01 prefacio
El espesante es un tipo de aditivo reológico, que no solo puede espesar el recubrimiento y evitar la flacidez durante la construcción, sino también dotar el recubrimiento con excelentes propiedades mecánicas y estabilidad de almacenamiento. El espesante tiene las características de la dosis pequeña, el engrosamiento obvio y el uso conveniente, y se usa ampliamente en recubrimientos, productos farmacéuticos, impresiones y teñidos, cosméticos, aditivos alimentarios, recuperación de petróleo, fabricación de papel, procesamiento de cuero y otras industrias.
Los espesantes se dividen en sistemas aceitosos y a base de agua de acuerdo con los sistemas de uso diferentes, y la mayoría de los espesantes son compuestos de polímeros hidrófilos.
En la actualidad, hay muchos tipos de espesantes disponibles en el mercado. De acuerdo con la composición y el mecanismo de acción, se dividen principalmente en cuatro tipos: espesantes, celulosa, poliacrilato y espesantes asociativos de poliuretano.
02 Clasificación
espesante celulósico
Los espesantes celulósicos tienen una larga historia de uso y hay muchas variedades, que incluyen metilcelulosa, carboximetilcelulosa, hidroxietilelulosa, hidroxipropil metilelulosa, etc., que solía ser la corriente principal de los espesores. El más utilizado de estos es la hidroxietilcelulosa.
Mecanismo de engrosamiento:
El mecanismo de engrosamiento del espesante de celulosa es que la cadena principal hidrofóbica y las moléculas de agua circundantes se asocian a través de enlaces de hidrógeno, lo que aumenta el volumen de fluido del polímero en sí y reduce el espacio para el libre movimiento de las partículas, aumentando así la viscosidad del sistema. La viscosidad también se puede aumentar a través del enredo de las cadenas moleculares, que muestra una alta viscosidad en cizallamiento estático y bajo, y baja viscosidad a alta cizalladura. Esto se debe a que a tasas de corte estáticas o bajas, las cadenas moleculares de celulosa están en un estado desordenado, lo que hace que el sistema sea altamente viscoso; Mientras que a altas velocidades de corte, las moléculas están dispuestas de manera ordenada paralela a la dirección del flujo, y son fáciles de deslizar entre sí, por lo que la viscosidad del sistema cae.
espesante poliacrílico
El espesante del ácido poliacrílico, también conocido como espesante de hinchazón alcalino (ASE), es generalmente una emulsión preparada por ácido acrílico (meth) y acrilato de etilo a través de cierta polimerización.
La estructura general del espesante álcali-swellable es:
Mecanismo de engrosamiento: el mecanismo de engrosamiento del espesante del ácido poliacrílico es que el espesante se disuelve en agua, y a través de la repulsión electrostática del mismo sexo de los iones de carboxilato, la cadena molecular se extiende de una forma helicoidal a una forma de varilla, lo que aumenta la viscosidad de la fase de agua. Además, también forma una estructura de red al unir entre partículas de látex y pigmentos, aumentando la viscosidad del sistema.
Espesor de poliuretano asociativo
El espesante de poliuretano, denominado Heur, es un polímero etoxilado de poliuretano etoxilado hidrófobo, que pertenece al espesante asociativo no iónico. Heur está compuesto por tres partes: grupo hidrofóbico, cadena hidrofílica y grupo de poliuretano. El grupo hidrofóbico juega un papel de asociación y es el factor decisivo para el engrosamiento, generalmente olil, octadecilo, dodecilfenilo, nonilfenol, etc. La cadena hidrofílica puede proporcionar estabilidad química y estabilidad de viscosidad, comúnmente utilizados son poliéteres, como el polioxietileno y sus derivados. La cadena molecular de Heur se extiende por grupos de poliuretano, como IPDI, TDI y HMDI.
Mecanismo de engrosamiento:
1) El extremo hidrofóbico de la molécula se asocia con estructuras hidrofóbicas como partículas de látex, tensioactivos y pigmentos para formar una estructura de red tridimensional, que también es la fuente de alta viscosidad de cizallamiento;
2) Al igual que un tensioactivo, cuando la concentración actual es más alta que la concentración crítica de micelas, se forman micelas y la viscosidad del cizallamiento medio (1-100S-1) está dominada principalmente por ella;
3) La cadena hidrofílica de la molécula actúa sobre el enlace de hidrógeno de la molécula de agua para lograr el resultado de engrosamiento.
Espesante inorgánico
Los espesantes inorgánicos incluyen principalmente negro de carbono blanco, bentonita de sodio, bentonita orgánica, tierra diatomeas, atapulgita, tamiz molecular y gel de sílice.
Mecanismo de engrosamiento:
Aquí, tomando bentonita orgánica como ejemplo, su mecanismo reológico es el siguiente:
La bentonita orgánica generalmente no existe en forma de partículas primarias, pero generalmente es un agregado de múltiples partículas. Las partículas primarias se pueden producir a través del proceso de humectación, dispersión y activación, formando un efecto tixotrópico eficiente.
En el sistema polar, el activador polar no solo proporciona energía química para ayudar a la bentonita orgánica a dispersarse, sino que el agua contenida en él migra al grupo hidroxilo en el borde de los copos de bentonita para formarse. Véase, a través del puente de las moléculas de agua, innumerables bentonita, los copos forman una estructura de gel, y las cadenas de hidrocarburos en la superficie de la escama espesan el sistema y producen efectos tixotrópicos a través de su fuerte capacidad de solvatación. Bajo la acción de la fuerza externa, la estructura se destruye y la viscosidad disminuye, y la fuerza externa regresa al estado original. viscosidad y estructura.
03 Aplicación
Espesante celulósico El espesante celulósico tiene una alta eficiencia de engrosamiento, especialmente para el engrosamiento de la fase de agua; Tiene pocas restricciones en los recubrimientos y se usa ampliamente; Se puede usar en un amplio rango de pH. Sin embargo, existen desventajas como la pobre nivelación, más salpicaduras durante el recubrimiento de rodillos, la pobre estabilidad y susceptibles a la degradación microbiana. Debido a que tiene baja viscosidad bajo alta cizalladura y alta viscosidad bajo cizallamiento estático y bajo, la viscosidad aumenta rápidamente después del recubrimiento, lo que puede evitar la flacidez, pero por otro lado, causa una nivelación deficiente.
Espesante de ácido poliacrílico El espesante de ácido poliacrílico tiene fuertes propiedades de engrosamiento y nivelación, buena estabilidad biológica, pero es sensible al valor del pH y la mala resistencia al agua.
La estructura asociativa del espesante asociativo de poliuretano se destruye bajo la acción de la fuerza de corte, y la viscosidad disminuye. Cuando la fuerza de corte desaparece, se puede restaurar la viscosidad, lo que puede evitar el fenómeno del SAG en el proceso de construcción. Y su recuperación de viscosidad tiene una cierta histéresis, que conduce a la nivelación de la película de recubrimiento. La masa molecular relativa (miles de decenas de miles) de espesantes de poliuretano es mucho más baja que la masa molecular relativa (cientos de miles a millones) de los dos primeros tipos de espesantes, y no promoverá salpicaduras. La alta solubilidad del agua del espesante de celulosa afectará la resistencia al agua de la película de recubrimiento, pero la molécula de espesante de poliuretano tiene grupos hidrófilos e hidrofóbicos, y el grupo hidrófobo tiene una afinidad fuerte con la matriz de la película de recubrimiento, puede mejorar la resistencia al agua de la película de recubrimiento. Dado que las partículas de látex participan en la asociación, no habrá floculación, por lo que la película de recubrimiento puede ser suave y tener un alto brillo.
Espesante inorgánico de espesante de bentonita a base de agua tiene las ventajas de engrosamiento fuerte, buena tixotropía, una amplia gama de adaptación al valor de pH y buena estabilidad. Sin embargo, dado que la bentonita es un polvo inorgánico con buena absorción de la luz, puede reducir significativamente el brillo superficial de la película de recubrimiento y actuar como un agente de esteras. Por lo tanto, cuando se usa bentonita en pintura de látex brillante, se debe prestar atención al controlar la dosis. La nanotecnología se ha dado cuenta de la nanoescala de partículas inorgánicas, y también dotó a los espesantes inorgánicos con algunas propiedades nuevas.
Tiempo de publicación: febrero 22-2025