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      水性涂料增稠劑和潤濕分散劑的作用機理

      文章出處:原創網責任編輯:小莉作者:小莉人氣:-發表時間:2020-12-24 16:28:00

         水性涂料增稠劑和潤濕分散劑的作用機理

          纖維素類增稠劑纖維素類增稠劑的增稠機理是疏水主鏈與周圍水分子經過氫鍵締合,進步了聚合物自身的流體體積,減少了顆粒自在活動的空間,然后進步了系統黏度。也能夠經過分子鏈的環繞完成黏度的進步,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況而使系統呈現高粘性;而在高剪切速度時,分子平行于活動方向作有序擺放,易于彼此滑動,所以系統黏度下降。聚丙烯酸類增稠劑其增稠機理是增稠劑溶于水中, 經過羧酸根離子的同性靜電斥力,分子鏈由螺旋狀擴展為棒狀,然后進步了水相的黏度。別的它還經過在乳膠粒與顏料之間架橋構成網狀布局,增加了系統的黏度。締合型聚氨酯類增稠劑的分子布局中引進了親水基團和疏水基團,使其呈現出必定的外表活性劑的性質。當它的水溶液濃度超越某一特定濃度時,構成膠束,膠束和聚合物粒子締合構成網狀布局,使系統黏度增加。另一方面一個分子帶幾個膠束, 下降了水分子的遷移性,使水相黏度也提高。這類增稠劑不只對涂料的流變性發生影響, 而且與相鄰的乳膠粒子間存在彼此效果,若是這個效果太強會導致乳膠分層。無機增稠劑膨潤土是一種層狀硅酸鹽, 吸水后脹大構成絮狀物質,具有杰出的懸浮性和分散性,與恰當的水聯系成膠狀體,在水中能釋放出帶電微粒,增加系統黏度。
       
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          潤濕實際上是一個表面置換過程,潤濕劑分子將顏填料表面的空氣置換移去,從而降低液/固之間的界面張力, 增強顏填料親液性達到提高分散效率和分散穩定性目的。實際上顏填料的潤濕分散和穩定是三個不可分離的過程; 潤濕主要目的是降低物質的界面張力, 很多的粉體顏填料如果不經潤濕降低其表面張力會導致它們的分散時間長甚至分散不佳; 分散是粉體顏填料多聚體在外力作用下分離的過程; 而穩定是粉體顏填料經分散后不再發生絮凝的過程。顏填料團塊的機械分散可通過高速分散機、砂磨機及三輥研磨機來實現; 緊密粘連的粒子將被壓碎從而得到一定細度的顏填料, 其中決定性的一步是通過加入分散劑將分散開的粒子穩定下來。為了使顏填料在涂料體系中充分分散并形成穩定的體系,需滿足以下基本條件:
       
          一是先顏填料能被介質很好地潤濕;
          二是由于初級顏填料粒子粘連而產生的多聚體須被分散開;
          三是得到的良好分散體系須是穩定的,即二次結塊須被壓制,要使顏填料分散體達到穩定狀態的前提條件是潤濕分散劑須牢牢吸附在顏填料顆粒表面上構成電荷作用或空間位阻效應,使分散體處于穩定狀態。
          表面活性劑都由親水基及親油基組成, 當與固體表面接觸時,親油基附著于固體表面,親水基向外伸向液體中,使液體在固體表面形成連續相,這就是潤濕作用的基本原理。潤濕劑是結構中帶有親水基、親油基兩個基團的表面活性劑, 它可降低液體和固體表面之間的界面張力, 使固體表面易于為液體所濕潤,使膠乳與顏料表面得以充分接觸。分散劑是實現被潤濕的顏料粒子的充分、穩定的分散,提高固體粒子在液體中的懸浮性能。常用的分散劑分為無機分散劑和有機分散劑兩大類。無機分散劑包括磷酸鹽、硅酸鹽等,使用多的是六偏磷酸鈉;有機分散劑包括聚丙烯酸鹽類、聚異丁烯順丁烯二酸鹽類等。通常有機、無機兩類分散劑復合的效果較佳。分散劑是一種在分子內同時具有親油性和親水性兩種相反性質的界面活性劑??删环稚⒛切╇y于溶解于液體的無機、有機顏料的固體顆粒,同時也能防止固體顆粒的沉降和凝聚,形成安定懸浮液所需的藥劑。分散劑作用機理:吸附于固體顆粒的表面,使凝聚的固體顆粒表面易于濕潤。高分子型的分散劑,在固體顆粒的表面形成吸附層,使固體顆粒表面的電荷增加,提高形成立體阻礙的顆粒間的反作用力。使固體粒子表面形成雙分子層結構, 外層分散劑水有較強親合力,增加了固體粒子被水潤濕的程度,固體顆粒之間因靜電斥力而遠離;使體系均勻,懸浮性能增加,不沉淀,使整個體系物化性質一樣,使用分散劑能安定地分散液體中的固體顆粒。水性涂料使用的分散劑須水溶, 它們被選擇地吸附到粉體與水的界面上。目前常用的是陰離子型,它們在水中電離形成陰離子,并具有一定的表面活性,被粉體表面吸附。粉狀粒子表面吸附分散劑后形成雙電層,陰離子被粒子表面緊密吸附,被稱為表面離子。在介質中帶相反電荷的離子稱為反離子。它們被表面離子通過靜電吸附, 反離子中的一部分與粒子及表面離子結合的比較緊密,它們稱束縛反離子。它們在介質成為運動整體,帶有負電荷,另一部分反離子則包圍在周圍,它們稱為自由反離子,形成擴散層。這樣在表面離子和反離子之間就形成雙電層。微粒所帶負電與擴散層所帶正電形成雙電層,稱動電電位。所有陰離子與陽離子之間形成的雙電層,相應的電位。
       
          起分散作用的是動電電位而不是熱力電位,動電電位電荷不均衡,有電荷排斥現象,而熱力電位屬于電荷平衡現象。如果介質中反離子的濃度,而擴散層中的自由反離子會由于靜電斥力被迫進入束縛反離子層,這樣雙電層被壓縮,動電電位下降,當全部自由反離子變為束縛反離子后,動電電位為零,稱之為等電點。一個穩定分散體系的形成,除了利用靜電排斥,即吸附于粒子表面的負電荷互相排斥,以阻止粒子與粒子之間的吸附/聚集而形成大顆粒而分層/沉降之外, 還要利用空間位阻效應的理論,即在已吸附負電荷的粒子互相接近時,使它們互相滑動錯開, 這類起空間位阻作用的表面活性劑一般是非離子表面活性劑。靈活運用靜電排斥配合空間位阻的理論, 既可以構成一個高度穩定的分散體系。高分子吸附層有一定的厚度,可以有效地阻擋粒子的相互吸附,主要是依靠高分子的溶劑化層,當粉體表面吸附層達8~9nm時,它們之間的排斥力可以保護粒子不致絮凝。所以高分子分散劑比普通表面活性劑好。

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