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不同增稠剂的增稠机理

2020/3/31 6:04:01发布141次查看
 目前市场上可选用的增稠剂种类很多,主要有无机类、纤维类、聚丙bing烯酸脂和缔合型聚氨酯类4种增稠剂。纤维类增稠剂曾是主流增稠剂,其使用历史较长、种类很多,有甲jia基纤维素、羧甲jia基纤维素、qiǎng乙yi基纤维素、qiǎng丙基甲jia基纤维素等,聚丙bing烯酸脂类可分为2种
 一是水溶性的聚丙 烯酸盐,另一种是丙 烯酸、甲 基丙 烯酸的均聚物或共聚物乳液增稠剂,这类增稠剂本身是酸性的,需用碱或氨水中和至ph为8~9才能到达增稠效果,也称为丙 烯酸碱溶胀增稠剂。聚氨酯类增稠剂是近年来新开发的缔合型增稠剂。无机增稠剂是一类吸水膨胀而形成触变性的凝胶矿物,主要有膨润土、凹凸棒土、硅酸铝等,而膨润土最为常用。
   纤维素类增稠剂的增稠机理是疏水主链与周围水分子通过氢键缔合,提高了聚合物本身的流体体积,减少了颗粒自由活动的空间,从而提高了体系粘度。也可以通过分子链的缠绕实现粘度的提高,表现为在静态和底剪切有高粘度,在高剪切下为低粘度。这是因为静态或低剪切速度时,纤维素分子链处于无序状态而使得体系呈现高粘性;而在高剪切速度时,分子平行于流动方向有序排列,易于相互滑动,所以体系粘度下降。
  聚丙 烯酸类增稠剂的增稠机理是增稠剂溶于水中,通过羧酸根离子的同性静电斥力,分子链由螺旋状伸展为棒状,从而提高了水相的粘度。另外它还通过在乳胶粒与颜料之间架桥形成网状结构,增加了体系的粘度。
   缔合型聚氨酯类增稠剂的增稠机理是其分子结构中引入了亲水基团和疏水基团,使其呈现出了一定的表面活性剂的性质。当它的水溶液浓度超过特定浓度时,形成胶束,胶束和聚合物粒子缔合形成网状结构,使体系粘度增加。另一方面一个分子带几个胶束,降低了水分子的迁移性,使水相粘度也提高。这种性能不仅对涂料的流变性产生影响,而且与相邻的乳胶粒子间存在相互作用,要是其作用太强,很容易会引起乳胶分层。
无机增稠剂膨润土是一种层状硅酸盐,吸水后膨胀形成絮状物质,具有良好的悬浮性和分散性,与适量的水结合成胶状体,在水中能释放出带电微粒,增大体系粘度。
纤维素类增稠剂的增稠效率高,尤其是对水相的增稠;对涂料配方的限制少,应用广泛;科使用的ph范围大。但存在流平性较差,辊涂时飞溅现象较多、稳定性不好,易受微生物降解等缺点。由于其在高剪切下为低粘度,在静态和低剪切有高粘度,所以涂布完成后,粘度迅速增加,可以防止流挂,但另一方面造成流平性较差。有研究表明,增稠剂的相对分子质量增加,乳胶涂料的飞溅性也增加。纤维素类增稠剂由于相对分子质量很大,所以易产生飞溅。此类增稠剂是通过“固定水”达到造成效果,对颜料和乳胶粒子吸附极少,增稠剂的体积膨胀充满整个水相,把悬浮的颜料和乳胶粒子挤到一边,容易产生絮凝,因而稳定性不佳。另外其实天然高分子,容易受微生物攻击。
聚丙 烯酸类具有较强的增稠性和较好的流平性,生物稳定性好,但对ph值敏感、耐水性不佳。
缔合型聚氨酯类增稠剂的结构在剪切力的作用下受到破坏,粘度降低,当剪切力消失后粘度可以恢复,防止施工过程出现流挂现象。并且其粘度恢复具有一定的滞后性,有利于涂膜流平。聚氨酯增稠剂的相对分子质量比前两类的低得多,不会助长飞溅。纤维素类增稠剂的高度水溶性也会影响涂膜的耐水性,但其分子上同时具有亲水和疏水基团,疏水基团与涂膜有较强的亲合性,可增强涂膜的耐水性。由于乳胶粒子参与了缔合,不会产生絮凝,因而可使涂膜光滑,有较高的光泽度。缔合型聚氨酯增稠剂的许多性能优于其它增稠剂,但由于其独特的胶束增稠机理,因而涂料配方中那些影响胶束的组分必然会增稠性产生影响。
用此类增稠剂时,应充分考虑各种因素对增稠性能的影响,不要轻易更换涂料所用的乳液、消泡剂、分散剂、成膜助剂等。
无机增稠剂水性膨润土增稠剂具有增稠性强、触变性好、ph值适应范围广、稳定性好等优点。但由于膨润土是一种无机粉末,吸光性好,能明显降低涂膜表面光泽,起到类似消光剂的作用。所以,在有光乳胶涂料中使用膨润土时,要注意控制用量。纳米技术实现了无机物颗粒的纳米化,也赋予了无机增稠剂一些新的性能。

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