可能性があります。エマルション。一方で、これらのカルシウムイオンはナトリウム塩分散剤（またはポリリン酸塩分散剤）にも副作用を及ぼし、これらの分散剤をコーティングシステム内で沈殿させ、最終的には分散性の損失を引き起こし、コーティングをより厚く、より厚く、または均一にします。厚い。激しい沈殿と凝集が発生した。さらに、ベントナイトの増粘効果は主に粉末が水を吸収して膨張して懸濁液を生成することに依存しているため、コーティングシステムに強力なチキソトロピー効果をもたらしますが、これは良好なレベリング効果が必要なコーティングには非常に不利です。したがって、ベントナイト無機増粘剤がラテックス塗料に使用されることはほとんどなく、低グレードのラテックス塗料またはブラッシュドラテックス塗料の増粘剤として少量しか使用されません。しかし、近年、ヘミングスの BENTONE®LT が優れていることがいくつかのデータで示されています。有機的に修飾され精製されたヘクトライトは、ラテックスペイントのエアレススプレーシステムに適用すると、優れた沈殿防止効果と霧化効果をもたらします。
（２）セルロースエーテル：
セルロースエーテルは、β-グルコースが縮合して形成される天然の高分子です。グルコシル環の水酸基の特性を利用して、セルロースはさまざまな反応を受けて一連の誘導体を生成します。その中でエステル化反応とエーテル化反応が得られます。セルロースエステルまたはセルロースエーテル誘導体は、最も重要なセルロース誘導体です。一般的に使用される製品はカルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなど。カルボキシメチルセルロースは、水に溶けやすいナトリウムイオンを含むため耐水性に劣り、主鎖の置換基が少ないため細菌による腐食により分解されやすく、水溶液の粘度が低下し、ラテックス塗料ではほとんど使用されない現象で、一般に低級ポリビニルアルコール接着剤塗料やパテに使用されます。メチルセルロースの水溶解速度は、一般にヒドロキシエチルセルロースよりわずかに遅い。また、溶解過程で微量の不溶物が発生する場合があり、塗膜の外観や感触に影響を与えるため、ラテックス塗料にはほとんど使用されません。ただし、メチル水溶液の表面張力は他のセルロース水溶液に比べて若干低いため、パテに使用されるセルロース増粘剤としては優れています。ヒドロキシプロピルメチルセルロースもパテの分野で広く使用されているセルロース増粘剤であり、現在は主にセメントベースまたは石灰カルシウムベースのパテ（またはその他の無機結合剤）に使用されています。ヒドロキシエチルセルロースは、水溶性と保水性に優れているため、ラテックスペイントシステムに広く使用されています。他のセルロースに比べて塗膜性能への影響が少ない。ヒドロキシエチルセルロースの利点には、高いポンプ効率、良好な相溶性、良好な保存安定性、良好な粘度のpH安定性が含まれます。欠点は、レベリング流動性が悪く、耐飛散性が低いことです。これらの欠点を改善するために、疎水化修飾が登場しました。NatrosolPlus330、331 などの性別関連ヒドロキシエチルセルロース (HMHEC)
(3) ポリカルボキシレート:
このポリカルボン酸塩において、高分子量のものは増粘剤、低分子量のものは分散剤である。これらは主に系の主鎖内の水分子を吸着し、分散相の粘度を増加させます。さらに、それらはラテックス粒子の表面に吸着されてコーティング層を形成することもあり、これによりラテックスの粒径が増大し、ラテックスの水和層が厚くなり、ラテックスの内相の粘度が増加する。ただし、このタイプの増粘剤は増粘効率が比較的低いため、コーティング用途では徐々に使用されなくなります。現在、この種の増粘剤は分子量が比較的大きく、カラーペーストの分散性や保存安定性に役立つため、主にカラーペーストの増粘に使用されています。
（４）アルカリ膨潤性増粘剤：
アルカリ膨潤性増粘剤には、主に通常のアルカリ膨潤性増粘剤と会合性アルカリ膨潤性増粘剤の 2 種類があります。両者の最大の違いは、分子主鎖に含まれる会合モノマーの違いです。会合性アルカリ膨潤性増粘剤は、主鎖構造内で相互に吸着可能な会合性モノマーを共重合しているため、水溶液中でイオン化した後、分子内または分子間吸着が起こり、系の粘度が急激に上昇します。
ａ．通常のアルカリ膨潤性増粘剤：
一般的なアルカリ膨潤性増粘剤の代表的な製品はASE-60です。ASE-60は主にメタクリル酸とアクリル酸エチルの共重合を採用しています。共重合過程において、カルボキシル基の存在により分子鎖にある程度の親水性が生じ、造塩反応が中和されるため、固形分中のメタクリル酸が約1/3を占めます。電荷の反発により分子鎖が拡張され、系の粘度が増加し、増粘効果が生じます。ただし、架橋剤の作用により分子量が大きくなりすぎる場合があります。分子鎖の膨張過程では、分子鎖は短時間では十分に分散されません。長期保存の過程で分子鎖が徐々に引き伸ばされ、粘度が後増粘します。また、この種の増粘剤は分子鎖中に疎水性モノマーが少ないため、主に分子内相互吸着を目的とした分子間の疎水性錯体形成が起こりにくく、増粘効率が低い。単独で使用されることはほとんどありません。主に他の増粘剤と組み合わせて使用されます。
b.会合（コンコード）型アルカリ膨潤増粘剤：
この種の増粘剤は、会合性モノマーの選択と分子構造の設計により、現在では多くの種類があります。その主鎖構造も主にメタクリル酸とアクリル酸エチルで構成されており、会合性モノマーは構造内のアンテナのようなものですが、その分布はわずかです。増粘剤の増粘効率において最も重要な役割を果たすのは、タコの触手のような会合性モノマーです。構造中のカルボキシル基が中和されて塩を形成しており、分子鎖も通常のアルカリ膨潤性増粘剤と同様です。同じ電荷の反発が起こり、分子鎖が展開します。その中の会合性モノマーも分子鎖とともに広がりますが、その構造は親水鎖と疎水鎖の両方を含むため、分子内または分子間に界面活性剤のような大きなミセル構造が生成されます。これらのミセルは会合モノマーの相互吸着によって生成され、一部の会合モノマーはエマルション粒子（または他の粒子）の架橋効果によって互いに吸着します。ミセルが生成された後、エマルジョン粒子、水分子粒子、またはその他の粒子を、囲いの動きと同じように比較的静的な状態で系内に固定します。これにより、これらの分子（または粒子）の運動性が弱まり、ミセルの粘度が低下します。システムが増えます。そのため、特にエマルジョン含有量の多いラテックス塗料においては、通常のアルカリ膨潤性増粘剤に比べて増粘効率がはるかに優れているため、ラテックス塗料に広く使用されています。主な製品代表型式はTT-935です。
(5) 会合性ポリウレタン（またはポリエーテル）増粘レベリング剤：
一般に、増粘剤（セルロースやアクリル酸など）は分子量が非常に大きく、水溶液中で分子鎖が引き伸ばされて系の粘度が増加します。ポリウレタン（またはポリエーテル）の分子量は非常に小さく、主に分子間の親油性セグメントのファンデルワールス力の相互作用により会合を形成しますが、この会合力は弱く、一定の条件下では会合が形成されることがあります。外力。分離により粘度が低下し、塗膜のレベリングが促進されるため、レベリング剤の役割を果たします。せん断力がなくなると、すぐに会合が再開され、系の粘度が上昇します。この現象は、建設中の粘度を低下させ、レベリングを向上させるのに役立ちます。せん断力が失われるとすぐに粘度が回復し、塗膜の厚みが増します。実際の応用では、ポリマーエマルジョンに対するこのような会合性増粘剤の増粘効果がより懸念されます。主なポリマーラテックス粒子も系の会合に関与しているため、この種の増粘剤およびレベリング剤は、臨界濃度よりも低い場合でも良好な増粘（またはレベリング）効果を発揮します。この種の増粘レベリング剤の濃度が純水中での臨界濃度を超えると、単独で会合体を形成し、粘度が急激に上昇します。したがって、この種の増粘レベリング剤が臨界濃度より低い場合、ラテックス粒子が部分的に会合するため、エマルジョンの粒子サイズが小さいほど会合が強くなり、粘度が増加するにつれて粘度が増加します。乳液の量。また、一部の分散剤（アクリル系増粘剤）には疎水性構造があり、その疎水基がポリウレタンの疎水基と相互作用して大きなネットワーク構造を形成し、増粘が促進されます。
2. ラテックス塗料の水分離抵抗に対する各種増粘剤の影響
水性塗料の配合設計において、増粘剤の使用は非常に重要な要素であり、構造、発色、保管、外観などのラテックス塗料の多くの特性に関係します。ここでは、増粘剤の使用がラテックス塗料の保管に及ぼす影響に焦点を当てます。上記の紹介から、ベントナイトとポリカルボキシレートである増粘剤が主にいくつかの特殊なコーティングに使用されていることがわかりますが、ここでは説明しません。ここでは主に、最も一般的に使用されるセルロース、アルカリ膨潤剤、およびポリウレタン (またはポリエーテル) 増粘剤が単独または組み合わせて、ラテックス塗料の水分離耐性に影響を与えることについて説明します。
ヒドロキシエチルセルロース単独での増粘は水の分離がより深刻ですが、均一に撹拌するのは簡単です。アルカリ膨潤増粘の単独使用では、水の分離や沈殿はありませんが、増粘後の増粘は顕著です。ポリウレタン増粘剤を単独で使用しますが、水の分離と後増粘剤の増粘剤の使用は深刻ではありませんが、増粘剤によって生成される沈殿物は比較的硬く、撹拌するのが困難です。また、ヒドロキシエチルセルロースとアルカリ膨潤増粘化合物を採用しており、後増粘なし、硬い沈殿なし、撹拌が簡単ですが、少量の水もあります。ただし、ヒドロキシエチルセルロースとポリウレタンを使用して増粘すると、水の分離が最も激しくなりますが、硬い沈殿は発生しません。アルカリ膨潤性増粘剤とポリウレタンを併用していますが、水分離は基本的には水分離せずに増粘後に行うため、底部の沈殿物を均一に撹拌することが困難です。最後はアルカリ膨潤とポリウレタン増粘を施した少量のヒドロキシエチルセルロースを使用し、沈殿や水分離のない均一な状態にします。疎水性の強い純粋なアクリルエマルジョン系では、親水性のヒドロキシエチルセルロースで水相を濃くすることがより重要ですが、均一に撹拌するのは容易であることがわかります。疎水性アルカリ膨潤剤とポリウレタン（またはその化合物）増粘剤を単独で使用すると、水分離防止性能は優れていますが、どちらも後で増粘し、沈殿がある場合は硬い沈殿と呼ばれ、均一に撹拌するのが困難です。セルロースとポリウレタン化合物の増粘剤を使用すると、親水性と親油性の値が最も大きく異なるため、水の分離と沈殿が最も深刻になりますが、沈殿物は柔らかく、撹拌が容易です。最後のフォーミュラは、親水性と親油性のバランスが優れているため、最高の抗水分離性能を備えています。もちろん、実際の処方設計プロセスでは、エマルション、湿潤分散剤の種類、およびそれらの親水性および親油性の値も考慮する必要があります。それらが良好なバランスに達した場合にのみ、システムは熱力学的平衡状態になり、良好な耐水性を有することができます。
増粘系においては、水相の増粘に伴って油相の粘度が上昇する場合がある。たとえば、一般にセルロース増粘剤は水相を増粘すると考えられていますが、セルロースは水相に分散しています。
投稿日時: 2022 年 12 月 29 日