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增稠劑增稠機理

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增稠劑增稠機理

發布日期:2018-11-16 作者: 點擊:

纖維素類增稠劑的增稠機理是疏水主鏈與周圍水分子通過氫鍵締合,提高了聚合物本身的流體體積,減少了顆粒自由活動的空間,從而提高了體系黏度。也可以通過分子鏈的纏繞實現黏度的提高,表現為在靜態和低剪切有高黏度,在高剪切下為低黏度。這是因為靜態或低剪切速度時,纖維素分子鏈處于無序狀態而使體系呈現高粘性;而在高剪切速度時,分子平行于流動方向作有序排列,易于相互滑動,所以體系黏度下降。
聚丙烯酸類增稠劑其增稠機理是增稠劑溶于水中,通過羧酸根離子的同性靜電斥力,分子鏈由螺旋狀伸展為棒狀,從而提高了水相的黏度。另外它還通過在乳膠粒與顏料之間架橋形成網狀結構,增加了體系的黏度。
締合型聚氨酯類增稠劑A.J. Reuvers對締合型聚氨酯類增稠劑的增稠機理作了詳細的研究。這類增稠劑的分子結構中引入了親水基團和疏水基團,使其呈現出一定的表面活性劑的性質。當它的水溶液濃度超過某一特定濃度時,形成膠束,膠束和聚合物粒子締合形成網狀結構,使體系黏度增加。另一方面一個分子帶幾個膠束,降低了水分子的遷移性,使水相黏度也提高。這類增稠劑不僅對涂料的流變性產生影響,而且與相鄰的乳膠粒子間存在相互作用,如果這個作用太強的話,容易引起乳膠分層。
無機增稠劑膨潤土是一種層狀硅酸鹽,吸水后膨脹形成絮狀物質,具有良好的懸浮性和分散性,與適量的水結合成膠狀體,在水中能釋放出帶電微粒,增大體系黏度。
各類增稠劑的特點及其選擇
纖維素類增稠劑纖維素類增稠劑的增稠效率高,尤其是對水相的增稠;對涂料涂料的限制少,應用廣泛;可使用的pH范圍大。但存在流平性較差,輥涂時飛濺現象較多、穩定性不好,易受微生物降解等缺點。由于其在高剪切下為低黏度,在靜態和低剪切有高黏度,所以涂布完成后,黏度迅速增加,可以防止流掛,但另一方面造成流平性較差。有研究表明,增稠劑的相對分子質量增加,乳膠涂料的飛濺性也增加。纖維素類增稠劑由于相對分子質量很大,所以易產生飛濺。此類增稠劑是通過“固定水”達到增稠效果,對顏料和乳膠粒子極少吸附,增稠劑的體積膨脹充滿整個水相,把懸浮的顏料和乳膠粒子擠到一邊,容易產生絮凝,因而穩定性不佳。由于是天然高分子,易受微生物攻擊。
聚丙烯酸類增稠劑聚丙烯酸類增稠劑具有較強的增稠性和較好的流平性,生物穩定性好,但對pH值敏感、耐水性不佳。
締合型聚氨酯類增稠劑這種締合結構在剪切力的作用下受到破壞,黏度降低,當剪切力消失黏度又可恢復,可防止施工過程出現流掛現象。
并且其黏度恢復具有一定的滯后性,有利于涂膜流平。聚氨酯增稠劑的相對分子質量(數千至數萬)比前兩類增稠劑的相對分子質量(數十萬至數百萬)低得多,不會助長飛濺。纖維素類增稠劑高度的水溶性會影響涂膜的耐水性,但聚氨酯類增稠劑分子上同時具有親水和疏水基團,疏水基團與涂膜的基體有較強的親合性,可增強涂膜的耐水性。由于乳膠粒子參與了締合,不會產生絮凝,因而可使涂膜光滑,有較高的光澤度。締合型聚氨酯增稠劑許多性能優于其它增稠劑,但由于其獨特的膠束增稠機理,因而涂料配方中那些影響膠束的組分必然會對增稠性產生影響。用此類增稠劑時,應充分考慮各種因素對增稠性能的影響,不要輕易更換涂料所用的乳液、消泡劑、分散劑、成膜助劑等。
無機增稠劑水性膨潤土增稠劑具有增稠性強、觸變性好、pH值適應范圍廣、穩定性好等優點。但由于膨潤土是一種無機粉末,吸光性好,能明顯降低涂膜表面光澤,起到類似消光劑的作用。所以,在有光乳膠涂料中使用膨潤土時,要注意控制用量。納米技術實現了無機物顆粒的納米化,也賦予了無機增稠劑一些新的性能。
常用的增稠劑有纖維素醚及其衍生物類、締合型堿溶脹增稠劑和聚氨酯增稠劑。 (1)纖維素醚及其衍生物 :纖維素醚及其衍生物類增稠劑主要有羥乙基纖
維 素、甲基羥乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、甲基羥丙基纖維素等。疏水改性纖維素是在纖維素親水骨架上引入少量長鏈疏水烷基,從而成為締合型增稠劑,其增稠效果可與相對分子質量大得多的纖維素醚增稠劑品種相當。(2)堿溶脹型增稠劑:堿溶脹增稠劑分為兩類:非締合型堿溶脹增稠劑和締合型堿溶脹增稠劑。
(3)聚氨酯增稠劑和疏水改性非聚氨酯增稠劑:聚氨酯增稠劑,是一種疏水基團改性乙氧基聚氨酯水溶性聚合物,屬于非離子型締合增稠劑。環境友好的締合型聚氨酯增稠劑開發已受到普遍重視,除了上面介紹的線性締合型聚氨酯增稠劑,還有梳狀締合聚氨酯增稠劑。


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