مختصر ترین آموزش فناوری ضخیم سازی رنگ مبتنی بر آب

1. تعریف و عملکرد ضخیم کننده

مواد افزودنی که می توانند به میزان قابل توجهی ویسکوزیته رنگهای مبتنی بر آب را افزایش دهند ، ضخیم کننده نامیده می شوند.

ضخیم کننده ها نقش مهمی در تولید ، ذخیره و ساخت پوشش ها دارند.

عملکرد اصلی ضخیم کننده افزایش ویسکوزیته پوشش برای برآورده کردن الزامات مراحل مختلف استفاده است. با این حال ، ویسکوزیته مورد نیاز پوشش در مراحل مختلف متفاوت است. به عنوان مثال:

در طی فرآیند ذخیره سازی ، مطلوب است که ویسکوزیته بالایی برای جلوگیری از حل و فصل رنگدانه داشته باشد.

در طی فرآیند ساخت و ساز ، مطلوب است که ویسکوزیته متوسط ​​داشته باشید تا اطمینان حاصل شود که این رنگ بدون استفاده از رنگ آمیزی بیش از حد ، از برسیت برخوردار است.

پس از ساخت و ساز ، امید است که ویسکوزیته بتواند پس از یک تاخیر در مدت زمان کوتاه (فرآیند تراز کردن) به سرعت به ویسکوزیته بالا برگردد تا از وقوع آن جلوگیری شود.

سیال بودن پوشش های آب غیرنشینان غیر نیوتونی است.

هنگامی که ویسکوزیته رنگ با افزایش نیروی برشی کاهش می یابد ، به آن یک مایع شبه پلاستیک گفته می شود و بیشتر رنگ یک مایع شبه پلاستیک است.

هنگامی که رفتار جریان یک مایع شبه پلاستیک به تاریخچه آن مربوط می شود ، یعنی وابسته به زمان است ، آن را یک مایع تیکسوتروپیک می نامند.

هنگام تولید پوشش ، ما اغلب آگاهانه سعی می کنیم پوشش ها را تیکسوتروپیک بسازیم ، مانند افزودن مواد افزودنی.

هنگامی که thixotropy پوشش مناسب است ، می تواند تضادهای مراحل مختلف پوشش را حل کند و نیازهای فنی ویسکوزیته های مختلف پوشش را در مراحل ذخیره سازی ، تسطیح و ساخت و سازها برآورده کند.

برخی از ضخیم کننده ها می توانند رنگ را با تیکسوتروپی زیاد وقف کنند ، به طوری که ویسکوزیته بالاتری را در حالت استراحت یا با سرعت کم برشی (مانند ذخیره سازی یا حمل و نقل) داشته باشد ، به طوری که برای جلوگیری از رنگدانه رنگ در رنگ جلوگیری می شود. و تحت فشار بالای برشی (مانند فرآیند پوشش) ، ویسکوزیته کم دارد ، به طوری که پوشش دارای جریان و تراز کافی است.

Thixotropy توسط شاخص thixotropic TI نشان داده شده و توسط بروکفیلد ویسکومتر اندازه گیری می شود.

Ti = ویسکوزیته (اندازه گیری شده در 6r در دقیقه)/ویسکوزیته (اندازه گیری شده در 60R در دقیقه)

2. انواع ضخیم کننده ها و اثرات آنها بر روی خصوصیات پوشش

(1) انواع از نظر ترکیب شیمیایی ، ضخیم کننده ها به دو دسته تقسیم می شوند: آلی و معدنی.

انواع معدنی شامل بنتونیت ، آتاپولژیت ، سیلیکات منیزیم آلومینیوم ، لیتیوم منیزیم سیلیکات و غیره ، انواع ارگانیک مانند متیل سلولز ، هیدروکسی اتیل سلولز ، پلی آکریلت ، پلی متتریلات ، اسید آکرییلیک یا متیل آکرییلیک هوموپولیمر یا هوموپولیمر یا پلی آروت و غیره.

از منظر تأثیر بر خصوصیات رئولوژیکی روکش ها ، ضخیم کننده ها به ضخیم کننده های تیکسوتروپیک و ضخیم کننده های انجمنی تقسیم می شوند. از نظر الزامات عملکرد ، میزان ضخیم کننده باید کمتر باشد و اثر ضخیم کننده خوب باشد. فرسایش توسط آنزیم ها آسان نیست. هنگامی که درجه حرارت یا pH سیستم تغییر کند ، ویسکوزیته پوشش به میزان قابل توجهی کاهش نمی یابد و رنگدانه و پرکننده کاشته نمی شود. ؛ ثبات ذخیره خوب ؛ احتباس خوب آب ، هیچ پدیده ای برای کف سازی آشکار و عوارض جانبی بر عملکرد فیلم پوشش نیست.

ضخیم کننده سلولز

ضخیم کننده های سلولز مورد استفاده در روکش ها عمدتاً متیل سلولز ، هیدروکسی اتیل سلولز و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز هستند و دو نفر دوم نیز بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.

هیدروکسی اتیل سلولز محصولی است که با جایگزینی گروههای هیدروکسیل در واحدهای گلوکز سلولز طبیعی با گروههای هیدروکسی اتیل بدست می آید. مشخصات و مدل های محصولات عمدتاً با توجه به میزان تعویض و ویسکوزیته متمایز می شوند.

گونه های هیدروکسی اتیل سلولز نیز به نوع انحلال طبیعی ، نوع پراکندگی سریع و نوع پایداری بیولوژیکی تقسیم می شوند. در مورد روش استفاده ، هیدروکسی اتیل سلولز می تواند در مراحل مختلف در فرآیند تولید پوشش اضافه شود. نوع پراکندگی سریع را می توان مستقیماً به شکل پودر خشک اضافه کرد. با این حال ، مقدار pH سیستم قبل از اضافه کردن باید کمتر از 7 باشد ، به طور عمده به این دلیل که هیدروکسی اتیل سلولز به آرامی با مقدار pH کم حل می شود و زمان کافی برای نفوذ آب در داخل ذرات وجود دارد و سپس مقدار pH افزایش می یابد تا سریع آن را حل کند. همچنین می توان از مراحل مربوطه برای تهیه غلظت خاصی از محلول چسب استفاده کرد و آن را به سیستم پوشش اضافه کرد.

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز محصولی است که با جایگزینی گروه هیدروکسیل در واحد گلوکز سلولز طبیعی با یک گروه متوکسی بدست می آید ، در حالی که قسمت دیگر توسط یک گروه هیدروکسی پروپیل جایگزین می شود. اثر ضخیم کننده آن در اصل همانند سلولز هیدروکسی اتیل است. و در برابر تخریب آنزیمی مقاوم است ، اما حلالیت آب آن به اندازه هیدروکسی اتیل سلولز مناسب نیست و هنگام گرم شدن از ضرر ژل شدن برخوردار است. برای هیدروکسی پروپیل متیل سلولز تحت درمان با سطح ، می توان در هنگام استفاده مستقیماً به آب اضافه شد. پس از هم زدن و پراکندگی ، مواد قلیایی مانند آب آمونیاک را اضافه کنید تا مقدار pH را به 8-9 تنظیم کرده و هم بزنید تا کاملاً حل شود. برای هیدروکسی پروپیل متیل سلولز بدون تصفیه سطح ، می توان آن را با آب گرم بالاتر از 85 درجه سانتیگراد قبل از استفاده خیس و متورم کرد و سپس به دمای اتاق خنک شد ، سپس با آب سرد یا آب یخ هم زده شد تا آن را به طور کامل حل کند.

ضخیم کننده ارگانیک

این نوع ضخیم کننده عمدتاً برخی از محصولات خاک رس فعال ، مانند بنتونیت ، خاک رس آلومینیوم منیزیم و غیره است. به این دلیل مشخص می شود که علاوه بر اثر ضخیم کننده ، دارای اثر تعلیق خوبی نیز می باشد ، می تواند از غرق شدن جلوگیری کند و بر مقاومت آب پوشش تأثیر نمی گذارد. پس از خشک شدن پوشش و شکل گیری در یک فیلم ، به عنوان یک پرکننده در فیلم پوشش و غیره عمل می کند. عامل نامطلوب این است که به میزان قابل توجهی بر تراز کردن پوشش تأثیر می گذارد.

③ ضخیم کننده پلیمر مصنوعی

ضخیم کننده های پلیمری مصنوعی بیشتر در اکریلیک و پلی اورتان (ضخیم کننده های انجمنی) استفاده می شوند. ضخیم کننده های اکریلیک بیشتر پلیمرهای اکریلیک حاوی گروههای کربوکسیل هستند. در آب با مقدار pH 8-10 ، گروه کربوکسیل جدا شده و متورم می شود. هنگامی که مقدار pH از 10 بیشتر باشد ، در آب حل می شود و اثر ضخیم شدن را از دست می دهد ، بنابراین اثر ضخیم شدن نسبت به مقدار pH بسیار حساس است.

مکانیسم ضخیم کننده ضخیم کننده آکریلات این است که ذرات آن را می توان روی سطح ذرات لاتکس در رنگ جذب کرد و پس از تورم قلیایی ، یک لایه پوشش را تشکیل می دهد ، که باعث افزایش حجم ذرات لاتکس می شود ، مانع حرکت قهوه ای ذرات می شود و ویسکوزیته سیستم رنگ را افزایش می دهد. ؛ دوم ، تورم ضخیم کننده ویسکوزیته فاز آب را افزایش می دهد.

(2) تأثیر ضخیم کننده بر خواص پوشش

تأثیر نوع ضخیم کننده بر خصوصیات رئولوژیکی پوشش به شرح زیر است:

هنگامی که میزان ضخیم کننده افزایش می یابد ، ویسکوزیته استاتیک رنگ به میزان قابل توجهی افزایش می یابد و روند تغییر ویسکوزیته اساساً در هنگام قرار گرفتن در معرض نیروی برشی خارجی سازگار است.

با تأثیر ضخیم کننده ، ویسکوزیته رنگ هنگامی که در معرض نیروی برشی قرار می گیرد به سرعت کاهش می یابد و نشانگر شبه پلاستیک است.

با استفاده از ضخیم کننده سلولز اصلاح شده آبگریز (مانند EBS451FQ) ، با میزان برشی بالا ، ویسکوزیته در صورت بزرگ بودن مقدار زیاد است.

با استفاده از ضخیم کننده های پلی اورتان انجمنی (مانند WT105A) ، با نرخ برشی بالا ، ویسکوزیته در صورت بزرگ بودن مقدار زیاد است.

با استفاده از ضخیم کننده های اکریلیک (مانند ASE60) ، اگرچه ویسکوزیته استاتیک در صورت بزرگ بودن مقدار به سرعت افزایش می یابد ، ویسکوزیته با سرعت برشی بالاتر کاهش می یابد.

3. ضخیم کننده انجمنی

(1) مکانیسم ضخیم شدن

ضخیم کننده های اتر و اتریلیک سلولز و قلیایی فقط می توانند فاز آب را غلیظ کنند ، اما هیچ تأثیر ضخیم کننده ای بر سایر اجزای موجود در رنگ مبتنی بر آب ندارند و همچنین نمی توانند تعامل قابل توجهی بین رنگدانه ها در رنگ و ذرات امولسیون ایجاد کنند ، بنابراین نمی توان رئولوژی رنگ را تنظیم کرد.

ضخیم کننده های انجمنی علاوه بر ضخیم شدن از طریق هیدراتاسیون ، از طریق ارتباط بین خود ، با ذرات پراکنده و سایر اجزای موجود در سیستم نیز ضخیم می شوند. این انجمن با نرخ برشی بالا جدا می شود و مجدداً به نرخ برشی پایین می رود و اجازه می دهد تا رئولوژی این پوشش تنظیم شود.

مکانیسم ضخیم کننده ضخیم کننده انجمنی این است که مولکول آن یک زنجیره آبگریز خطی است ، یک ترکیب پلیمری با گروه های لیپوفیلی در هر دو انتها ، یعنی دارای گروه های آبگریز و آبگریز در ساختار است ، بنابراین ویژگی های مولکولهای سورفکتانت را دارد. طبیعت چنین مولکولهای ضخیم کننده نه تنها می توانند هیدراته و متورم شوند تا فاز آب را ضخیم تر کنند ، بلکه وقتی غلظت محلول آبی آن از مقدار مشخصی فراتر می رود ، میسل را نیز تشکیل می دهند. میسل ها می توانند با ذرات پلیمری امولسیون و ذرات رنگدانه ای که پراکندگی را برای تشکیل یک ساختار شبکه سه بعدی جذب کرده اند ، ارتباط برقرار کنند و به هم پیوسته و درهم تنیده شده اند تا ویسکوزیته سیستم را افزایش دهند.

نکته مهمتر این است که این انجمن ها در حالت تعادل پویا قرار دارند و میسل های مرتبط می توانند در هنگام قرار گرفتن در معرض نیروهای خارجی ، موقعیت های خود را تنظیم کنند ، به طوری که این پوشش دارای خواص تسطیح کننده است. علاوه بر این ، از آنجا که این مولکول دارای چندین میسل است ، این ساختار تمایل مولکول های آب به مهاجرت را کاهش می دهد و در نتیجه ویسکوزیته فاز آبی را افزایش می دهد.

(2) نقش در پوشش ها

بسیاری از ضخیم کننده های انجمنی پلی اورتان هستند و وزن مولکولی نسبی آنها بین 103-104 مرتبه ، دو مرتبه پایین تر از اسید پلی آکریلیک معمولی و ضخیم کننده های سلولز با وزن مولکولی نسبی بین 105-106 است. با توجه به وزن مولکولی کم ، افزایش حجم مؤثر پس از هیدراتاسیون کمتر است ، بنابراین کنجکاوی ویسکوزیته آن نسبت به ضخیم کننده های غیر مرتبط است.

با توجه به وزن مولکولی کم ضخیم کننده انجمنی ، گرفتاری بین مولکولی آن در فاز آب محدود است ، بنابراین اثر ضخیم شدن آن در فاز آب معنی دار نیست. در محدوده نرخ برشی پایین ، تبدیل ارتباط بین مولکول ها بیشتر از تخریب ارتباط بین مولکول ها است ، کل سیستم حالت تعلیق و پراکندگی ذاتی را حفظ می کند و ویسکوزیته نزدیک به ویسکوزیته محیط پراکندگی (آب) است. بنابراین ، ضخیم کننده انجمنی باعث می شود که سیستم نقاشی مبتنی بر آب ویسکوزیته ظاهری کمتری را در منطقه با سرعت کم برشی نشان دهد.

ضخیم کننده های انجمنی به دلیل ارتباط بین ذرات در مرحله پراکنده ، انرژی بالقوه بین مولکول ها را افزایش می دهند. در این روش ، انرژی بیشتری برای شکستن ارتباط بین مولکول ها با نرخ برشی بالا لازم است و نیروی برشی مورد نیاز برای دستیابی به همان فشار برشی نیز بیشتر است ، به طوری که این سیستم با سرعت برشی بالایی بالاتری نشان می دهد. ویسکوزیته ظاهری. ویسکوزیته برشی بالاتر و ویسکوزیته کم نظیر و برشی پایین می تواند عدم وجود ضخیم کننده های متداول در خصوصیات رئولوژیکی رنگ را تشکیل دهد ، یعنی دو ضخیم کننده را می توان در ترکیب برای تنظیم سیالیت رنگ لاتکس استفاده کرد. عملکرد متغیر ، برای برآورده کردن نیازهای جامع پوشش در فیلم ضخیم فیلم و پوشش فیلم.