1. Rodzaje zagęszczaczy i mechanizm zagęszczania
(1) Zagęszczacz nieorganiczny:
Nieorganicznymi zagęszczaczami w układach wodnych są głównie gliny.Takie jak: bentonit.Kaolin i ziemia okrzemkowa (głównym składnikiem jest SiO2, który ma porowatą strukturę) są czasami stosowane jako pomocnicze zagęszczacze do układów zagęszczających ze względu na ich właściwości zawieszające.Bentonit jest coraz szerzej stosowany ze względu na dużą pęcznienie w wodzie.Bentonit (bentonit), znany również jako bentonit, bentonit itp., głównym minerałem bentonitu jest montmorylonit zawierający niewielką ilość uwodnionych minerałów glinokrzemianowych metali alkalicznych i ziem alkalicznych, należących do grupy glinokrzemianów, jego ogólny wzór chemiczny to: (Na ,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6·nH2O.Ekspansję bentonitu wyraża się zdolnością rozszerzania, to znaczy objętość bentonitu po spęcznieniu w rozcieńczonym roztworze kwasu solnego nazywana jest zdolnością rozszerzania, wyrażoną w ml/gram.Gdy zagęszczacz bentonitowy wchłonie wodę i pęcznieje, jego objętość może osiągnąć kilkukrotnie lub dziesięciokrotnie większą objętość przed wchłonięciem wody, dzięki czemu ma dobrą zawiesinę, a ponieważ jest to proszek o drobniejszych cząstkach, różni się od innych proszków w powłoce system.Ciało ma dobrą mieszalność.Ponadto podczas wytwarzania zawiesiny może napędzać inne proszki, aby uzyskać pewien efekt przeciwstratyfikacyjny, dlatego bardzo pomocne jest poprawienie stabilności systemu podczas przechowywania.
Jednak wiele bentonitów na bazie sodu przekształca się z bentonitu na bazie wapnia w wyniku konwersji sodu.W tym samym czasie sodyzacji wytwarzana będzie duża liczba jonów dodatnich, takich jak jony wapnia i jony sodu.Jeżeli zawartość tych kationów w układzie będzie zbyt duża, na ładunkach ujemnych na powierzchni emulsji wygeneruje się duża ilość ładunku neutralizującego, co w pewnym stopniu może spowodować skutki uboczne w postaci pęcznienia i flokulacji emulsja.Z drugiej strony te jony wapnia będą miały również skutki uboczne na dyspergator soli sodowej (lub dyspergator polifosforanowy), powodując wytrącanie się tych dyspergatorów w systemie powłokowym, co ostatecznie prowadzi do utraty dyspersji, powodując, że powłoka staje się grubsza, grubsza lub nawet grubszy.Wystąpiły silne opady atmosferyczne i flokulacja.Ponadto działanie zagęszczające bentonitu opiera się głównie na tym, że proszek absorbuje wodę i rozszerza się, tworząc zawiesinę, co powoduje silny efekt tiksotropowy w systemie powłokowym, co jest bardzo niekorzystne w przypadku powłok wymagających dobrego efektu poziomowania.Dlatego też nieorganiczne zagęstniki bentonitowe są rzadko stosowane w farbach lateksowych, a jedynie niewielka ich ilość stosowana jest jako zagęstniki w niskogatunkowych farbach lateksowych lub szczotkowanych farbach lateksowych.Jednak z ostatnich lat niektóre dane wykazały, że BENTONE®LT firmy Hemmings.Organicznie modyfikowany i rafinowany hektoryt ma dobre działanie przeciw sedymentacji i atomizacji po nałożeniu na systemy natrysku hydrodynamicznego farb lateksowych.
(2) Eter celulozy:
Eter celulozy jest naturalnym polimerem o wysokiej zawartości, powstałym w wyniku kondensacji β-glukozy.Wykorzystując właściwości grupy hydroksylowej w pierścieniu glukozylowym, celuloza może ulegać różnym reakcjom, tworząc szereg pochodnych.Wśród nich uzyskuje się reakcje estryfikacji i eteryfikacji.Najważniejszymi pochodnymi celulozy są pochodne estrów celulozy lub eterów celulozy.Powszechnie stosowanymi produktami są karboksymetyloceluloza,hydroksyetyloceluloza, metyloceluloza, hydroksypropylometyloceluloza i tak dalej.Ponieważ karboksymetyloceluloza zawiera jony sodu, które są łatwo rozpuszczalne w wodzie, ma słabą wodoodporność, a liczba podstawników w jej głównym łańcuchu jest niewielka, dlatego łatwo ulega rozkładowi w wyniku korozji bakteryjnej, zmniejszając lepkość roztworu wodnego i powodując, że śmierdzący itp. Zjawisko rzadko stosowane w farbach lateksowych, powszechnie stosowane w farbach i szpachlówkach niskogatunkowych na bazie alkoholu poliwinylowego.Szybkość rozpuszczania metylocelulozy w wodzie jest na ogół nieco niższa niż hydroksyetylocelulozy.Ponadto podczas procesu rozpuszczania może pojawić się niewielka ilość substancji nierozpuszczalnych, co będzie miało wpływ na wygląd i dotyk powłoki, dlatego jest ona rzadko stosowana w farbach lateksowych.Jednak napięcie powierzchniowe wodnego roztworu metylu jest nieco niższe niż w przypadku innych wodnych roztworów celulozy, dlatego jest to dobry zagęszczacz celulozy stosowany w szpachlówce.Hydroksypropylometyloceluloza jest również zagęszczaczem celulozowym szeroko stosowanym w dziedzinie szpachli, a obecnie jest stosowana głównie w kitach na bazie cementu lub wapna i wapnia (lub innych spoiwach nieorganicznych).Hydroksyetyloceluloza jest szeroko stosowana w systemach farb lateksowych ze względu na dobrą rozpuszczalność w wodzie i zatrzymywanie wody.W porównaniu z innymi celulozami ma mniejszy wpływ na właściwości powłoki.Zalety hydroksyetylocelulozy obejmują wysoką wydajność pompowania, dobrą kompatybilność, dobrą stabilność podczas przechowywania i dobrą stabilność lepkości w pH.Wadami są słaba płynność wyrównywania i słaba odporność na zachlapania.Aby zaradzić tym mankamentom pojawiła się modyfikacja hydrofobowa.Hydroksyetyloceluloza związana z płcią (HMHEC), taka jak NatrosolPlus330, 331
(3) Polikarboksylany:
W tym polikarboksylanie wysoka masa cząsteczkowa jest zagęszczaczem, a niska masa cząsteczkowa jest środkiem dyspergującym.Adsorbują głównie cząsteczki wody w głównym łańcuchu układu, co zwiększa lepkość fazy rozproszonej;ponadto mogą być również adsorbowane na powierzchni cząstek lateksu, tworząc warstwę powłokową, która zwiększa wielkość cząstek lateksu, zagęszcza warstwę hydratacyjną lateksu i zwiększa lepkość fazy wewnętrznej lateksu.Jednakże ten rodzaj zagęszczacza ma stosunkowo niską skuteczność zagęszczania, dlatego jest stopniowo eliminowany w zastosowaniach powłokowych.Obecnie tego rodzaju zagęstnik stosuje się głównie do zagęszczania pasty kolorowej, ponieważ jego masa cząsteczkowa jest stosunkowo duża, dlatego jest pomocny w zapewnianiu dyspergowalności i stabilności pasty kolorowej.
(4) Zagęszczacz pęczniejący alkalicznie:
Istnieją dwa główne typy zagęszczaczy pęczniejących alkaliami: zwykłe zagęszczacze pęczniejące alkaliami i asocjacyjne zagęszczacze pęczniejące alkaliami.Największą różnicą między nimi jest różnica w powiązanych monomerach zawartych w głównym łańcuchu molekularnym.Asocjacyjne zagęstniki pęczniejące w zasadach są kopolimeryzowane z monomerami asocjacyjnymi, które mogą się wzajemnie adsorbować w strukturze głównego łańcucha, więc po jonizacji w roztworze wodnym może nastąpić adsorpcja wewnątrzcząsteczkowa lub międzycząsteczkowa, powodując szybki wzrost lepkości układu.
A.Zwykły zagęszczacz pęczniejący alkaliami:
Głównym reprezentatywnym typem zwykłego zagęszczacza pęczniejącego alkaliami jest ASE-60.ASE-60 przyjmuje głównie kopolimeryzację kwasu metakrylowego i akrylanu etylu.Podczas procesu kopolimeryzacji kwas metakrylowy stanowi około 1/3 zawartości substancji stałych, ponieważ obecność grup karboksylowych sprawia, że łańcuch cząsteczkowy ma pewien stopień hydrofilowości i neutralizuje proces tworzenia soli.W wyniku odpychania ładunków łańcuchy molekularne rozszerzają się, co zwiększa lepkość układu i powoduje efekt zagęszczenia.Czasami jednak masa cząsteczkowa jest zbyt duża ze względu na działanie środka sieciującego.Podczas procesu ekspansji łańcucha molekularnego łańcuch molekularny nie jest dobrze rozproszony w krótkim czasie.Podczas długotrwałego przechowywania łańcuch molekularny ulega stopniowemu rozciąganiu, co powoduje późniejsze zagęszczenie lepkości.Ponadto, ponieważ w łańcuchu molekularnym tego rodzaju zagęszczacza znajduje się niewiele monomerów hydrofobowych, nie jest łatwo wygenerować kompleksowanie hydrofobowe pomiędzy cząsteczkami, głównie w celu wywołania wewnątrzcząsteczkowej wzajemnej adsorpcji, dlatego ten rodzaj zagęszczacza ma niską skuteczność zagęszczania, dlatego jest rzadko używany samodzielnie.Stosuje się go głównie w połączeniu z innymi zagęszczaczami.
B.Zagęstnik pęczniejący alkaliczny typu asocjacyjnego (concord):
Ten rodzaj zagęszczacza ma obecnie wiele odmian ze względu na dobór monomerów asocjacyjnych i konstrukcję struktury molekularnej.Jego główna struktura łańcucha również składa się głównie z kwasu metakrylowego i akrylanu etylu, a monomery asocjacyjne są w strukturze podobne do anten, ale tylko w niewielkim stopniu.To właśnie te monomery asocjacyjne, takie jak macki ośmiornicy, odgrywają najważniejszą rolę w wydajności zagęszczacza.Grupa karboksylowa w strukturze jest zobojętniona i tworzy sól, a łańcuch cząsteczkowy również przypomina zwykły zagęszczacz pęczniejący alkaliami.Następuje to samo odpychanie ładunku, w wyniku czego łańcuch molekularny się rozwija.Zawarty w nim monomer asocjacyjny również rozszerza się wraz z łańcuchem molekularnym, ale jego struktura zawiera zarówno łańcuchy hydrofilowe, jak i łańcuchy hydrofobowe, więc w cząsteczce lub pomiędzy cząsteczkami zostanie wygenerowana duża struktura micelarna podobna do środków powierzchniowo czynnych.Micele te powstają w wyniku wzajemnej adsorpcji monomerów asocjacyjnych, a niektóre monomery asocjacyjne adsorbują się wzajemnie poprzez efekt mostkujący cząstek emulsji (lub innych cząstek).Po wytworzeniu miceli utrwalają one cząsteczki emulsji, cząsteczki wody lub inne cząstki w układzie we względnie statycznym stanie, podobnie jak ruch obudowy, tak że mobilność tych cząsteczek (lub cząstek) jest osłabiona, a lepkość systemu wzrasta.Dlatego skuteczność zagęszczania tego typu zagęszczacza, szczególnie w farbach lateksowych o dużej zawartości emulsji, jest znacznie lepsza niż w przypadku zwykłych zagęszczaczy pęczniejących alkaliami, dlatego jest on szeroko stosowany w farbach lateksowych.Główny przedstawiciel produktu Typ to TT-935.
(5) Asocjacyjny poliuretanowy (lub polieterowy) środek zagęszczający i wyrównujący:
Ogólnie rzecz biorąc, zagęstniki mają bardzo dużą masę cząsteczkową (takie jak celuloza i kwas akrylowy), a ich łańcuchy cząsteczkowe są rozciągane w roztworze wodnym w celu zwiększenia lepkości układu.Masa cząsteczkowa poliuretanu (lub polieteru) jest bardzo mała i tworzy asocjację głównie poprzez oddziaływanie siły van der Waalsa segmentu lipofilowego między cząsteczkami, ale ta siła asocjacji jest słaba i asocjacja może nastąpić pod pewnymi warunkami siła zewnętrzna.Separacja, zmniejszając w ten sposób lepkość, sprzyja wyrównaniu warstwy powłoki, dzięki czemu może pełnić rolę środka wyrównującego.Kiedy siła ścinająca zostanie wyeliminowana, może szybko wznowić skojarzenie, a lepkość układu wzrasta.Zjawisko to korzystnie wpływa na zmniejszenie lepkości i zwiększenie poziomowania podczas budowy;a po utracie siły ścinającej lepkość zostanie natychmiast przywrócona, aby zwiększyć grubość warstwy powłoki.W zastosowaniach praktycznych bardziej interesuje nas zagęszczający wpływ takich asocjacyjnych zagęszczaczy na emulsje polimerowe.Główne cząstki lateksu polimerowego również uczestniczą w asocjacji układu, tak że ten rodzaj środka zagęszczającego i wyrównującego ma również dobre działanie zagęszczające (lub wyrównujące), gdy jest niższe niż jego stężenie krytyczne;gdy stężenie tego rodzaju środka zagęszczającego i wyrównującego jest wyższe niż jego stężenie krytyczne w czystej wodzie, może samo tworzyć skojarzenia, a lepkość gwałtownie wzrasta.Dlatego też, gdy tego rodzaju środek zagęszczający i wyrównujący jest niższy od jego stężenia krytycznego, ponieważ cząstki lateksu uczestniczą w częściowym asocjacji, im mniejszy rozmiar cząstek emulsji, tym silniejsze asocjacja, a jej lepkość będzie wzrastać wraz ze wzrostem ilość emulsji.Ponadto niektóre dyspergatory (lub zagęszczacze akrylowe) zawierają struktury hydrofobowe, a ich grupy hydrofobowe oddziałują z grupami hydrofobowymi, dzięki czemu układ tworzy dużą strukturę sieciową, co sprzyja zagęszczaniu.
2. Wpływ różnych zagęstników na odporność farby lateksowej na oddzielanie wody
W projektowaniu receptur farb wodorozcieńczalnych bardzo ważnym ogniwem jest zastosowanie zagęszczaczy, które jest związane z wieloma właściwościami farb lateksowych, takimi jak budowa, rozwój koloru, przechowywanie i wygląd.W tym miejscu skupiamy się na wpływie stosowania zagęstników na przechowywanie farby lateksowej.Z powyższego wprowadzenia wiemy, że bentonit i polikarboksylany: zagęszczacze są stosowane głównie w niektórych specjalnych powłokach, które nie będą tutaj omawiane.Omówimy głównie najczęściej stosowane zagęstniki celulozowe, pęczniejące alkalicznie i poliuretanowe (lub polieterowe), pojedynczo lub w połączeniu, wpływające na odporność farb lateksowych na oddzielanie wody.
Chociaż zagęszczanie samą hydroksyetylocelulozą jest poważniejsze w oddzielaniu wody, łatwo jest równomiernie mieszać.Jednorazowe zastosowanie zagęszczacza pęczniejącego alkalicznie nie powoduje wydzielania się wody i wytrącania, ale powoduje poważne zagęszczenie po zagęszczeniu.Jednorazowe zastosowanie zagęszczacza poliuretanowego, chociaż oddzielanie wody i zagęszczanie wtórne. Zagęszczenie nie jest poważne, ale powstały w jego wyniku osad jest stosunkowo twardy i trudny do mieszania.I przyjmuje hydroksyetylocelulozę i pęczniejący alkalicznie związek zagęszczający, bez dodatkowego zagęszczania, bez twardych opadów, łatwe do mieszania, ale jest też niewielka ilość wody.Jednakże, gdy do zagęszczania stosuje się hydroksyetylocelulozę i poliuretan, oddzielanie się wody jest najpoważniejsze, ale nie ma twardego wytrącania.Zagęstnik pęczniejący alkalia i poliuretan stosuje się razem, chociaż oddzielanie wody w zasadzie nie polega na oddzielaniu wody, ale po zagęszczeniu, a osad na dnie jest trudny do równomiernego wymieszania.A ten ostatni wykorzystuje niewielką ilość hydroksyetylocelulozy pęczniejącej alkalicznie i zagęszczającej poliuretan, aby uzyskać jednolity stan bez wytrącania i wydzielania wody.Można zauważyć, że w układzie emulsji czysto akrylowej o silnej hydrofobowości poważniejsze jest zagęszczenie fazy wodnej hydrofilową hydroksyetylocelulozą, ale można ją łatwo równomiernie wymieszać.Pojedyncze zastosowanie hydrofobowego pęcznienia alkalicznego i zagęszczania poliuretanu (lub jego związku), chociaż działanie zapobiegające oddzielaniu wody jest lepsze, ale oba później gęstnieją, a jeśli występują opady, nazywa się to twardymi opadami, które trudno jest równomiernie wymieszać.Stosowanie zagęszczaczy celulozowo-poliuretanowych, ze względu na największą różnicę wartości hydrofilowych i lipofilowych, powoduje najpoważniejsze oddzielanie się wody i wytrącanie, ale osad jest miękki i łatwy do mieszania.Ta ostatnia formuła ma najlepsze działanie zapobiegające oddzielaniu się wody dzięki lepszej równowadze pomiędzy hydrofilowością i lipofilowością.Oczywiście w procesie projektowania receptury należy również wziąć pod uwagę rodzaje emulsji oraz środków zwilżających i dyspergujących oraz ich wartości hydrofilowe i lipofilowe.Dopiero gdy osiągną dobrą równowagę, system będzie w stanie równowagi termodynamicznej i będzie miał dobrą wodoodporność.
W układzie zagęszczającym zagęszczaniu fazy wodnej towarzyszy czasami wzrost lepkości fazy olejowej.Na przykład ogólnie uważamy, że zagęstniki celulozowe zagęszczają fazę wodną, ale celuloza jest rozprowadzana w fazie wodnej
Czas publikacji: 29 grudnia 2022 r