1. Definisi dan fungsi pengental
Aditif yang secara signifikan dapat meningkatkan viskositas cat berbasis air disebut pengental.
Pengental memainkan peran penting dalam produksi, penyimpanan, dan konstruksi pelapis.
Fungsi utama pengental adalah meningkatkan viskositas lapisan untuk memenuhi persyaratan berbagai tahap penggunaan. Namun, viskositas yang dibutuhkan oleh lapisan pada tahap yang berbeda berbeda. Misalnya:
Selama proses penyimpanan, diinginkan untuk memiliki viskositas tinggi untuk mencegah pigmen dari menetap;
Selama proses konstruksi, diinginkan untuk memiliki viskositas sedang untuk memastikan bahwa cat memiliki sikat yang baik tanpa pewarnaan cat yang berlebihan;
Setelah konstruksi, diharapkan bahwa viskositas dapat dengan cepat kembali ke viskositas tinggi setelah jeda waktu yang singkat (proses leveling) untuk mencegah kendur.
Fluiditas pelapis air adalah non-Newtonian.
Ketika viskositas cat berkurang dengan meningkatnya gaya geser, itu disebut cairan pseudoplastik, dan sebagian besar cat adalah cairan pseudoplastik.
Ketika perilaku aliran cairan pseudoplastik terkait dengan riwayatnya, yaitu, ia tergantung pada waktu, itu disebut cairan thixotropic.
Saat membuat lapisan, kami sering secara sadar mencoba membuat pelapis tixotropic, seperti menambahkan aditif.
Ketika thixotropy lapisan sesuai, ia dapat menyelesaikan kontradiksi dari berbagai tahap pelapis, dan memenuhi kebutuhan teknis dari berbagai viskositas lapisan dalam tahap penyimpanan, peringkat konstruksi, dan pengeringan.
Beberapa pengental dapat memberikan cat dengan thixotropy tinggi, sehingga memiliki viskositas yang lebih tinggi saat istirahat atau pada laju geser rendah (seperti penyimpanan atau transportasi), sehingga dapat mencegah pigmen dalam cat dari mengendap. Dan di bawah laju geser tinggi (seperti proses pelapisan), ia memiliki viskositas rendah, sehingga lapisan memiliki aliran dan leveling yang cukup.
Thixotropy diwakili oleh tixotropic index ti dan diukur dengan viskometer Brookfield.
Ti = viskositas (diukur pada 6R/menit)/viskositas (diukur pada 60R/menit)
2. Jenis Pengental dan Efeknya pada Properti Pelapisan
(1) Jenis dalam hal komposisi kimia, pengental dibagi menjadi dua kategori: organik dan anorganik.
Jenis anorganik termasuk bentonit, attapulgit, aluminium magnesium silikat, lithium magnesium silikat, dll., Jenis organik seperti metil selulosa, hidroksietil selulosa, poliakrilat, polimetakrilat, asam akrilat atau homopolim akrilik metil atau copolymer, dan kopolimer poli.
Dari perspektif pengaruh pada sifat reologi pelapis, pengental dibagi menjadi penebalan thixotropic dan penebalan asosiatif. Dalam hal persyaratan kinerja, jumlah pengental harus lebih sedikit dan efek penebalannya baik; Tidak mudah terkikis oleh enzim; Ketika suhu atau nilai pH sistem berubah, viskositas lapisan tidak akan dikurangi secara signifikan, dan pigmen dan pengisi tidak akan diflokulasi. ; Stabilitas penyimpanan yang baik; Retensi air yang baik, tidak ada fenomena berbusa yang jelas dan tidak ada efek samping pada kinerja film pelapis.
①Belulosa pengental
Penebalan selulosa yang digunakan dalam pelapis terutama metilsellulosa, hidroksietilselulosa dan hidroksipropilmetilselulosa, dan dua yang terakhir lebih umum digunakan.
Hydroxyethyl cellulose adalah produk yang diperoleh dengan mengganti gugus hidroksil pada unit glukosa selulosa alami dengan gugus hidroksietil. Spesifikasi dan model produk terutama dibedakan sesuai dengan tingkat substitusi dan viskositas.
Varietas hidroksietil selulosa juga dibagi menjadi tipe disolusi normal, tipe dispersi cepat dan jenis stabilitas biologis. Sejauh menyangkut metode penggunaan, hidroksietil selulosa dapat ditambahkan pada tahap yang berbeda dalam proses produksi pelapis. Tipe yang menyorot cepat dapat ditambahkan langsung dalam bentuk bubuk kering. Namun, nilai pH sistem sebelum menambahkan harus kurang dari 7, terutama karena hidroksietil selulosa larut perlahan pada nilai pH rendah, dan ada cukup waktu untuk air untuk menyusup ke bagian dalam partikel, dan kemudian nilai pH ditingkatkan untuk membuatnya larut dengan cepat. Langkah -langkah yang sesuai juga dapat digunakan untuk menyiapkan konsentrasi larutan lem tertentu dan menambahkannya ke sistem pelapisan.
Hydroxypropyl methylcellulose adalah produk yang diperoleh dengan mengganti gugus hidroksil pada unit glukosa selulosa alami dengan gugus metoksi, sedangkan bagian lain digantikan oleh gugus hidroksipropil. Efek penebalannya pada dasarnya sama dengan hidroksietil selulosa. Dan itu tahan terhadap degradasi enzimatik, tetapi kelarutan airnya tidak sebagus selulosa hidroksietil, dan memiliki kelemahan pembentukan gel saat dipanaskan. Untuk hidroksipropil metilselulosa yang diobati dengan permukaan, ia dapat secara langsung ditambahkan ke air saat digunakan. Setelah mengaduk dan menyebar, tambahkan zat alkali seperti air amonia untuk menyesuaikan nilai pH ke 8-9, dan aduk sampai sepenuhnya larut. Untuk hidroksipropil metilselulosa tanpa perlakuan permukaan, dapat direndam dan dibengkak dengan air panas di atas 85 ° C sebelum digunakan, dan kemudian didinginkan hingga suhu kamar, kemudian diaduk dengan air dingin atau air es untuk sepenuhnya melarutkannya.
② Penebalan Ororganik
Pengental semacam ini terutama adalah beberapa produk tanah liat yang diaktifkan, seperti bentonit, magnesium aluminium silikat tanah liat, dll. Ini dikarakterisasi di samping efek penebalan, ia juga memiliki efek suspensi yang baik, dapat mencegah tenggelam, dan tidak akan mempengaruhi ketahanan air lapisan. Setelah lapisan dikeringkan dan dibentuk menjadi film, film ini bertindak sebagai pengisi dalam film pelapis, dll. Faktor yang tidak menguntungkan adalah bahwa film ini akan secara signifikan mempengaruhi leveling lapisan.
③ Pengental polimer sintetis
Penebalan polimer sintetis sebagian besar digunakan dalam akrilik dan poliuretan (penebalan asosiatif). Penebalan akrilik sebagian besar polimer akrilik yang mengandung gugus karboksil. Dalam air dengan nilai pH 8-10, kelompok karboksil memisahkan dan menjadi bengkak; Ketika nilai pH lebih besar dari 10, ia larut dalam air dan kehilangan efek penebalan, sehingga efek penebalan sangat sensitif terhadap nilai pH.
Mekanisme penebalan dari penebalan akrilat adalah bahwa partikel -partikelnya dapat diadsorpsi pada permukaan partikel lateks dalam cat, dan membentuk lapisan pelapis setelah pembengkakan alkali, yang meningkatkan volume partikel lateks, menghambat gerakan Brown dari partikel, dan meningkatkan viskositas sistem cat. ; Kedua, pembengkakan pengental meningkatkan viskositas fase air.
(2) Pengaruh pengental pada sifat pelapis
Efek dari jenis pengental pada sifat reologi lapisan adalah sebagai berikut:
Ketika jumlah pengental meningkat, viskositas statis cat meningkat secara signifikan, dan tren perubahan viskositas pada dasarnya konsisten ketika mengalami gaya geser eksternal.
Dengan efek pengental, viskositas cat turun dengan cepat ketika mengalami gaya geser, menunjukkan pseudoplastisitas.
Menggunakan pengental selulosa yang dimodifikasi secara hidrofobik (seperti EBS451FQ), pada laju geser yang tinggi, viskositasnya masih tinggi ketika jumlahnya besar.
Menggunakan penebalan poliuretan asosiatif (seperti WT105A), pada laju geser yang tinggi, viskositasnya masih tinggi ketika jumlahnya besar.
Menggunakan pengental akrilik (seperti ASE60), meskipun viskositas statis naik dengan cepat ketika jumlahnya besar, viskositas berkurang dengan cepat pada laju geser yang lebih tinggi.
3. Penebalan asosiatif
(1) Mekanisme penebalan
Selulosa eter dan penebalan akrilik alkali yang dapat dikeluarkan hanya dapat mengentalkan fase air, tetapi tidak memiliki efek penebalan pada komponen lain dalam cat berbasis air, juga tidak dapat menyebabkan interaksi yang signifikan antara pigmen dalam cat dan partikel emulsi, sehingga reologi cat tidak dapat disesuaikan.
Penebalan asosiatif dikarakterisasi di samping penebalan melalui hidrasi, mereka juga menebal melalui hubungan antara mereka, dengan partikel yang tersebar, dan dengan komponen lain dalam sistem. Asosiasi ini melepas laju geser yang tinggi dan melakukan kembali pada tingkat geser rendah, memungkinkan reologi lapisan disesuaikan.
Mekanisme penebalan penebalan asosiatif adalah bahwa molekulnya adalah rantai hidrofilik linier, senyawa polimer dengan gugus lipofilik di kedua ujungnya, yaitu, memiliki gugus hidrofilik dan hidrofobik dalam struktur, sehingga memiliki karakteristik molekul surfaktan. alam. Molekul pengental seperti itu tidak hanya dapat melembabkan dan membengkak untuk menebal fase air, tetapi juga membentuk misel ketika konsentrasi larutan airnya melebihi nilai tertentu. Mikel dapat bergaul dengan partikel polimer emulsi dan partikel pigmen yang telah mengadsorpsi dispersan untuk membentuk struktur jaringan tiga dimensi, dan saling berhubungan dan terjerat untuk meningkatkan viskositas sistem.
Yang lebih penting adalah bahwa asosiasi ini berada dalam keadaan keseimbangan dinamis, dan misel yang terkait dapat menyesuaikan posisi mereka ketika mengalami kekuatan eksternal, sehingga lapisan memiliki sifat leveling. Selain itu, karena molekul memiliki beberapa misel, struktur ini mengurangi kecenderungan molekul air untuk bermigrasi dan dengan demikian meningkatkan viskositas fase air.
(2) Peran pelapis
Sebagian besar penebalan asosiatif adalah poliuretan, dan bobot molekul relatifnya adalah antara 103-104 orde besarnya, dua urutan besarnya lebih rendah dari asam poliakrilat biasa dan penebalan selulosa dengan berat molekul relatif antara 105-106. Karena berat molekul yang rendah, volume efektif meningkat setelah hidrasi lebih sedikit, sehingga kurva viskositasnya lebih rata daripada penebalan non-asosiatif.
Karena berat molekul rendah dari pengental asosiatif, keterikatan antarmolekulnya dalam fase air terbatas, sehingga efek penebalannya pada fase air tidak signifikan. Dalam kisaran laju geser rendah, konversi asosiasi antara molekul lebih dari kerusakan asosiasi antara molekul, seluruh sistem mempertahankan suspensi yang melekat dan keadaan dispersi, dan viskositas dekat dengan viskositas media dispersi (air). Oleh karena itu, pengental asosiatif membuat sistem cat berbasis air menunjukkan viskositas nyata yang lebih rendah ketika berada di daerah laju geser rendah.
Penebalan asosiatif meningkatkan energi potensial antara molekul karena hubungan antara partikel dalam fase terdispersi. Dengan cara ini, lebih banyak energi diperlukan untuk memecahkan hubungan antara molekul pada laju geser yang tinggi, dan gaya geser yang diperlukan untuk mencapai regangan geser yang sama juga lebih besar, sehingga sistem menunjukkan laju geser yang lebih tinggi pada laju geser yang tinggi. Viskositas yang jelas. Viskositas geser tinggi yang lebih tinggi dan viskositas geser rendah yang lebih rendah hanya dapat menebus kurangnya pengental umum dalam sifat reologi cat, yaitu, dua pengental dapat digunakan dalam kombinasi untuk menyesuaikan fluiditas cat lateks. Kinerja variabel, untuk memenuhi persyaratan komprehensif pelapisan ke film tebal dan aliran film.
Waktu posting: Nov-24-2022