סוגים ומנגנון עיבוי של מעישי צבע על בסיס מים

1. סוגים של מעבים ומנגנון עיבוי

(1) מעבה אורגני:
מעבים אורגניים במערכות על בסיס מים הם בעיקר חימרים. כגון: בנטוניט. קאולין ואדמה דיאטומית (המרכיב העיקרי הוא SiO2, שיש לו מבנה נקבובי) משמשים לעיתים כעבדי עזר לעיבוי מערכות בגלל תכונות ההשעיה שלהם. Bentonite נמצא בשימוש נרחב יותר בגלל נחל המים הגבוה שלו. בנטוניט (בנטוניט), הידוע גם בשם בנטוניט, בנטוניט וכו ', המינרל העיקרי של בנטוניט הוא מונטמורלוניט המכיל כמות קטנה של אלקלי ואדמה אלקלין מתכתית, הנוסחה הכימית שלה היא: (NA, CA) (AL, MG) 6 (SI4O10) 3 (OH) 6 • NH2O. ביצועי ההתרחבות של בנטוניט באים לידי ביטוי על ידי יכולת הרחבה, כלומר נפח הבנטוניט לאחר נפיחות בתמיסת חומצה הידרוכלורית מדוללת נקרא יכולת הרחבה, המתבטאת ב- ML/Gram. לאחר שהעבה הבנטוניט סופג מים ומתנפחים, הנפח יכול להגיע מספר פעמים או עשר פעמים לפני ספיגת מים, כך שיש לו מתלה טוב, ומכיוון שהיא אבקה עם גודל חלקיקים עדין יותר, היא שונה מאבקות אחרות במערכת הציפוי. לגוף יש חוסר יכולת טובה. בנוסף, תוך כדי ייצור מתלים, הוא יכול להניע אבקות אחרות לייצר אפקט מסוים נגד רישוי, ולכן מועיל מאוד לשפר את יציבות האחסון של המערכת.

אולם בנטוניטים רבים מבוססי נתרן הופכים מבנטוניט מבוסס סידן דרך המרת נתרן. במקביל של נתרן, ייוצר מספר גדול של יונים חיוביים כמו יוני סידן ויוני נתרן. אם תוכן הקטיונים הללו במערכת גבוה מדי, נוצר כמות גדולה של נטרול מטען על המטענים השליליים על פני התחליב, ולכן במידה מסוימת, הוא עלול לגרום לתופעות לוואי כמו נפיחות וסיבוב תחליב. מצד שני, יוני סידן אלה יקבלו גם תופעות לוואי על פיזור מלח הנתרן (או מפזר פוליפוספט), מה שיגרום לזרזים של חומרים אלה במערכת הציפוי, ובסופו של דבר יובילו לאובדן הפיזור, מה שהופך את הציפוי לסמיך, עבה יותר או אפילו יותר. משקעים חמורים ופלוקציה התרחשו. בנוסף, השפעת העיבוי של בנטוניט נשענת בעיקר על האבקה לספוג מים ולהתרחב לייצור מתלים, כך שהיא תביא אפקט תיקסוטרופי חזק למערכת הציפוי, שהיא מאוד שלילית לציפויים הדורשים השפעות פילוס טובות. לפיכך, לעיתים רחוקות משתמשים במעבדים אורגניים בנטוניט בצבעי לטקס, ורק כמות קטנה משמשת כמעבה בצבעי לטקס בדרגה נמוכה או בצבעי לטקס מוברשים. עם זאת, בשנים האחרונות, נתונים מסוימים הראו כי Bentone® של המינגס. להקטוריט שהשתנה באופן אורגני יש השפעות אנטי-פדימנטציה ואילום טובות כאשר הן מיושמות על מערכות ריסוס חסרות אוויר של לטקס.

(2) תאית:
תאית היא פולימר גבוה טבעי שנוצר על ידי עיבוי ß- גלוקוזה. בעזרת המאפיינים של קבוצת ההידרוקסיל בטבעת הגלוקוזיל, תאית יכולה לעבור תגובות שונות כדי לייצר סדרה של נגזרים. ביניהם מתקבלות תגובות אסקורציה והתחלה. נגזרות האסתר התאית או התאית הם הנגזרות התאיות החשובות ביותר. מוצרים נפוצים הם קרבוקסימתיל תאית, תאית הידרוקסיאתיל, מתיל תאית, הידרוקסיפרופיל מתיל תאית וכן הלאה. מכיוון שקרבוקסימתיל תאית מכיל יוני נתרן המוססים בקלות במים, יש לו עמידות בפני מים לקויה, ומספר החלפים בשרשרת העיקרית שלו הוא קטן, כך שהוא מתפרק בקלות על ידי קורוזיה של חיידקים, ומפחית את הצמיגות של הצמיגה והצבע בדרך כלל בציור של פוזיניל, בדרך כלל בציור של פוזיניל. קצב פירוק המים של מתיל -סלולוזה הוא בדרך כלל מעט נמוך יותר מזה של הידרוקסי -אתיל -סלולוזה. בנוסף, יתכן שיש כמות קטנה של חומר בלתי מסיס במהלך תהליך הפירוק, מה שישפיע על המראה והתחושה של סרט הציפוי, ולכן לעיתים רחוקות הוא משמש בצבע לטקס. עם זאת, מתח פני השטח של תמיסת מתיל מימית מעט נמוך יותר מזה של פתרונות מימיים אחרים של תאית, כך שמדובר במעבה תאית טוב המשמש במרז. Hydroxypropyl Methylcellulose הוא גם מעבה תאית הנמצא בשימוש נרחב בתחום מרק, ומשמש כיום בעיקר במות מבוסס מלט או סיד-סידני (או קלסרים אורגניים אחרים). תאית הידרוקסיאתיל נמצאת בשימוש נרחב במערכות צבע לטקס בגלל מסיסות המים הטובה שלה ושמירת מים. בהשוואה לתאיות אחרות, יש לזה פחות השפעה על ביצועי סרטי הציפוי. היתרונות של תאית הידרוקסיאתיל כוללים יעילות שאיבה גבוהה, תאימות טובה, יציבות אחסון טובה ויציבות pH טובה של צמיגות. החסרונות הם נזילות פילוס לקויה והתנגדות התזה לקויה. על מנת לשפר את החסרונות הללו, הופיע שינוי הידרופובי. הידרוקסי-אתיל-קלאוזה הקשורה למין (HEC) כמו Natrosolplus330, 331

(3) polycarboxylates:
בפוליקרבוקסילט זה, המשקל המולקולרי הגבוה הוא מעבה, והמשקל המולקולרי הנמוך הוא פיזור. הם בעיקר סופגים מולקולות מים בשרשרת העיקרית של המערכת, מה שמגדיל את הצמיגות של השלב המפוזר; בנוסף, ניתן לספוג אותם גם על פני חלקיקי לטקס ליצירת שכבת ציפוי, מה שמגדיל את גודל החלקיקים של לטקס, מעבה את שכבת ההידרציה של לטקס ומגדיל את הצמיגות של השלב הפנימי של לטקס. עם זאת, סוג זה של מעבה הוא בעל יעילות של עיבוי נמוך יחסית, ולכן הוא מבוטל בהדרגה ביישומי ציפוי. כעת משמשת מעבה מסוג זה בעיקר בעיבוי משחת צבע, מכיוון שמשקלו המולקולרי גדול יחסית, ולכן הוא מועיל לפיזור ויציבות האחסון של משחת צבע.

(4) מעבה חלוף אלקלי:
ישנם שני סוגים עיקריים של מעבים הניתנים לחלל אלקלי: מעבים נרחבים אלקליים נרחבים ועיבנים אלקליים נפרדים. ההבדל הגדול ביותר ביניהם הוא ההבדל במונומרים הנלווים הכלולים בשרשרת המולקולרית הראשית. מעבדים אלקליים נגיפיים אסוציאטיביים הם קופולימרים עם מונומרים אסוציאטיביים שיכולים לספוג זה את זה במבנה השרשרת הראשי, ולכן לאחר יינון בתמיסה מימית, ספיחה תוך-מולקולרית או בין מולקולרית יכולה להתרחש, מה שגורם לצמיגות המערכת לעלות במהירות.

א. מעבה רגיל של אלקלי-חניף:

הסוג המייצג העיקרי של המוצר של מעבה אלקל-חניך רגיל הוא ASE-60. ASE-60 מאמצת בעיקר את הקופולימרציה של חומצה מתקרילית ואתיל אקרילט. במהלך תהליך הקופולימרזציה, חומצה מתקרילית מהווה כ- 1/3 מהתוכן המוצק, מכיוון שנוכחות קבוצות קרבוקסיל גורמות לשרשרת המולקולרית להיות מידה מסוימת של הידרופיליות, ומנטרלת את התהליך היוצר המלח. בשל דחיית המטענים, הרשתות המולקולריות מורחבות, מה שמגדיל את צמיגות המערכת ומייצר אפקט עיבוי. עם זאת, לפעמים המשקל המולקולרי גדול מדי בגלל הפעולה של חומר הקישור החוצה. במהלך תהליך ההתרחבות של השרשרת המולקולרית, השרשרת המולקולרית אינה מפוזרת היטב בפרק זמן קצר. בתהליך האחסון לטווח הארוך, השרשרת המולקולרית נמתחת בהדרגה, מה שמביא לאחר העבה של הצמיגות. בנוסף, מכיוון שיש מעט מונומרים הידרופוביים בשרשרת המולקולרית של מעבה מסוג זה, לא קל לייצר מורכבות הידרופובית בין מולקולות, בעיקר ליצירת ספיחה הדדית אינטרמולקולרית, ולכן סוג זה של מעבה יש יעילות של עיבוי נמוך, כך שהוא משמש לעיתים רחוקות לבדו. הוא משמש בעיקר בשילוב עם מעבים אחרים.

ב. עמותה (קונקורד) סוג נפיחות אלקלי:

מעבה מסוג זה כולל כעת זנים רבים בגלל בחירת המונומרים האסוציאטיביים ותכנון המבנה המולקולרי. מבנה השרשרת העיקרי שלו מורכב בעיקר מחומצה מתקרילית ואקרילט אתיל, והמונומרים האסוציאטיביים הם כמו אנטנות במבנה, אך רק כמות קטנה של התפלגות. מונומרים אסוציאטיביים אלה כמו זרועות תמנון הם שממלאים את התפקיד החשוב ביותר ביעילות העיבוי של המעבה. קבוצת הקרבוקסיל במבנה מנוטרלת ויוצרת מלח, והשרשרת המולקולרית דומה גם לעיבוי רגיל של אלקל-הניתן להחלפה. אותו דחיית מטען מתרחשת, כך שהשרשרת המולקולרית נפרשת. המונומר האסוציאטיבי בו מתרחב גם עם השרשרת המולקולרית, אך המבנה שלו מכיל גם שרשראות הידרופיליות וגם שרשראות הידרופוביות, כך שייווצר מבנה מיקרוני גדול הדומה לחומרים פעילי שטח במולקולה או בין מולקולות. מיקרונים אלה מיוצרים על ידי הספיחה ההדדית של מונומרים של אסוציאציה, וכמה מונומרים אסוציאציה סופגים זה את זה דרך אפקט הגישור של חלקיקי תחליב (או חלקיקים אחרים). לאחר ייצור המיקרונים, הם מתקנים את חלקיקי התחליב, חלקיקי מולקולת המים או חלקיקים אחרים במערכת במצב סטטי יחסית ממש כמו תנועת המתחם, כך שהניידות של מולקולות אלה (או חלקיקים) נחלשת והצמיגות של המערכת גדלה. לפיכך, יעילות העיבוי של סוג מעבה מסוג זה, במיוחד בצבע לטקס עם תכולת תחליב גבוהה, עדיפה בהרבה על זו של מעבים רגילים לאלקלי-חלפים, ולכן הוא נמצא בשימוש נרחב בצבע לטקס. נציג המוצר העיקרי הסוג הוא TT-935.

(5) חומר עבדה ומפלס פוליאוריטן אסוציאטיבי (או פוליאתר):

באופן כללי, למעבדים משקל מולקולרי גבוה מאוד (כמו תאית וחומצה אקרילית), והשרשראות המולקולריות שלהם נמתחות בתמיסה מימית כדי להגביר את צמיגות המערכת. המשקל המולקולרי של פוליאוריטן (או פוליאתר) הוא קטן מאוד, והוא בעיקר מהווה קשר דרך האינטראקציה של כוח ואן דר וואלס של הקטע הליפופילי בין מולקולות, אך כוח אסוציאציה זה חלש, והקשר עשוי להיעשות תחת כוח חיצוני מסוים. ההפרדה, ובכך להפחית את הצמיגות, תורמת לפילוס של סרט הציפוי, כך שהיא יכולה למלא את התפקיד של סוכן הפילוס. כאשר מבוטל כוח הגזירה, הוא יכול לחדש במהירות את הקשר, והצמיגות של המערכת עולה. תופעה זו מועילה להפחתת הצמיגות ולהגדיל את הפילוס במהלך הבנייה; ואחרי שאבד כוח הגזירה, הצמיגות תשוחזר מייד כדי להגביר את עובי סרט הציפוי. ביישומים מעשיים אנו מודאגים יותר מההשפעה המתעבה של מעבים אסוציאטיביים כאלה על תחליבי פולימר. חלקיקי לטקס הפולימרים העיקריים משתתפים גם הם בקשר המערכת, כך שלסוג זה של חומר עיבוי ופילוס יש גם אפקט עיבוי טוב (או פילוס) כאשר הוא נמוך מהריכוז הקריטי שלו; כאשר הריכוז של סוג זה של חומר עיבוי ופילוס כאשר הוא גבוה מהריכוז הקריטי שלו במים טהורים, הוא יכול ליצור אסוציאציות בפני עצמו, והצמיגות עולה במהירות. לפיכך, כאשר סוג זה של חומר עיבוי ופילוס נמוך מהריכוז הקריטי שלו, מכיוון שחלקיקי לטקס משתתפים בקשר חלקי, כך גודל החלקיקים של התחליב קטן יותר, כך הקשר חזק יותר וצמיגותו יגדלו עם עליית כמות התחליב. בנוסף, כמה מפזרים (או מעבים אקריליים) מכילים מבנים הידרופוביים, והקבוצות ההידרופוביות שלהם מקיימות אינטראקציה עם אלה של פוליאוריטן, כך שהמערכת מהווה מבנה רשת גדול, התורם לעיבוי.

2. השפעות של מעבים שונים על התנגדות להפרדת מים של צבע לטקס

בעיצוב הניסוח של צבעים מבוססי מים, השימוש במעבדים הוא קישור חשוב מאוד, הקשור לתכונות רבות של צבעי לטקס, כמו בנייה, פיתוח צבע, אחסון ומראה. כאן אנו מתמקדים בהשפעת השימוש במעבדים על אחסון צבע לטקס. מההקדמה לעיל, אנו יכולים לדעת שבנטוניט ופוליקרבוקסילטים: מעבים משמשים בעיקר בכמה ציפויים מיוחדים, שלא ידונו כאן. נדון בעיקר במעבדי התאית הנפוצים ביותר, נפיחות אלקלי ומעבה פוליאוריטן (או פוליאתר), לבד ובשילוב, להשפיע על עמידות הפרדת המים של צבעי לטקס.

למרות שהתעבות עם תאית הידרוקסיאתיל בלבד היא חמורה יותר בהפרדת מים, קל לערבב באופן שווה. לשימוש יחיד בעיבוי נפיחות אלקלי אין הפרדת מים ומשקעים אלא עיבוי קשה לאחר עיבוי. שימוש יחיד בעיבוי פוליאוריטן, אם כי הפרדת מים והעבה לאחר העבה אינם רציניים, אך המשקעים המיוצרים על ידיו קשה יחסית וקשה לערבוב. והיא מאמצת תאית הידרוקסיאתיל ותרכובת עיבוי נפיחות אלקלי, אין משקעים קשים, אין משקעים קשים, אך יש גם כמות קטנה של מים. עם זאת, כאשר משתמשים בתאי הידרוקסיאתיל ופוליאוריטן לעיבה, הפרדת המים היא החמורה ביותר, אך אין משקעים קשים. עיבוי אלקליות הניתנות לשחרור ופוליאוריטן משמשים יחד, אם כי הפרדת המים היא למעשה אין הפרדת מים, אך לאחר הסבה, והמשקעים בתחתית קשה לערבב באופן אחיד. והאחרון משתמש בכמות קטנה של תאית הידרוקסיאתיל עם נפיחות אלקלי ועיבוי פוליאוריטן כדי להיות במצב אחיד ללא משקעים והפרדת מים. ניתן לראות שבמערכת האמולסיה האקרילית הטהורה עם הידרופוביות חזקה, זה רציני יותר לעבות את שלב המים עם תאית הידרוקסיאתיל הידרופילית, אך ניתן לעורר אותו בקלות באופן שווה. השימוש היחיד בעובי נפיחות אלקלי הידרופובית ועיבוי פוליאוריטן (או התרכובת שלהם), אם כי ביצועי ההפרדה נגד המים טובים יותר, אך שניהם מתעבים אחר כך, ואם יש משקעים, זה נקרא משקעים קשים, שקשה לערבב באופן שווה. השימוש בתאית ובעיבוי מורכב פוליאוריטן, בגלל ההבדל הרחוק ביותר בערכים הידרופיליים ולפופיליים, מביא להפרדת המים והמשקעים החמורים ביותר, אך המשקעים רכים וקל לערבוב. הנוסחה האחרונה כוללת את ביצועי ההפרדה הטובים ביותר נגד מים כתוצאה מאיזון טוב יותר בין הידרופילי לליפופילי. כמובן, בתהליך תכנון הנוסחה בפועל, יש לקחת בחשבון גם את סוגי התחליבים וסוכני ההרטבה והפיזור ואת ערכיהם ההידרופיליים והליפופיליים. רק כאשר הם מגיעים לאיזון טוב המערכת יכולה להיות במצב של שיווי משקל תרמודינמי ובעלי עמידות טובה למים.

במערכת העיבוי, עיבוי שלב המים מלווה לעיתים בעלייה של צמיגות שלב השמן. לדוגמה, בדרך כלל אנו מאמינים כי מעבה תאית מעבים את שלב המים, אך התאית מופצת בשלב המים