הדרכה לטכנולוגיית עיבוי צבע תמציתית ביותר על בסיס מים

1. הגדרה ותפקוד של מעבה

תוספים שיכולים להגדיל באופן משמעותי את הצמיגות של צבעים על בסיס מים נקראים מעבים.

מעבים ממלאים תפקיד חשוב בייצור, אחסון ובנייה של ציפויים.

התפקיד העיקרי של המעבה הוא להגדיל את צמיגות הציפוי כדי לעמוד בדרישות שלבי שימוש שונים. עם זאת, הצמיגות הנדרשת על ידי הציפוי בשלבים שונים שונה. לְמָשָׁל:

במהלך תהליך האחסון, רצוי שיהיה צמיגות גבוהה למנוע את התיישבות הפיגמנט;

במהלך תהליך הבנייה, רצוי לקבל צמיגות מתונה כדי להבטיח שלצבע יש יכולת מברשת טובה ללא מכתים מוגזמים של צבע;

לאחר הבנייה, יש לקוות כי הצמיגות יכולה לחזור במהירות לצמיגות גבוהה לאחר פיגור זמן קצר (תהליך פילוס) כדי למנוע שקע.

הנזילות של ציפויים הנישאים במים אינה ניוטונית.

כאשר צמיגות הצבע פוחתת עם עליית כוח הגזירה, זה נקרא נוזל פסאודופלסטי, ורוב הצבע הוא נוזל פסאודופלסטי.

כאשר התנהגות הזרימה של נוזל פסאודופלסטי קשורה להיסטוריה שלה, כלומר, היא תלויה בזמן, היא נקראת נוזל תיקסוטרופי.

בעת ייצור ציפויים, לעתים קרובות אנו מנסים במודע להכין את הציפויים לתיקסוטרופיה, כמו הוספת תוספים.

כאשר התיקסוטרופיה של הציפוי מתאימה, היא יכולה לפתור את הסתירות של השלבים השונים של הציפוי, ולענות על הצרכים הטכניים של הצמיגות השונה של הציפוי בשלבי האחסון, הבנייה והייבוש.

כמה מעבים יכולים להניע את הצבע בתיקסוטרופיה גבוהה, כך שיש לו צמיגות גבוהה יותר במנוחה או בקצב גזירה נמוך (כגון אחסון או תחבורה), כדי למנוע את התיישבות הפיגמנט בצבע. ובקצב גזירה גבוה (כגון תהליך ציפוי), יש לו צמיגות נמוכה, כך שלציפוי יש מספיק זרימה ופילוס.

Thixotropy מיוצג על ידי מדד Tixotropic Ti ונמדד על ידי ויסקומטר ברוקפילד.

Ti = צמיגות (נמדדת ב 6r/min)/צמיגות (נמדדת ב 60r/min)

2. סוגים של מעבים והשפעותיהם על תכונות הציפוי

(1) סוגים מבחינת ההרכב הכימי, המעבים מחולקים לשתי קטגוריות: אורגניות ואורגניות.

סוגים אורגניים כוללים בנטוניט, אטפולגיט, אלומיניום מגנזיום סיליקט, ליתיום מגנזיום סיליקט וכו ', סוגים אורגניים כמו מתיל תאית, הידרוקסיאתיל תאית, פוליאקרילט, פולימתקרילט, חומצה אקרילית או הומופולימרים אקריליים או קופולימרים וכו' וכו '.

מנקודת המבט של ההשפעה על התכונות הריאולוגיות של ציפויים, מעבים מחולקים למעבה תיקסוטרופי ומעבים אסוציאטיביים. מבחינת דרישות הביצועים, כמות המעבה צריכה להיות פחותה ואפקט העיבוי טוב; לא קל לשחוק על ידי אנזימים; כאשר הטמפרטורה או ערך ה- pH של המערכת משתנים, צמיגות הציפוי לא תקטן משמעותית, והפיגמנט והמילוי לא יובלו. ; יציבות אחסון טובה; אחזקת מים טובה, אין תופעה מקצפת ברורה ואין השפעות שליליות על ביצועי סרט הציפוי.

① מעבה תאי

מעבדי התאיות המשמשים בציפויים הם בעיקר מתיל -סלולוזה, הידרוקסי -אתיל -קלאוזה והידרוקסיפרופיל -מתיל -קלאוזה, והשני האחרונים נפוצים יותר.

תאית הידרוקסיאתיל היא מוצר המתקבל על ידי החלפת קבוצות ההידרוקסיל ביחידות הגלוקוז של תאית טבעית עם קבוצות הידרוקסיאתיל. המפרט והמודלים של המוצרים נבדלים בעיקר על פי מידת ההחלפה והצמיגות.

הזנים של תאית הידרוקסיאתיל מחולקים גם הם לסוג פירוק רגיל, סוג פיזור מהיר וסוג יציבות ביולוגית. מבחינת שיטת השימוש, ניתן להוסיף תאית הידרוקסיאתיל בתא בשלבים שונים בתהליך ייצור הציפוי. ניתן להוסיף ישירות את סוג הפיזור המהיר בצורה של אבקה יבשה. עם זאת, ערך החומציות של המערכת לפני ההוספה צריך להיות פחות מ- 7, בעיקר מכיוון שתאי הידרוקסיאתיל מתמוסס לאט בערך pH נמוך, ויש מספיק זמן למים להסתננו לחלק הפנימי של החלקיקים, ואז מוגדל ערך החומציות כדי לגרום לו להתמוסס במהירות. ניתן להשתמש בצעדים תואמים גם להכנת ריכוז מסוים של תמיסת דבק ולהוסיף אותו למערכת הציפוי.

Hydroxypropyl Methylcellulose הוא מוצר המתקבל על ידי החלפת קבוצת ההידרוקסיל ביחידת הגלוקוז של תאית טבעית עם קבוצת מטוקסי, ואילו החלק השני מוחלף על ידי קבוצת הידרוקסיפרופיל. השפעת העיבוי שלו זהה למעשה לזו של תאית הידרוקסיאתיל. והיא עמידה בפני השפלה אנזימטית, אך מסיסות המים שלה אינה טובה כמו זו של תאית הידרוקסיאתיל, ויש לו את החיסרון של ג'לינג כשהוא מחומם. עבור הידרוקסיפרופיל מתיל-קלאולוזה שטופל על פני השטח, ניתן להוסיף אותו ישירות למים בעת השימוש. לאחר ערבוב ופיזור, מוסיפים חומרים אלקליין כמו מי אמוניה כדי להתאים את ערך ה- pH ל 8-9, ומערבבים עד להמסה במלואה. עבור הידרוקסיפרופיל מתיל -קלאולוזה ללא טיפול פני השטח, ניתן לספוג אותו ולהתנפח במים חמים מעל 85 מעלות צלזיוס לפני השימוש, ואז להתקרר לטמפרטורת החדר, ואז לערבב במים קרים או במי קרח כדי להמיס אותם באופן מלא.

② מעבה אורגני

מעבה מסוג זה הוא בעיקר כמה מוצרי חימר מופעלים, כמו בנטוניט, חימר סיליקט אלומיניום מגנזיום וכו '. לאחר התייבשות הציפוי ונוצר לסרט, הוא משמש כמילוי בסרט הציפוי וכו '. הגורם השלילי הוא שהוא ישפיע באופן משמעותי על פילוס הציפוי.

③ מעבה פולימרים סינטטי

מעבדי פולימרים סינתטיים משמשים לרוב באקריליק ופוליאוריטן (מעבים אסוציאטיביים). מעבים אקריליים הם בעיקר פולימרים אקריליים המכילים קבוצות קרבוקסיל. במים עם ערך pH של 8-10, קבוצת הקרבוקסיל מתנתקת ונפוחה; כאשר ערך ה- pH גדול מ- 10, הוא מתמוסס במים ומאבד את אפקט העיבוי, כך שאפקט העיבוי רגיש מאוד לערך ה- pH.

מנגנון העיבוי של מעבה האקרילט הוא שניתן לספוג את חלקיקיו על פני השטח של חלקיקי לטקס בצבע, וליצור שכבת ציפוי לאחר נפיחות אלקלי, מה שמגדיל את נפח חלקיקי לטקס, מעכב את התנועה החומה של החלקיקים ומגדיל את צמחיית מערכת הצבע. ; שנית, נפיחות המעבה מגדילה את צמיגות שלב המים.

(2) השפעת מעבה על תכונות ציפוי

ההשפעה של סוג המעבה על התכונות הריאולוגיות של הציפוי היא כדלקמן:

כאשר כמות המעבה גדלה, הצמיגות הסטטית של הצבע עולה באופן משמעותי, ומגמת שינוי הצמיגות היא בעצם עקבית כאשר היא נתונה לכוח גזירה חיצוני.

עם השפעת המעבה, צמיגות הצבע יורדת במהירות כאשר היא נתונה לכוח הגזירה, ומציגה פסאודופלסטיות.

בעזרת מעבה תאית שהשתנה הידרופובי (כמו EBS451FQ), בקצב גזירה גבוה, הצמיגות עדיין גבוהה כאשר הכמות גדולה.

בעזרת מעבדי פוליאוריטן אסוציאטיביים (כמו WT105A), בשיעורי גזירה גבוהים, הצמיגות עדיין גבוהה כאשר הכמות גדולה.

בעזרת מעבים אקריליים (כמו ASE60), אם כי הצמיגות הסטטית עולה במהירות כאשר הכמות גדולה, הצמיגות יורדת במהירות בקצב גזירה גבוה יותר.

3. מעבה אסוציאטיבי

(1) מנגנון עיבוי

מעבה אקרילי של תאית ועיביות אקריליות הניתנות לאלקלוזיות יכולים רק לעבות את שלב המים, אך אין להם השפעה מעבה על רכיבים אחרים בצבע על בסיס המים, והם גם לא יכולים לגרום לאינטראקציה משמעותית בין הפיגמנטים בצבע לחלקיקי התחליב, כך שלא ניתן להתאים את הריאולוגיה של הצבע.

מעבים אסוציאטיביים מאופיינים בכך שבנוסף לעיבוי דרך הידרציה, הם גם מתעבים באמצעות אסוציאציות בינם לבין עצמם, עם חלקיקים מפוזרים ועם רכיבים אחרים במערכת. עמותה זו מתנתקת בשיעורי גזירה גבוהים ומעוררת מחדש בשיעורי גזירה נמוכים, ומאפשרת להתאים את הריאולוגיה של הציפוי.

מנגנון העיבוי של המעבה האסוציאטיבי הוא שהמולקולה שלו היא שרשרת הידרופילית ליניארית, תרכובת פולימרית עם קבוצות ליפופיליות בשני הקצוות, כלומר יש לו קבוצות הידרופיליות והידרופוביות במבנה, כך שיש לו את המאפיינים של מולקולות שטח. טֶבַע. מולקולות מעבה כאלה יכולות לא רק לחות ולהתנפח כדי לעבות את שלב המים, אלא גם ליצור מיקרונים כאשר ריכוז התמיסה המימית שלו עולה על ערך מסוים. המיקרונים יכולים להתחבר לחלקיקי הפולימר של התחליב וחלקיקי הפיגמנט שספקו את המפזר ליצירת מבנה רשת תלת ממדי, והם קשורים זה לזה ומסתבכים כדי להגביר את צמיגות המערכת.

מה שחשוב יותר הוא שהאסוציאציות הללו נמצאות במצב של איזון דינאמי, ואותם מיקרונים קשורים יכולים להתאים את עמדותיהם כאשר הם נתונים לכוחות חיצוניים, כך שלציטוף יש תכונות פילוס. בנוסף, מכיוון שלמולקולה יש כמה מיקרונים, מבנה זה מצמצם את הנטייה של מולקולות מים לנדוד ובכך מגביר את הצמיגות של השלב המימי.

(2) התפקיד בציפויים

מרבית המעבים האסוציאטיביים הם פוליאוריטנים, ומשקולותיהם המולקולריות היחסיות הן בין 103-104 סדרי גודל, שני סדרי גודל נמוכים מאשר חומצה פוליאקרילית רגילה ומעבה תאית עם משקולות מולקולריות יחסית בין 105-106. בשל המשקל המולקולרי הנמוך, עליית הנפח היעיל לאחר ההידרציה פחותה, ולכן עקומת הצמיגות שלה מחמיאה מזו של מעבים שאינם אסוציאטיביים.

בשל המשקל המולקולרי הנמוך של המעבה האסוציאטיבי, ההסתבכות הבין -מולקולרית שלו בשלב המים מוגבלת, ולכן השפעת העבייה שלו על שלב המים אינה משמעותית. בטווח קצב הגזירה הנמוך, המרת הקשר בין מולקולות היא יותר מההרס של הקשר בין מולקולות, המערכת כולה שומרת על מצב מתלה ומצב פיזור מובנה, והצמיגות קרובה לצמיגות המדיום הפיזור (מים). לפיכך, המעבה האסוציאטיבי גורם למערכת הצבע מבוססת המים להציג צמיגות נמוכה יותר לכאורה כאשר היא נמצאת באזור קצב הגזירה הנמוך.

מעבים אסוציאטיביים מגדילים את האנרגיה הפוטנציאלית בין מולקולות כתוצאה מהקשר בין חלקיקים בשלב המפוזר. באופן זה יש צורך באנרגיה רבה יותר כדי לשבור את הקשר בין מולקולות בשיעורי גזירה גבוהים, וכוח הגזירה הנדרש להשגת אותו זן גזירה גדול גם הוא, כך שהמערכת מציגה קצב גזירה גבוה יותר בשיעורי גזירה גבוהים. צמיגות לכאורה. צמיגות הגזירה הגבוהה הגבוהה וצמיגות גזירה נמוכה נמוכה יכולים פשוט לפצות על היעדר מעבים נפוצים בתכונות הריאולוגיות של הצבע, כלומר ניתן להשתמש בשני המעבים בשילוב כדי להתאים את נזילות צבע הטקס. ביצועים משתנים, כדי לעמוד בדרישות המקיפות של ציפוי לזרימת סרטים וציפוי עבה.