1. Tipuri de agenți de îngroșare și mecanism de îngroșare
(1) Agent de îngroșare anorganic:
Agenții de îngroșare anorganici din sistemele pe bază de apă sunt în principal argile.Precum: bentonita.Caolinul și pământul de diatomee (componenta principală este SiO2, care are o structură poroasă) sunt uneori folosite ca agenți de îngroșare auxiliari pentru sistemele de îngroșare datorită proprietăților lor de suspensie.Bentonita este utilizată mai pe scară largă datorită capacității sale mari de umflare în apă.Bentonită (Bentonită), cunoscută și sub denumirea de bentonită, bentonită etc., principalul mineral al bentonitei este montmorillonitul care conține o cantitate mică de minerale aluminosilicate hidratate de metal alcalino și alcalino-pământos, aparținând grupului aluminosilicat, formula sa chimică generală este: (Na Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6•nH20.Performanța de expansiune a bentonitei este exprimată prin capacitatea de dilatare, adică volumul de bentonită după umflarea în soluție diluată de acid clorhidric se numește capacitate de expansiune, exprimat în ml/gram.După ce agentul de îngroșare cu bentonită absoarbe apă și se umflă, volumul poate atinge de câteva ori sau de zece ori mai mult decât înainte de a absorbi apa, deci are o suspensie bună și, deoarece este o pulbere cu o dimensiune mai fină a particulelor, este diferită de alte pulberi din acoperire. sistem.Corpul are o bună miscibilitate.În plus, în timp ce produce suspensie, poate conduce alte pulberi pentru a produce un anumit efect anti-stratificare, deci este foarte util să îmbunătățim stabilitatea la depozitare a sistemului.
Dar multe bentonite pe bază de sodiu sunt transformate din bentonită pe bază de calciu prin conversie a sodiului.Odată cu sodiificarea, se vor produce un număr mare de ioni pozitivi precum ioni de calciu și ioni de sodiu.Dacă conținutul acestor cationi în sistem este prea mare, se va genera o cantitate mare de neutralizare a sarcinii pe sarcinile negative de pe suprafața emulsiei, astfel încât, într-o anumită măsură, poate provoca efecte secundare, cum ar fi umflarea și flocularea emulsia.Pe de altă parte, acești ioni de calciu vor avea și efecte secundare asupra dispersantului de sare de sodiu (sau dispersant polifosfat), determinând ca acești dispersanți să precipite în sistemul de acoperire, ducând în cele din urmă la pierderea dispersiei, făcând acoperirea mai groasă, mai groasă sau chiar mai groasă. mai gros.Au avut loc precipitații severe și floculare.În plus, efectul de îngroșare al bentonitei se bazează în principal pe pulberea pentru a absorbi apa și a se extinde pentru a produce suspensie, astfel încât va aduce un efect tixotrop puternic sistemului de acoperire, ceea ce este foarte nefavorabil pentru acoperirile care necesită efecte de nivelare bune.Prin urmare, agenții de îngroșare anorganici de bentonită sunt rar utilizați în vopselele cu latex și doar o cantitate mică este folosită ca agenți de îngroșare în vopselele de latex de calitate scăzută sau vopselele latex cu perie.Cu toate acestea, în ultimii ani, unele date au arătat că BENTONE®LT de la Hemmings.hectoritul modificat organic și rafinat are efecte bune anti-sedimentare și atomizare atunci când este aplicat pe sistemele de pulverizare fără aer cu vopsea latex.
(2) Eter de celuloză:
Eterul de celuloză este un polimer natural înalt format prin condensarea β-glucozei.Folosind caracteristicile grupării hidroxil din inelul glucozil, celuloza poate suferi diferite reacții pentru a produce o serie de derivați.Dintre acestea se obțin reacții de esterificare și eterificare.Esterul de celuloză sau derivații de eter de celuloză sunt cei mai importanți derivați de celuloză.Produsele utilizate în mod obișnuit sunt carboximetil celuloza,hidroxietil celuloză, metil celuloză, hidroxipropil metil celuloză și așa mai departe.Deoarece carboximetil celuloza conține ioni de sodiu care sunt ușor solubili în apă, are o rezistență slabă la apă, iar numărul de substituenți de pe lanțul principal este mic, astfel încât se descompune ușor prin coroziune bacteriană, reducând vâscozitatea soluției apoase și făcându-l mirositoare, etc. Fenomen, rar folosit în vopsea latex, utilizat în general în vopsea și chit de lipici cu alcool polivinilic de calitate scăzută.Viteza de dizolvare în apă a metilcelulozei este în general puțin mai mică decât cea a hidroxietilcelulozei.În plus, poate exista o cantitate mică de materie insolubilă în timpul procesului de dizolvare, ceea ce va afecta aspectul și senzația peliculei de acoperire, deci este rar folosită în vopseaua cu latex.Cu toate acestea, tensiunea superficială a soluției apoase de metil este puțin mai mică decât cea a altor soluții apoase de celuloză, deci este un bun agent de îngroșare a celulozei utilizat în chit.Hidroxipropilmetilceluloza este, de asemenea, un agent de îngroșare a celulozei utilizat pe scară largă în domeniul chitului, iar acum este utilizat în principal în chitul pe bază de ciment sau var-calciu (sau alți lianți anorganici).Hidroxietilceluloza este utilizată pe scară largă în sistemele de vopsea cu latex datorită solubilității sale bune în apă și reținerii apei.În comparație cu alte celuloze, are un efect mai mic asupra performanței filmului de acoperire.Avantajele hidroxietilcelulozei includ eficiență ridicată de pompare, compatibilitate bună, stabilitate bună la depozitare și stabilitate bună a vâscozității pH-ului.Dezavantajele sunt fluiditatea slabă a nivelării și rezistența slabă la stropire.Pentru a ameliora aceste neajunsuri, a apărut modificarea hidrofobă.Hidroxietilceluloză asociată sexului (HMHEC), cum ar fi NatrosolPlus330, 331
(3) Policarboxilați:
În acest policarboxilat, greutatea moleculară mare este un agent de îngroșare, iar greutatea moleculară mică este un dispersant.Ele adsorb în principal moleculele de apă în lanțul principal al sistemului, ceea ce crește vâscozitatea fazei dispersate;în plus, ele pot fi, de asemenea, adsorbite pe suprafața particulelor de latex pentru a forma un strat de acoperire, care crește dimensiunea particulelor latexului, îngroașă stratul de hidratare al latexului și crește vâscozitatea fazei interne a latexului.Cu toate acestea, acest tip de agent de îngroșare are o eficiență de îngroșare relativ scăzută, astfel încât este eliminat treptat în aplicațiile de acoperire.Acum, acest tip de agent de îngroșare este utilizat în principal în îngroșarea pastei de culoare, deoarece greutatea sa moleculară este relativ mare, astfel încât este util pentru dispersibilitatea și stabilitatea de depozitare a pastei de culoare.
(4) Agent de îngroșare cu alcalii:
Există două tipuri principale de agenți de îngroșare cu umflare alcaline: agenți de îngroșare obișnuiți umflați cu alcali și agenți de îngroșare asociativi cu umflare alcaline.Cea mai mare diferență dintre ele este diferența dintre monomerii asociați conținuti în lanțul molecular principal.Agenții de îngroșare alcalini asociativi sunt copolimerizați cu monomeri asociativi care se pot adsorbi între ei în structura principală a lanțului, astfel încât după ionizare în soluție apoasă poate avea loc adsorbția intramoleculară sau intermoleculară, determinând creșterea rapidă a vâscozității sistemului.
A.Agent de îngroșare obișnuit, gonflabil cu alcalii:
Principalul produs reprezentativ de agent de îngroșare obișnuit cu umflare alcaline este ASE-60.ASE-60 adoptă în principal copolimerizarea acidului metacrilic și a acrilatului de etil.În timpul procesului de copolimerizare, acidul metacrilic reprezintă aproximativ 1/3 din conținutul solid, deoarece prezența grupărilor carboxil face ca lanțul molecular să aibă un anumit grad de hidrofilitate și neutralizează procesul de formare a sării.Datorită respingerii sarcinilor, lanțurile moleculare sunt extinse, ceea ce crește vâscozitatea sistemului și produce un efect de îngroșare.Cu toate acestea, uneori greutatea moleculară este prea mare datorită acțiunii agentului de reticulare.În timpul procesului de expansiune a lanțului molecular, lanțul molecular nu este bine dispersat într-o perioadă scurtă de timp.În timpul procesului de depozitare pe termen lung, lanțul molecular este întins treptat, ceea ce aduce Post-îngroșarea vâscozității.În plus, deoarece există puțini monomeri hidrofobi în lanțul molecular al acestui tip de îngroșător, nu este ușor să generați complexări hidrofobe între molecule, în principal pentru a face adsorbție reciprocă intramoleculară, astfel încât acest tip de îngroșare are o eficiență scăzută de îngroșare, deci este rar folosit singur.Este utilizat în principal în combinație cu alți agenți de îngroșare.
b.Agent de îngroșare pentru umflături alcaline de tip asociație (concord):
Acest tip de îngroșător are acum multe varietăți din cauza selecției monomerilor asociativi și a designului structurii moleculare.Structura sa principală a lanțului este, de asemenea, compusă în principal din acid metacrilic și acrilat de etil, iar monomerii asociativi sunt ca antene în structură, dar doar o cantitate mică de distribuție.Acești monomeri asociativi, cum ar fi tentaculele de caracatiță, joacă cel mai important rol în eficiența de îngroșare a agentului de îngroșare.Gruparea carboxil din structură este neutralizată și formează sare, iar lanțul molecular este, de asemenea, ca un agent de îngroșare obișnuit, gonflabil cu alcalii.Are loc aceeași repulsie a sarcinii, astfel încât lanțul molecular se desfășoară.Monomerul asociativ din acesta se extinde și el cu lanțul molecular, dar structura sa conține atât lanțuri hidrofile, cât și lanțuri hidrofobe, astfel încât în moleculă sau între molecule se va genera o structură micelară mare, similară agenților tensioactivi.Aceste micelii sunt produse prin adsorbția reciprocă a monomerilor de asociere, iar unii monomeri de asociere se adsorb reciproc prin efectul de punte al particulelor de emulsie (sau al altor particule).După ce sunt produse miceliile, ele fixează particulele de emulsie, particulele de molecule de apă sau alte particule din sistem într-o stare relativ statică, la fel ca mișcarea incintei, astfel încât mobilitatea acestor molecule (sau particule) este slăbită și vâscozitatea sistemul crește.Prin urmare, eficiența de îngroșare a acestui tip de agent de îngroșare, în special în vopseaua cu latex cu conținut ridicat de emulsie, este cu mult superioară celei a agenților de îngroșare obișnuiți care se umfla cu alcali, deci este utilizat pe scară largă în vopseaua cu latex.Principalul reprezentant al produsului Tipul este TT-935.
(5) Agent de îngroșare și de nivelare poliuretan (sau polieter) asociativ:
În general, agenții de îngroșare au o greutate moleculară foarte mare (cum ar fi celuloza și acidul acrilic), iar lanțurile lor moleculare sunt întinse în soluție apoasă pentru a crește vâscozitatea sistemului.Greutatea moleculară a poliuretanului (sau polieterului) este foarte mică și formează în principal o asociere prin interacțiunea forței van der Waals a segmentului lipofil între molecule, dar această forță de asociere este slabă și asocierea se poate face în anumite condiții. forta externa.Separarea, reducând astfel vâscozitatea, este favorabilă nivelării filmului de acoperire, astfel încât poate juca rolul de agent de nivelare.Când forța de forfecare este eliminată, se poate relua rapid asocierea, iar vâscozitatea sistemului crește.Acest fenomen este benefic pentru reducerea vâscozității și creșterea nivelării în timpul construcției;iar după ce forța de forfecare este pierdută, vâscozitatea va fi restabilită imediat pentru a crește grosimea filmului de acoperire.În aplicațiile practice, suntem mai preocupați de efectul de îngroșare al unor astfel de agenți de îngroșare asociativi asupra emulsiilor polimerice.Principalele particule de latex polimeric participă și ele la asocierea sistemului, astfel încât acest tip de agent de îngroșare și nivelare are și un efect bun de îngroșare (sau de nivelare) atunci când este mai mic decât concentrația sa critică;când concentrația acestui tip de agent de îngroșare și nivelare Când este mai mare decât concentrația sa critică în apă pură, poate forma asociații de la sine, iar vâscozitatea crește rapid.Prin urmare, atunci când acest tip de agent de îngroșare și nivelare este mai mic decât concentrația sa critică, deoarece particulele de latex participă la asociere parțială, cu cât dimensiunea particulelor emulsiei este mai mică, cu atât asocierea este mai puternică, iar vâscozitatea acesteia va crește odată cu creșterea cantitatea de emulsie.În plus, unii dispersanți (sau agenți de îngroșare acrilici) conțin structuri hidrofobe, iar grupările lor hidrofobe interacționează cu cele ale poliuretanului, astfel încât sistemul formează o structură de rețea mare, care este favorabilă îngroșării.
2. Efectele diferiților agenți de îngroșare asupra rezistenței la separarea apei a vopselei latex
În proiectarea formulării vopselelor pe bază de apă, utilizarea agenților de îngroșare este o legătură foarte importantă, care este legată de multe proprietăți ale vopselelor latex, cum ar fi construcția, dezvoltarea culorii, depozitarea și aspectul.Aici ne concentrăm asupra impactului utilizării agenților de îngroșare asupra depozitării vopselei latex.Din introducerea de mai sus, putem ști că bentonita și policarboxilații: agenți de îngroșare sunt utilizați în principal în unele acoperiri speciale, care nu vor fi discutate aici.Vom discuta în principal despre celuloza, umflarea alcaline și cei mai des utilizați agenți de îngroșare din poliuretan (sau polieter), singuri și în combinație, care afectează rezistența la separarea apei a vopselelor latex.
Deși îngroșarea numai cu hidroxietil celuloză este mai gravă în separarea apei, este ușor de amestecat uniform.Utilizarea unică a îngroșării cu umflături alcaline nu are separarea apei și precipitații, ci îngroșări serioase după îngroșare.Utilizarea unică a îngroșării poliuretanului, deși separarea apei și post-îngroșarea Îngroșarea nu este gravă, dar precipitatul produs de acesta este relativ greu și greu de amestecat.Și adoptă hidroxietil celuloză și compus de îngroșare cu umflături alcaline, fără post-ingrosare, fără precipitare tare, ușor de amestecat, dar există și o cantitate mică de apă.Cu toate acestea, atunci când hidroxietilceluloza și poliuretanul sunt folosite pentru a se îngroșa, separarea apei este cea mai gravă, dar nu există precipitații dure.Îngroșarea umflată cu alcalii și poliuretanul sunt utilizate împreună, deși separarea apei este practic nicio separare a apei, dar după îngroșare, iar sedimentul din partea de jos este greu de amestecat uniform.Iar ultimul folosește o cantitate mică de hidroxietil celuloză cu umflare alcalină și îngroșare a poliuretanului pentru a avea o stare uniformă fără precipitare și separare a apei.Se poate observa că în sistemul de emulsie acrilică pură cu hidrofobicitate puternică, este mai grav să se îngroașe faza apoasă cu hidroxietil celuloză hidrofilă, dar poate fi ușor amestecată uniform.Utilizarea unică a umflării alcaline hidrofobe și a îngroșării poliuretanului (sau a compusului lor), deși performanța anti-separare a apei este mai bună, dar ambele se îngroașă după aceea, iar dacă există precipitații, se numește precipitare dură, care este dificil de amestecat uniform.Utilizarea de îngroșare a compușilor de celuloză și poliuretan, din cauza celei mai mari diferențe între valorile hidrofile și lipofile, are ca rezultat cea mai gravă separare a apei și precipitare, dar sedimentul este moale și ușor de amestecat.Ultima formula are cea mai buna performanta anti-separare a apei datorita unui echilibru mai bun intre hidrofil si lipofil.Desigur, în procesul propriu-zis de proiectare a formulei, trebuie luate în considerare tipurile de emulsii și agenți de umectare și dispersare și valorile lor hidrofile și lipofile.Doar atunci când ajung la un echilibru bun sistemul poate fi într-o stare de echilibru termodinamic și poate avea o rezistență bună la apă.
În sistemul de îngroșare, îngroșarea fazei apoase este uneori însoțită de creșterea vâscozității fazei uleioase.De exemplu, credem în general că agenții de îngroșare cu celuloză îngroașă faza apoasă, dar celuloza este distribuită în faza apoasă.
Ora postării: 29-12-2022