Классификация, механизм загущения и особенности применения наиболее часто используемых загустителей.

01 Предисловие

Загуститель – это своего рода реологическая добавка, которая способна не только загустить покрытие и предотвратить провисание в процессе строительства, но и придать покрытию отличные механические свойства и устойчивость при хранении. Загуститель имеет характеристики небольшой дозировки, очевидного загущения и удобства использования, и широко используется в покрытиях, фармацевтических препаратах, полиграфии и крашении, косметике, пищевых добавках, нефтедобыче, производстве бумаги, обработке кожи и других отраслях промышленности.

Загустители делятся на масляные и водные системы в соответствии с различными системами использования, и большинство загустителей представляют собой гидрофильные полимерные соединения.

В настоящее время на рынке имеется множество видов загустителей. По составу и механизму действия их в основном делят на четыре типа: загустители, целлюлозные, полиакрилатные и ассоциативные полиуретановые загустители.

02 классификация

(целлюлозный загуститель)

Целлюлозные загустители имеют долгую историю использования, и существует множество их разновидностей, включая метилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу, гидроксипропилметилцеллюлозу и т. д., которые раньше были основным загустителем. Наиболее часто используемой из них является гидроксиэтилцеллюлоза.

Механизм утолщения:

Механизм загущения целлюлозного загустителя заключается в том, что гидрофобная основная цепь и окружающие молекулы воды соединяются посредством водородных связей, что увеличивает текучий объем самого полимера и уменьшает пространство для свободного движения частиц, тем самым увеличивая вязкость система. Вязкость также можно увеличить за счет перепутывания молекулярных цепей, демонстрируя высокую вязкость при статическом и низком сдвиге и низкую вязкость при высоком сдвиге. Это связано с тем, что при статических или низких скоростях сдвига молекулярные цепи целлюлозы находятся в неупорядоченном состоянии, что делает систему очень вязкой; в то время как при высоких скоростях сдвига молекулы располагаются упорядоченно, параллельно направлению потока, и легко скользят друг по другу, поэтому вязкость системы падает.

полиакриловый загуститель

Загуститель на основе полиакриловой кислоты, также известный как загуститель, набухающий в щелочи (ASE), обычно представляет собой эмульсию, полученную из (мет)акриловой кислоты и этилакрилата путем определенной полимеризации.

Общая структура набухающего в щелочи загустителя:

Механизм загущения: механизм загустения загустителя на основе полиакриловой кислоты заключается в том, что загуститель растворяется в воде, и за счет однополого электростатического отталкивания карбоксилатных ионов молекулярная цепь расширяется от спиральной формы до стержневой, тем самым увеличивая вязкость воды. фаза. Кроме того, он также образует сетчатую структуру, связывая частицы латекса и пигменты, увеличивая вязкость системы.

Ассоциативный полиуретановый загуститель

Полиуретановый загуститель, называемый HEUR, представляет собой этоксилированный полиуретановый водорастворимый полимер с модифицированной гидрофобной группой, который относится к неионным ассоциативным загустителям. HEUR состоит из трех частей: гидрофобной группы, гидрофильной цепи и полиуретановой группы. Гидрофобная группа играет ассоциативную роль и является решающим фактором загущения, обычно это олеил, октадецил, додецилфенил, нонилфенол и т. д. Гидрофильная цепь может обеспечивать химическую стабильность и стабильность вязкости, обычно используются полиэфиры, такие как полиоксиэтилен и его производные. Молекулярная цепь HEUR расширена за счет полиуретановых групп, таких как IPDI, TDI и HMDI.

Механизм утолщения:

1) Гидрофобный конец молекулы связывается с гидрофобными структурами, такими как частицы латекса, поверхностно-активные вещества и пигменты, образуя трехмерную сетчатую структуру, которая также является источником высокой сдвиговой вязкости;

2) Как и в случае с поверхностно-активным веществом, когда текущая концентрация превышает критическую концентрацию мицелл, мицеллы образуются, и вязкость среднего сдвига (1-100 с-1) в основном зависит от нее;

3) Гидрофильная цепь молекулы воздействует на водородную связь молекулы воды, обеспечивая результат загущения.

Неорганический загуститель

Неорганические загустители в основном включают пылящую белую сажу, бентонит натрия, органический бентонит, диатомит, аттапульгит, молекулярные сита и силикагель.

Механизм утолщения:

Здесь на примере органического бентонита его реологический механизм следующий:

Органический бентонит обычно не существует в виде первичных частиц, а обычно представляет собой совокупность множества частиц. Первичные частицы могут быть получены в процессе смачивания, диспергирования и активации, создавая эффективный тиксотропный эффект.

В полярной системе полярный активатор не только обеспечивает химическую энергию, помогающую диспергировать органический бентонит, но также содержащаяся в нем вода мигрирует к гидроксильной группе на краю хлопьев бентонита, образуя ее. Посмотрите, благодаря соединению молекул воды бесчисленное количество бентонита. Чешуйки образуют гелевую структуру, а углеводородные цепи на поверхности хлопьев утолщают систему и производят тиксотропные эффекты благодаря своей сильной сольватирующей способности. Под действием внешней силы структура разрушается, вязкость уменьшается, а внешняя сила возвращается в исходное состояние. вязкость и структура.

03 приложение

Целлюлозный загуститель Целлюлозный загуститель обладает высокой эффективностью загущения, особенно при загущении водной фазы; имеет мало ограничений по покрытиям и широко используется; его можно использовать в широком диапазоне pH. Однако есть и недостатки, такие как плохое выравнивание, повышенное разбрызгивание при нанесении валиком, плохая стабильность и подверженность микробному разложению. Поскольку он имеет низкую вязкость при высоком сдвиге и высокую вязкость при статическом и низком сдвиге, вязкость быстро увеличивается после нанесения покрытия, что может предотвратить провисание, но, с другой стороны, приводит к плохому выравниванию.

Загуститель на основе полиакриловой кислоты. Загуститель на основе полиакриловой кислоты обладает сильными загущающими и выравнивающими свойствами, хорошей биологической стабильностью, но чувствителен к значению pH и плохой водостойкостью.

Ассоциативная структура ассоциативного полиуретанового загустителя разрушается под действием сдвиговой силы, и вязкость снижается. Когда сила сдвига исчезает, вязкость может быть восстановлена, что может предотвратить явление провисания в процессе строительства. А восстановление вязкости имеет определенный гистерезис, который способствует выравниванию пленки покрытия. Относительная молекулярная масса (от тысяч до десятков тысяч) полиуретановых загустителей намного ниже относительной молекулярной массы (от сотен тысяч до миллионов) первых двух типов загустителей и не способствует разбрызгиванию. Высокая растворимость целлюлозного загустителя в воде повлияет на водостойкость пленки покрытия, но молекула полиуретанового загустителя имеет как гидрофильные, так и гидрофобные группы, а гидрофобная группа имеет сильное сродство с матрицей пленки покрытия, что может повысить водостойкость. пленки покрытия. Поскольку в ассоциации участвуют частицы латекса, флокуляции не происходит, поэтому пленка покрытия может быть гладкой и иметь высокий блеск.

Неорганический загуститель Бентонитовый загуститель на водной основе обладает преимуществами сильного загущения, хорошей тиксотропии, широкого диапазона адаптации значения pH и хорошей стабильности. Однако, поскольку бентонит представляет собой неорганический порошок с хорошим светопоглощением, он может значительно снизить блеск поверхности пленки покрытия и действовать как матирующий агент. Поэтому при использовании бентонита в глянцевой латексной краске следует уделять внимание контролю дозировки. Нанотехнологии реализовали наномасштаб неорганических частиц, а также наделили неорганические загустители некоторыми новыми свойствами.