1. Définition et fonction de l'épaississement
Les additifs qui peuvent augmenter considérablement la viscosité des peintures à base d'eau sont appelés épaississeurs.
Les épaissistes jouent un rôle important dans la production, le stockage et la construction de revêtements.
La fonction principale de l'épaississeur est d'augmenter la viscosité du revêtement pour répondre aux exigences des différentes étapes d'utilisation. Cependant, la viscosité requise par le revêtement à différentes étapes est différente. Par exemple:
Pendant le processus de stockage, il est souhaitable d'avoir une viscosité élevée pour empêcher le pigment de s'installer;
Pendant le processus de construction, il est souhaitable d'avoir une viscosité modérée pour garantir que la peinture a une bonne brosse sans coloration à la peinture excessive;
Après la construction, il est à espérer que la viscosité peut rapidement revenir à une viscosité élevée après un court retard (processus de mise à niveau) pour éviter de s'affaisser.
La fluidité des revêtements d'origine hydrique n'est pas newtonien.
Lorsque la viscosité de la peinture diminue avec l'augmentation de la force de cisaillement, elle est appelée liquide pseudoplasique, et la majeure partie de la peinture est un fluide pseudoplasique.
Lorsque le comportement d'écoulement d'un fluide pseudoplasique est lié à son histoire, c'est-à-dire qu'il dépend du temps, il est appelé liquide thixotrope.
Lors de la fabrication de revêtements, nous essayons souvent consciemment de faire les revêtements thixotropes, comme l'ajout d'additifs.
Lorsque la thixotropie du revêtement est appropriée, elle peut résoudre les contradictions des différentes étapes du revêtement et répondre aux besoins techniques de la viscosité différente du revêtement dans les étapes de stockage, de construction et de séchage.
Certains épaissis peuvent doter la peinture avec une thixotropie élevée, de sorte qu'elle a une viscosité plus élevée au repos ou à un faible taux de cisaillement (comme le stockage ou le transport), afin d'empêcher le pigment de la peinture de se détendre. Et sous un taux de cisaillement élevé (comme le processus de revêtement), il a une faible viscosité, de sorte que le revêtement a un débit et un nivellement suffisants.
La thixotropie est représentée par l'indice thixotrope Ti et mesuré par Brookfield Viscometer.
Ti = viscosité (mesurée à 6R / min) / viscosité (mesurée à 60r / min)
2. Types d'épaississeurs et leurs effets sur les propriétés de revêtement
(1) Types en termes de composition chimique, les épaissistes sont divisés en deux catégories: organiques et inorganiques.
Les types inorganiques comprennent la bentonite, l'attapulgite, le silicate de magnésium en aluminium, le silicate de magnésium lithium, etc., des types organiques tels que la méthyl-cellulose, l'hydroxyéthyl-cellulose, le polyacrylate, le polyméthacrylate, l'acide acrylique ou l'homopolymère ou le copolymère et le polyurethane etc.
Du point de vue de l'influence sur les propriétés rhéologiques des revêtements, les épaissistes sont divisés en épaississeurs thixotropes et épaississeurs associatifs. En termes d'exigences de performance, la quantité d'épaississant doit être moindre et l'effet d'épaississement est bon; Il n'est pas facile d'être érodé par les enzymes; Lorsque la température ou la valeur du pH du système change, la viscosité du revêtement ne sera pas considérablement réduite et le pigment et le remplissage ne seront pas floculés. ; Bonne stabilité de stockage; Bonne rétention d'eau, pas de phénomène moussant évident et aucun effet négatif sur la performance du film de revêtement.
Épaississeur decellulose
Les épaississants de cellulose utilisés dans les revêtements sont principalement la méthylcellulose, l'hydroxyéthylcellulose et l'hydroxypropylméthylcellulose, et les deux derniers sont plus couramment utilisés.
L'hydroxyéthyl-cellulose est un produit obtenu en remplaçant les groupes hydroxyle sur les unités de glucose de la cellulose naturelle par des groupes hydroxyéthyliques. Les spécifications et les modèles des produits se distinguent principalement en fonction du degré de substitution et de viscosité.
Les variétés de l'hydroxyéthyl-cellulose sont également divisées en type de dissolution normal, type de dispersion rapide et type de stabilité biologique. En ce qui concerne la méthode d'utilisation, l'hydroxyéthyl cellulose peut être ajoutée à différentes étapes du processus de production de revêtement. Le type à dispersion rapide peut être ajouté directement sous la forme de poudre sèche. Cependant, la valeur du pH du système avant d'ajouter doit être inférieure à 7, principalement parce que l'hydroxyéthyl-cellulose se dissout lentement à faible valeur de pH, et il y a suffisamment de temps pour que l'eau s'infiltre à l'intérieur des particules, puis la valeur du pH soit augmentée pour la dissoudre rapidement. Les étapes correspondantes peuvent également être utilisées pour préparer une certaine concentration de solution de colle et l'ajouter au système de revêtement.
L'hydroxypropyl méthylcellulose est un produit obtenu en remplaçant le groupe hydroxyle sur l'unité de glucose de la cellulose naturelle par un groupe de méthoxy, tandis que l'autre partie est remplacée par un groupe hydroxypropyle. Son effet d'épaississement est fondamentalement le même que celui de l'hydroxyéthyl cellulose. Et il résiste à la dégradation enzymatique, mais sa solubilité dans l'eau n'est pas aussi bonne que celle de l'hydroxyéthyl-cellulose, et elle a l'inconvénient de gélifier lorsqu'il est chauffé. Pour l'hydroxypropyl méthylcellulose traité à la surface, il peut être directement ajouté à l'eau lorsqu'il est utilisé. Après avoir remué et dispersé, ajoutez des substances alcalines telles que l'eau de l'ammoniac pour ajuster la valeur du pH à 8-9 et remuer jusqu'à dissolution complètement. Pour l'hydroxypropyl méthylcellulose sans traitement de surface, il peut être trempé et gonflé à l'eau chaude au-dessus de 85 ° C avant utilisation, puis refroidi à température ambiante, puis agité à l'eau froide ou à l'eau glacée pour la dissoudre complètement.
Épaissants inorganiques
Ce type d'épaississant est principalement certains produits d'argile activés, tels que la bentonite, l'argile de silicate d'aluminium de magnésium, etc. Il est caractérisé en ce qu'en plus de l'effet d'épaississement, il a également un bon effet de suspension, peut empêcher le naufrage et n'affectera pas la résistance à l'eau du revêtement. Une fois le revêtement séché et formé en film, il agit comme un remplissage dans le film de revêtement, etc. Le facteur défavorable est qu'il affectera considérablement le nivellement du revêtement.
③ Épaississement du polymère synthétique
Les épaissistes de polymère synthétique sont principalement utilisés en acrylique et en polyuréthane (épaississeurs associatifs). Les épaissistes en acrylique sont principalement des polymères acryliques contenant des groupes carboxyle. Dans l'eau avec une valeur de pH de 8-10, le groupe carboxyle se dissocie et devient gonflé; Lorsque la valeur du pH est supérieure à 10, elle se dissout dans l'eau et perd l'épaississement, de sorte que l'effet d'épaississement est très sensible à la valeur du pH.
Le mécanisme d'épaississement de l'épaississeur d'acrylate est que ses particules peuvent être adsorbées à la surface des particules de latex dans la peinture et former une couche de revêtement après un gonflement alcalin, ce qui augmente le volume des particules de latex, entrave le mouvement brownien des particules et augmente la viscosité du système de peinture. ; Deuxièmement, le gonflement de l'épaississant augmente la viscosité de la phase hydrique.
(2) Influence de l'épaississement sur les propriétés de revêtement
L'effet du type d'épaississant sur les propriétés rhéologiques du revêtement est la suivante:
Lorsque la quantité d'épaississant augmente, la viscosité statique de la peinture augmente considérablement et la tendance du changement de viscosité est fondamentalement cohérente lorsqu'elle est soumise à une force de cisaillement externe.
Avec l'effet de l'épaississant, la viscosité de la peinture baisse rapidement lorsqu'elle est soumise à une force de cisaillement, montrant la pseudoplasticité.
En utilisant un épaississeur de cellulose modifié hydrophobiquement (comme EBS451FQ), à des taux de cisaillement élevés, la viscosité est toujours élevée lorsque la quantité est importante.
En utilisant des épaississants associatifs de polyuréthane (tels que WT105A), à des taux de cisaillement élevés, la viscosité est encore élevée lorsque la quantité est importante.
En utilisant des épaississeurs acryliques (comme l'ASE60), bien que la viscosité statique augmente rapidement lorsque la quantité est importante, la viscosité diminue rapidement à un taux de cisaillement plus élevé.
3. épaississeur associatif
(1) Mécanisme d'épaississement
L'éther de cellulose et les épaississants acryliques alcalins-puits ne peuvent épaissir que la phase hydrique, mais n'ont aucun effet d'épaississement sur d'autres composants dans la peinture à base d'eau, et ils ne peuvent pas provoquer une interaction significative entre les pigments dans la peinture et les particules de l'émulsion, de sorte que la rhéologie de la peinture ne peut pas être ajustée.
Les épaississeurs associatifs sont caractérisés en ce qu'en plus d'épaississement par l'hydratation, ils s'épaississent également par des associations entre eux, avec des particules dispersées et avec d'autres composants du système. Cette association se dissocie à des taux de cisaillement élevés et se réassocie à des taux de cisaillement bas, permettant à l'ajustement de la rhéologie du revêtement.
Le mécanisme d'épaississement de l'épaississant associatif est que sa molécule est une chaîne hydrophile linéaire, un composé polymère avec des groupes lipophiles aux deux extrémités, c'est-à-dire qu'il a des groupes hydrophiles et hydrophobes dans la structure, il a donc les caractéristiques des molécules de surfactant. nature. Ces molécules d'épaississants peuvent non seulement hydrater et gonfler pour épaissir la phase d'eau, mais également former des micelles lorsque la concentration de sa solution aqueuse dépasse une certaine valeur. Les micelles peuvent s'associer aux particules de polymère de l'émulsion et des particules de pigment qui ont adsorbé le dispersant pour former une structure de réseau tridimensionnelle, et sont interconnectées et enchevêtrées pour augmenter la viscosité du système.
Ce qui est plus important, c'est que ces associations sont dans un état d'équilibre dynamique, et les micelles associées peuvent ajuster leurs positions lorsqu'elles sont soumises à des forces externes, afin que le revêtement ait des propriétés de nivellement. De plus, puisque la molécule a plusieurs micelles, cette structure réduit la tendance des molécules d'eau à migrer et augmente ainsi la viscosité de la phase aqueuse.
(2) le rôle dans les revêtements
La plupart des épaississants associatifs sont des polyuréthanes et leurs poids moléculaires relatifs sont comprises entre 103 et 104 ordres de grandeur, deux ordres de grandeur inférieurs à l'acide polyacrylique ordinaire et les épaissistes de cellulose avec des poids moléculaires relatifs entre 105-106. En raison du faible poids moléculaire, l'augmentation du volume effectif après l'hydratation est moindre, donc sa courbe de viscosité est plus plate que celle des épaissistes non associatifs.
En raison du faible poids moléculaire de l'épaississant associatif, son enchevêtrement intermoléculaire dans la phase aqueux est limité, donc son effet d'épaississement sur la phase hydrique n'est pas significatif. Dans la gamme de taux de cisaillement faible, la conversion d'association entre les molécules est plus que la destruction de l'association entre les molécules, l'ensemble du système maintient une suspension inhérente et un état de dispersion, et la viscosité est proche de la viscosité du milieu de dispersion (eau). Par conséquent, l'épaississeur associatif fait que le système de peinture à base d'eau présente une viscosité apparente plus faible lorsqu'elle se trouve dans la région de faible taux de cisaillement.
Les épaississeurs associatifs augmentent l'énergie potentielle entre les molécules en raison de l'association entre les particules dans la phase dispersée. De cette façon, plus d'énergie est nécessaire pour briser l'association entre les molécules à des taux de cisaillement élevés, et la force de cisaillement nécessaire pour atteindre la même déformation de cisaillement est également plus élevée, de sorte que le système présente un taux de cisaillement plus élevé à des taux de cisaillement élevés. Viscosité apparente. La viscosité de cisaillement élevée et la viscosité à faible cisaillement plus faible peuvent simplement compenser le manque d'épaississeurs communs dans les propriétés rhéologiques de la peinture, c'est-à-dire que les deux épaissistes peuvent être utilisés en combinaison pour ajuster la fluidité de la peinture en latex. Performance variable, pour répondre aux exigences complètes de l'enrobage dans un film épais et un flux de films.
Heure du poste: Nov-24-2022