การสอนเทคโนโลยีความหนาของสีน้ำที่กระชับที่สุด

1. คำจำกัดความและฟังก์ชั่นของเครื่องข้น

สารเติมแต่งที่สามารถเพิ่มความหนืดของสีน้ำได้อย่างมีนัยสำคัญเรียกว่าข้น

Thickeners มีบทบาทสำคัญในการผลิตการจัดเก็บและการสร้างสารเคลือบผิว

ฟังก์ชั่นหลักของเครื่องข้นคือการเพิ่มความหนืดของการเคลือบเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดของขั้นตอนการใช้งานที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตามความหนืดที่ต้องการโดยการเคลือบในขั้นตอนต่าง ๆ นั้นแตกต่างกัน เช่น:

ในระหว่างกระบวนการจัดเก็บมันเป็นที่พึงปรารถนาที่จะมีความหนืดสูงเพื่อป้องกันไม่ให้เม็ดสีตกตะกอน;

ในระหว่างกระบวนการก่อสร้างเป็นที่พึงปรารถนาที่จะมีความหนืดในระดับปานกลางเพื่อให้แน่ใจว่าสีมีการแปรงที่ดีโดยไม่ต้องย้อมสีมากเกินไป

หลังจากการก่อสร้างหวังว่าความหนืดสามารถกลับไปสู่ความหนืดสูงได้อย่างรวดเร็วหลังจากความล่าช้าในเวลาอันสั้น (กระบวนการปรับระดับ) เพื่อป้องกันการหย่อนคล้อย

ความลื่นไหลของการเคลือบด้วยน้ำไม่ใช่นิวตัน

เมื่อความหนืดของสีลดลงเมื่อการเพิ่มขึ้นของแรงเฉือนมันจะเรียกว่าของเหลวหลอกและสีส่วนใหญ่เป็นของเหลวหลอก

เมื่อพฤติกรรมการไหลของของเหลว pseudoplastic เกี่ยวข้องกับประวัตินั่นคือมันขึ้นอยู่กับเวลามันเรียกว่าของเหลว thixotropic

เมื่อผลิตสารเคลือบผิวเรามักจะพยายามทำให้การเคลือบ thixotropic อย่างมีสติเช่นการเพิ่มสารเติมแต่ง

เมื่อ thixotropy ของการเคลือบมีความเหมาะสมมันสามารถแก้ปัญหาความขัดแย้งของขั้นตอนต่าง ๆ ของการเคลือบและตอบสนองความต้องการทางเทคนิคของความหนืดที่แตกต่างกันของการเคลือบในการจัดเก็บการปรับระดับการก่อสร้างและขั้นตอนการอบแห้ง

เครื่องข้นบางตัวสามารถทำสีด้วย thixotropy สูงเพื่อให้มีความหนืดที่สูงขึ้นในที่เหลือหรือในอัตราการเฉือนต่ำ (เช่นการจัดเก็บหรือการขนส่ง) เพื่อป้องกันไม่ให้เม็ดสีในสีจากการตกตะกอน และภายใต้อัตราการเฉือนสูง (เช่นกระบวนการเคลือบ) มันมีความหนืดต่ำเพื่อให้การเคลือบมีการไหลและการปรับระดับเพียงพอ

Thixotropy แสดงด้วยดัชนี thixotropic Ti และวัดโดย Brookfield Viscometer

ti = ความหนืด (วัดที่ 6r/นาที)/ความหนืด (วัดที่ 60r/นาที)

2. ประเภทของความหนาและผลกระทบต่อคุณสมบัติการเคลือบ

(1) ประเภทในแง่ขององค์ประกอบทางเคมีความหนาจะแบ่งออกเป็นสองประเภท: อินทรีย์และอนินทรีย์

ชนิดอนินทรีย์รวมถึงเบนโทไนต์, attapulgite, อลูมิเนียมแมกนีเซียมซิลิเกต, ลิเธียมแมกนีเซียมซิลิเกต ฯลฯ , ชนิดอินทรีย์เช่นเมทิลเซลลูโลส, ไฮดรอกซีเอธิลเซลลูโลส, โพลีอะทริบเลทเลตโพลี

จากมุมมองของอิทธิพลที่มีต่อคุณสมบัติการไหลของสารเคลือบผิวเครื่องข้นจะถูกแบ่งออกเป็นตัวหนา thixotropic และเครื่องข้นที่เชื่อมโยงกัน ในแง่ของข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพปริมาณของความหนาควรน้อยลงและผลที่หนาขึ้นเป็นสิ่งที่ดี มันไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะถูกกัดเซาะโดยเอนไซม์ เมื่ออุณหภูมิหรือค่า pH ของระบบเปลี่ยนแปลงความหนืดของการเคลือบจะไม่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญและเม็ดสีและฟิลเลอร์จะไม่ตกตะกอน - ความมั่นคงในการจัดเก็บที่ดี การกักเก็บน้ำที่ดีไม่มีปรากฏการณ์ฟองที่ชัดเจนและไม่มีผลกระทบต่อการแสดงของฟิล์มเคลือบ

① cellulose thickener

เซลลูโลสข้นที่ใช้ในการเคลือบส่วนใหญ่คือ methylcellulose, hydroxyethylcellulose และ hydroxypropylmethylcellulose และสองหลังมักใช้กันทั่วไป

ไฮดรอกซีเอธิลเซลลูโลสเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการแทนที่กลุ่มไฮดรอกซิลในหน่วยกลูโคสของเซลลูโลสธรรมชาติด้วยกลุ่มไฮดรอกซีเอธิล ข้อกำหนดและแบบจำลองของผลิตภัณฑ์นั้นมีความโดดเด่นเป็นหลักตามระดับของการทดแทนและความหนืด

พันธุ์ไฮดรอกซีเอธิลเซลลูโลสยังแบ่งออกเป็นประเภทการละลายปกติประเภทการกระจายอย่างรวดเร็วและประเภทความเสถียรทางชีวภาพ เท่าที่เกี่ยวข้องกับวิธีการใช้งานไฮดรอกซีเอธิลเซลลูโลสสามารถเพิ่มได้ในขั้นตอนต่าง ๆ ในกระบวนการผลิตสารเคลือบ สามารถเพิ่มประเภทการกระจายอย่างรวดเร็วโดยตรงในรูปแบบของผงแห้ง อย่างไรก็ตามค่า pH ของระบบก่อนที่จะเพิ่มควรน้อยกว่า 7 ส่วนใหญ่เป็นเพราะไฮดรอกซีเอธิลเซลลูโลสละลายอย่างช้าๆที่ค่า pH ต่ำและมีเวลาเพียงพอสำหรับน้ำที่จะแทรกซึมเข้าไปในอนุภาคภายในและจากนั้นค่า pH จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ขั้นตอนที่สอดคล้องกันยังสามารถใช้เพื่อเตรียมความเข้มข้นของสารละลายกาวและเพิ่มลงในระบบการเคลือบ

Hydroxypropyl methylcellulose เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการแทนที่กลุ่มไฮดรอกซิลในหน่วยกลูโคสของเซลลูโลสธรรมชาติด้วยกลุ่ม methoxy ในขณะที่ส่วนอื่น ๆ จะถูกแทนที่ด้วยกลุ่มไฮดรอกซีโพรพิล เอฟเฟกต์ความหนาของมันนั้นมักจะเหมือนกับไฮดรอกซีเอธิลเซลลูโลส และมันก็ทนต่อการย่อยสลายของเอนไซม์ แต่ความสามารถในการละลายของน้ำนั้นไม่ดีเท่าของไฮดรอกซีเอธิลเซลลูโลสและมีข้อเสียของการเจลเมื่อถูกความร้อน สำหรับ hydroxypropyl methylcellulose ที่ผ่านการบำบัดด้วยพื้นผิวสามารถเติมลงในน้ำได้โดยตรงเมื่อใช้ หลังจากกวนและกระจายตัวเพิ่มสารอัลคาไลน์เช่นน้ำแอมโมเนียเพื่อปรับค่า pH เป็น 8-9 และคนให้ละลายจนละลายอย่างเต็มที่ สำหรับ hydroxypropyl methylcellulose ที่ไม่มีการรักษาพื้นผิวมันสามารถแช่และบวมด้วยน้ำร้อนสูงกว่า 85 ° C ก่อนการใช้งานจากนั้นเย็นลงที่อุณหภูมิห้องจากนั้นกวนด้วยน้ำเย็นหรือน้ำแข็งเพื่อละลายอย่างเต็มที่

②นินทรีย์ข้น

ความหนาชนิดนี้ส่วนใหญ่เป็นผลิตภัณฑ์ดินเหนียวเปิดใช้งานเช่นเบนโทไนต์, แมกนีเซียมอลูมิเนียมซิลิเกตดินเหนียว ฯลฯ มันยังมีลักษณะที่นอกเหนือจากผลกระทบที่หนาขึ้นแล้วมันยังมีผลการระงับที่ดีสามารถป้องกันการจมและจะไม่ส่งผลต่อความต้านทานต่อน้ำของการเคลือบ หลังจากการเคลือบแห้งและก่อตัวเป็นภาพยนตร์มันทำหน้าที่เป็นฟิลเลอร์ในฟิล์มเคลือบ ฯลฯ ปัจจัยที่ไม่เอื้ออำนวยคือมันจะส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการปรับระดับของการเคลือบ

③ความหนาของพอลิเมอร์สังเคราะห์

เครื่องขั้วเส้นพอลิเมอร์สังเคราะห์ส่วนใหญ่จะใช้ในอะคริลิคและโพลียูรีเทน เครื่องข้นอะคริลิคส่วนใหญ่เป็นโพลีเมอร์อะคริลิคที่มีกลุ่มคาร์บอกซิล ในน้ำที่มีค่า pH 8-10 กลุ่มคาร์บอกซิลแยกตัวออกจากกันและกลายเป็นบวม เมื่อค่า pH มากกว่า 10 มันจะละลายในน้ำและสูญเสียเอฟเฟกต์ความหนาดังนั้นเอฟเฟกต์ความหนาจึงไวต่อค่า pH มาก

กลไกความหนาของเครื่องข้นอะคริเลตคืออนุภาคของมันสามารถดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคน้ำยางในสีและก่อตัวเป็นชั้นเคลือบหลังจากบวมอัลคาไลซึ่งจะเพิ่มปริมาตรของอนุภาคน้ำยาง - ประการที่สองอาการบวมของข้นเพิ่มความหนืดของเฟสน้ำ

(2) อิทธิพลของความข้นต่อคุณสมบัติการเคลือบ

ผลกระทบของประเภทของข้นต่อคุณสมบัติการไหลของการเคลือบมีดังนี้:

เมื่อปริมาณของข้นขึ้นเพิ่มขึ้นความหนืดคงที่ของสีจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงความหนืดนั้นสอดคล้องกันโดยทั่วไปเมื่ออยู่ภายใต้แรงเฉือนภายนอก

ด้วยผลกระทบของความข้นความหนืดของสีจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อมันถูกแรงเฉือนแสดงให้เห็นว่า pseudoplasticity

ด้วยการใช้ข้นข้นเซลลูโลสที่ปรับเปลี่ยนได้ (เช่น EBS451FQ) ในอัตราแรงเฉือนสูงความหนืดยังคงสูงเมื่อปริมาณมีขนาดใหญ่

การใช้เครื่องข้นโพลียูรีเทนแบบเชื่อมโยง (เช่น WT105A) ในอัตราแรงเฉือนสูงความหนืดยังคงสูงเมื่อปริมาณมีขนาดใหญ่

การใช้เครื่องข้นอะคริลิค (เช่น ASE60) แม้ว่าความหนืดคงที่จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อปริมาณมีขนาดใหญ่ความหนืดจะลดลงอย่างรวดเร็วในอัตราการเฉือนที่สูงขึ้น

3. เครื่องข้นเชื่อมโยง

(1) กลไกความหนา

เซลลูโลสอีเธอร์และความหนาของอะคริลิคแอลคาลีที่ได้รับความนิยมสามารถทำให้เฟสน้ำข้นได้เท่านั้น แต่ไม่มีผลกระทบต่อส่วนประกอบอื่น ๆ ในสีน้ำและไม่สามารถทำให้เกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างเม็ดสีในสีและอนุภาคอิมัลชันดังนั้นจึงไม่สามารถปรับเปลี่ยนสีได้

เครื่องขั้วเชื่อมแบบเชื่อมโยงนั้นมีลักษณะเฉพาะที่นอกเหนือจากความหนาผ่านความชุ่มชื้นพวกเขายังข้นด้วยความสัมพันธ์ระหว่างตัวเองด้วยอนุภาคที่กระจายตัวและส่วนประกอบอื่น ๆ ในระบบ การเชื่อมโยงที่เชื่อมโยงกันนี้ในอัตราแรงเฉือนสูงและการเชื่อมต่ออีกครั้งในอัตราการเฉือนต่ำทำให้สามารถปรับการไหลของการเคลือบได้

กลไกความหนาของข้นข้นเชื่อมโยงคือโมเลกุลของมันคือห่วงโซ่ hydrophilic เชิงเส้นสารประกอบพอลิเมอร์ที่มีกลุ่ม lipophilic ที่ปลายทั้งสองนั่นคือมันมีกลุ่ม hydrophilic และ hydrophobic ในโครงสร้างดังนั้นมันจึงมีลักษณะของโมเลกุลลดแรงตึงผิว ธรรมชาติ. โมเลกุลที่ข้นข้นดังกล่าวไม่เพียง แต่สามารถให้ความชุ่มชื้นและบวมให้ข้นเฟสน้ำเท่านั้น แต่ยังสร้างไมเซลล์เมื่อความเข้มข้นของสารละลายน้ำเกินค่าที่กำหนด ไมเซลล์สามารถเชื่อมโยงกับอนุภาคพอลิเมอร์ของอิมัลชันและอนุภาคเม็ดสีที่ดูดซับสารช่วยให้เกิดโครงสร้างเครือข่ายสามมิติและเชื่อมต่อกันและเข้าไปพัวพันกับความหนืดของระบบ

สิ่งที่สำคัญกว่าคือความสัมพันธ์เหล่านี้อยู่ในสถานะของความสมดุลแบบไดนามิกและไมเซลล์ที่เกี่ยวข้องเหล่านั้นสามารถปรับตำแหน่งของพวกเขาเมื่ออยู่ภายใต้แรงภายนอกเพื่อให้การเคลือบมีคุณสมบัติการปรับระดับ นอกจากนี้เนื่องจากโมเลกุลมีหลายไมเซลล์โครงสร้างนี้จะช่วยลดแนวโน้มของโมเลกุลของน้ำในการอพยพและเพิ่มความหนืดของเฟสน้ำ

(2) บทบาทในการเคลือบ

เครื่องข้นที่เชื่อมโยงกันส่วนใหญ่เป็นโพลียูรีเทนและน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของพวกเขาอยู่ระหว่าง 103-104 คำสั่งของขนาดสองคำสั่งของขนาดที่ต่ำกว่ากรดโพลีอะคริลิคธรรมดาและความข้นด้วยเซลลูโลสที่มีน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ระหว่าง 105-106 เนื่องจากน้ำหนักโมเลกุลต่ำปริมาตรที่เพิ่มขึ้นหลังจากความชุ่มชื้นน้อยลงดังนั้นเส้นโค้งความหนืดของมันจึงประจบสอพลอกว่าเครื่องข้นที่ไม่ได้เข้าสังคม

เนื่องจากน้ำหนักโมเลกุลต่ำของข้นข้นเชื่อมโยงกันจึงมีการพัวพันระหว่างโมเลกุลในเฟสน้ำจึงมี จำกัด ดังนั้นผลกระทบที่หนาขึ้นต่อเฟสน้ำจึงไม่สำคัญ ในช่วงอัตราการเฉือนต่ำการแปลงความสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลเป็นมากกว่าการทำลายความสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลระบบทั้งหมดรักษาสถานะการระงับและการกระจายตัวโดยธรรมชาติและความหนืดอยู่ใกล้กับความหนืดของสื่อการกระจายตัว (น้ำ) ดังนั้นข้นข้นแบบเชื่อมโยงทำให้ระบบสีที่ใช้น้ำแสดงความหนืดที่ชัดเจนต่ำกว่าเมื่ออยู่ในภูมิภาคอัตราแรงเฉือนต่ำ

เครื่องขั้วเชื่อมแบบเชื่อมโยงเพิ่มพลังงานที่มีศักยภาพระหว่างโมเลกุลเนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคในเฟสกระจายตัว ด้วยวิธีนี้จำเป็นต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการทำลายความสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลในอัตราแรงเฉือนสูงและแรงเฉือนที่จำเป็นเพื่อให้ได้แรงเฉือนแบบเดียวกันนั้นยิ่งใหญ่กว่าเช่นกัน ความหนืดที่ชัดเจน ความหนืดแรงเฉือนสูงและความหนืดแรงเฉือนต่ำที่ต่ำกว่าสามารถชดเชยการขาดความหนาทั่วไปในคุณสมบัติการไหลของสีนั่นคือความหนาทั้งสองสามารถใช้ร่วมกันเพื่อปรับความลื่นไหลของสีน้ำยาง ประสิทธิภาพที่แปรปรวนเพื่อตอบสนองความต้องการที่ครอบคลุมของการเคลือบผิวในฟิล์มหนาและการไหลของฟิล์มเคลือบ