Згушњивачи боја на бази воде

1. Врсте згушњивача и механизам за згушњавање

(1) Неоргански згушњивач:

Неоргански згушњивачи у системима на бази воде су углавном глине.Као што су: бентонит.Каолин и дијатомејска земља (главна компонента је СиО2, који има порозну структуру) се понекад користе као помоћни згушњивачи за системе за згушњавање због својих својстава суспензије.Бентонит се више користи због своје велике способности бубрења у води.Бентонит (Бентонит), такође познат као бентонит, бентонит, итд., Главни минерал бентонита је монтморилонит који садржи малу количину алкалних и земноалкалних водних алуминосиликатних минерала, који припадају групи алуминосиликата, његова општа хемијска формула је: (На ,Ца)(Ал,Мг)6(Си4О10)3(ОХ)6•нХ2О.Способност експанзије бентонита изражава се капацитетом експанзије, односно запремина бентонита након бубрења у разблаженом раствору хлороводоничне киселине назива се капацитет експанзије, изражен у мл/грам.Након што згушњивач бентонита упије воду и набубри, запремина може достићи неколико пута или десет пута већу пре него што упије воду, тако да има добру суспензију, а пошто је прах финије величине честица, разликује се од осталих прахова у премазу. система.Тело има добру мешљивост.Поред тога, док производи суспензију, може да покрене друге прахове да произведу одређени ефекат против раслојавања, тако да је од велике помоћи да се побољша стабилност складиштења система.

Али многи бентонити на бази натријума се трансформишу из бентонита на бази калцијума путем конверзије натријума.Истовремено са натријумизацијом, производиће се велики број позитивних јона као што су јони калцијума и јони натријума.Ако је садржај ових катјона у систему превисок, велика количина неутрализације наелектрисања ће се генерисати на негативним наелектрисањем на површини емулзије, тако да у одређеној мери може изазвати нежељене ефекте као што су отицање и флокулација емулзија.С друге стране, ови јони калцијума ће такође имати нежељене ефекте на дисперзанте натријумове соли (или полифосфатне дисперзанте), узрокујући таложење ових дисперзанта у систему премаза, што на крају доводи до губитка дисперзије, чинећи премаз дебљим, дебљим или чак дебљи.Дошло је до јаких падавина и флокулације.Поред тога, ефекат згушњавања бентонита се углавном ослања на прах који апсорбује воду и шири се да би произвео суспензију, тако да ће донети јак тиксотропни ефекат на систем премаза, што је веома неповољно за премазе који захтевају добре ефекте изравнавања.Због тога се неоргански згушњивачи бентонита ретко користе у латекс бојама, а само мала количина се користи као згушњивачи у нискоквалитетним латекс бојама или брушеним латекс бојама.Међутим, последњих година неки подаци су показали да Хемингсов БЕНТОНЕ®ЛТ.органски модификовани и рафинисани хекторит има добре ефекте против седиментације и атомизације када се примењује на системе за безваздушно прскање латекс боје.

(2) Етар целулозе:

Етар целулозе је природни високополимер настао кондензацијом β-глукозе.Користећи карактеристике хидроксилне групе у глукозилном прстену, целулоза може да прође кроз различите реакције да би произвела низ деривата.Међу њима се добијају реакције естерификације и етерификације.Деривати целулозног естра или етра целулозе су најважнији деривати целулозе.Често коришћени производи су карбоксиметил целулоза,хидроксиетил целулоза, метил целулоза, хидроксипропил метил целулоза и тако даље.Пошто карбоксиметил целулоза садржи натријумове јоне који су лако растворљиви у води, има слабу водоотпорност, а број супституената на њеном главном ланцу је мали, па се лако разлаже бактеријском корозијом, смањујући вискозитет воденог раствора и чинећи га смрдљив, итд. Феномен, ретко се користи у латекс боји, углавном се користи у нискоквалитетном поливинил алкохолном лепку боје и кита.Брзина растварања метилцелулозе у води је генерално нешто нижа од оне хидроксиетилцелулозе.Поред тога, може постојати мала количина нерастворљиве материје током процеса растварања, што ће утицати на изглед и осећај премазног филма, тако да се ретко користи у латекс боји.Међутим, површински напон метил воденог раствора је нешто нижи него код других водених раствора целулозе, тако да је добар згушњивач целулозе који се користи у киту.Хидроксипропил метилцелулоза је такође згушњивач целулозе који се широко користи у области китова, а сада се углавном користи у киту на бази цемента или креч-калцијума (или другим неорганским везивним средствима).Хидроксиетил целулоза се широко користи у системима латекс боја због своје добре растворљивости у води и задржавања воде.У поређењу са другим целулозама, има мање утицаја на перформансе филма премаза.Предности хидроксиетил целулозе укључују високу ефикасност пумпања, добру компатибилност, добру стабилност складиштења и добру пХ стабилност вискозитета.Недостаци су лоша течност нивелисања и слаба отпорност на прскање.Да би се ови недостаци побољшали, појавила се хидрофобна модификација.Хидроксиетилцелулоза повезана са сексом (ХМХЕЦ) као што је НатросолПлус330, 331

(3) Поликарбоксилати:

У овом поликарбоксилату, висока молекулска тежина је згушњивач, а мала молекулска маса је дисперзант.Они углавном адсорбују молекуле воде у главном ланцу система, што повећава вискозитет дисперговане фазе;поред тога, они такође могу бити адсорбовани на површини честица латекса да би се формирао слој превлаке, који повећава величину честица латекса, згушњава хидратациони слој латекса и повећава вискозитет унутрашње фазе латекса.Међутим, овај тип згушњивача има релативно ниску ефикасност згушњавања, тако да се постепено елиминише у примени премаза.Сада се ова врста згушњивача углавном користи за згушњавање пасте у боји, јер је његова молекуларна тежина релативно велика, тако да помаже у дисперзибилности и стабилности складиштења пасте у боји.

(4) Алкално бубри згушњивач:

Постоје две главне врсте згушњивача који бубре у бази: обични згушњивачи који бубре и асоцијативни згушњивачи који бубре.Највећа разлика између њих је разлика у повезаним мономерима садржаним у главном молекулском ланцу.Асоцијативни алкално бубри згушњивачи су кополимеризовани са асоцијативним мономерима који могу да адсорбују једни друге у структури главног ланца, тако да након јонизације у воденом раствору може доћи до интрамолекуларне или интермолекуларне адсорпције, што доводи до брзог пораста вискозитета система.

а.Обичан згушњивач који бубри на бази алкалија:

Главни репрезентативни тип обичног згушњивача који бубри на бази алкалија је АСЕ-60.АСЕ-60 углавном усваја кополимеризацију метакрилне киселине и етил акрилата.Током процеса кополимеризације, метакрилна киселина чини око 1/3 чврстог садржаја, јер присуство карбоксилних група чини да молекуларни ланац има одређени степен хидрофилности и неутралише процес формирања соли.Због одбијања наелектрисања, молекуларни ланци се шире, што повећава вискозитет система и производи ефекат згушњавања.Међутим, понекад је молекулска тежина превелика због дејства агенса за унакрсно повезивање.Током процеса експанзије молекуларног ланца, молекуларни ланац није добро распршен у кратком временском периоду.Током процеса дуготрајног складиштења, молекуларни ланац се постепено растеже, што доноси накнадно згушњавање вискозитета.Поред тога, пошто у молекуларном ланцу ове врсте згушњивача има мало хидрофобних мономера, није лако створити хидрофобну комплексацију између молекула, углавном да би се направила интрамолекуларна међусобна адсорпција, тако да ова врста згушњивача има ниску ефикасност згушњавања, па је ретко се користи сам.Углавном се користи у комбинацији са другим згушњивачима.

б.Алкални згушњивач са бубрењем типа асоцијације (конкорд):

Ова врста згушњивача сада има много варијанти због избора асоцијативних мономера и дизајна молекуларне структуре.Његова главна ланчана структура је такође углавном састављена од метакрилне киселине и етил акрилата, а асоцијативни мономери су као антене у структури, али само у малој количини дистрибуције.Управо ови асоцијативни мономери попут пипака хоботнице играју најважнију улогу у ефикасности згушњавања згушњивача.Карбоксилна група у структури је неутрализована и ствара соли, а молекуларни ланац је такође као обичан згушњивач који бубри.Долази до истог одбијања наелектрисања, тако да се молекуларни ланац одвија.Асоцијативни мономер у њему такође се шири са молекулским ланцем, али његова структура садржи и хидрофилне и хидрофобне ланце, тако да ће се у молекулу или између молекула створити велика мицеларна структура слична сурфактантима.Ове мицеле настају међусобном адсорпцијом асоцијацијских мономера, а неки асоцијацијски мономери адсорбују једни друге кроз ефекат премошћавања честица емулзије (или других честица).Након што се мицеле произведу, оне фиксирају честице емулзије, честице молекула воде или друге честице у систему у релативно статичком стању, баш као и кретање кућишта, тако да је мобилност ових молекула (или честица) ослабљена и вискозитет систем се повећава.Због тога је ефикасност згушњавања ове врсте згушњивача, посебно у латекс бојама са високим садржајем емулзије, далеко боља од оне код обичних згушњивача који бубре, тако да се широко користи у латекс бојама.Главни представник производа Тип је ТТ-935.

(5) Асоцијативно полиуретанско (или полиетарско) средство за згушњавање и изравнавање:

Генерално, згушњивачи имају веома високу молекулску тежину (као што су целулоза и акрилна киселина), а њихови молекуларни ланци се растежу у воденом раствору да би се повећао вискозитет система.Молекуларна тежина полиуретана (или полиетра) је веома мала, и углавном формира асоцијацију кроз интеракцију ван дер Валсове силе липофилног сегмента између молекула, али је ова асоцијацијска сила слаба и асоцијација се може остварити под одређеним спољна сила.Одвајање, чиме се смањује вискозитет, погодује изравнавању премазног филма, тако да може играти улогу средства за изравнавање.Када се елиминише сила смицања, она може брзо да настави повезивање, а вискозитет система расте.Овај феномен је користан за смањење вискозитета и повећање нивелисања током изградње;а након што се изгуби сила смицања, вискозитет ће се одмах вратити како би се повећала дебљина филма за облагање.У практичним применама, више смо забринути због ефекта згушњавања таквих асоцијативних згушњивача на полимерне емулзије.Главне честице полимерног латекса такође учествују у повезивању система, тако да ова врста средства за згушњавање и изравнавање такође има добар ефекат згушњавања (или изравнавања) када је нижа од његове критичне концентрације;када је концентрација ове врсте средства за згушњавање и изравнавање Када је већа од критичне концентрације у чистој води, може сама да формира асоцијације, а вискозитет брзо расте.Дакле, када је ова врста средства за згушњавање и изравнавање нижа од своје критичне концентрације, јер честице латекса учествују у делимичном повезивању, што је мања величина честица емулзије, то је асоцијација јача, а њен вискозитет ће се повећавати са повећањем количина емулзије.Поред тога, неки дисперзанти (или акрилни згушњивачи) садрже хидрофобне структуре, а њихове хидрофобне групе су у интеракцији са онима од полиуретана, тако да систем формира велику мрежну структуру, која погодује згушњавању.

2. Утицај различитих згушњивача на отпорност латекс боје на одвајање воде

У дизајну формулација боја на бази воде, употреба згушњивача је веома важна карика, која је повезана са многим својствима латекс боја, као што су конструкција, развој боје, складиштење и изглед.Овде се фокусирамо на утицај употребе згушњивача на складиштење латекс боје.Из горњег увода можемо знати да се бентонит и поликарбоксилати: згушњивачи углавном користе у неким посебним премазима, о којима овде неће бити речи.Углавном ћемо расправљати о најчешће коришћеним целулозним, алкалним бубрењима и полиуретанским (или полиетарским) згушњивачима, сами или у комбинацији, утичу на отпорност на одвајање воде латекс боја.

Иако је згушњавање само хидроксиетил целулозом озбиљније у одвајању воде, лако је равномерно мешати.Једнократна употреба алкалног згушњавања са бубрењем нема одвајање воде и таложења, али озбиљно згушњавање након згушњавања.Једнократна употреба полиуретанског згушњавања, иако одвајање воде и накнадно згушњавање. Згушњавање није озбиљно, али талог који се њиме производи је релативно тврд и тешко га је мешати.И усваја хидроксиетил целулозу и једињење за згушњавање алкалног бубрења, без накнадног згушњавања, без јаких талога, лако се меша, али постоји и мала количина воде.Међутим, када се за згушњавање користе хидроксиетил целулоза и полиуретан, одвајање воде је најозбиљније, али нема јаких падавина.Алкално бубрило згушњавање и полиуретан се користе заједно, иако сепарација воде у основи није одвајање воде, већ након згушњавања, а седимент на дну је тешко равномерно мешати.А последњи користи малу количину хидроксиетил целулозе са алкалним бубрењем и полиуретанским згушњавањем да би имао једнолично стање без падавина и одвајања воде.Може се видети да је у систему чисте акрилне емулзије са јаком хидрофобношћу озбиљније згушњавање водене фазе хидрофилном хидроксиетил целулозом, али се лако може равномерно мешати.Једнократна употреба хидрофобног алкалног бубрења и полиуретанског (или њиховог једињења) згушњавања, иако је учинак против одвајања воде бољи, али се обоје касније згушњавају, а ако има падавина, то се назива чврстим падавинама, које је тешко равномерно мешати.Употреба згушњавања целулозног и полиуретанског једињења, због највеће разлике у хидрофилним и липофилним вредностима, доводи до најозбиљнијег одвајања воде и таложења, али је седимент мекан и лако се меша.Последња формула има најбоље перформансе против одвајања воде због боље равнотеже између хидрофилних и липофилних.Наравно, у стварном процесу дизајнирања формуле, такође треба узети у обзир типове емулзија и средстава за влажење и дисперговање и њихове хидрофилне и липофилне вредности.Тек када постигну добар баланс, систем може бити у стању термодинамичке равнотеже и имати добру водоотпорност.

У систему за згушњавање, згушњавање водене фазе је понекад праћено повећањем вискозитета уљне фазе.На пример, генерално верујемо да згушњивачи целулозе згушњавају водену фазу, али се целулоза дистрибуира у воденој фази