Mikä on dispergointiaine vedessä? | Vesiohenteisten pinnoitteiden opas

Mikä tarkalleen on dispergointiaine vedessä?

Olet juuri saanut valmiiksi vesiohenteisen pinnoitteen säädön. Pigmentti leviää myllylle siististi, mutta kahden viikon varastoinnin jälkeen tölkki näyttää kovaa sedimenttiä, joka ei sekoitu takaisin ja veto näyttää hajanaiselta. Useimmat formuloijat ovat olleet paikalla, ja syyllinen on harvoin itse pigmentti. Se on yleensä puuttuva tai yhteensopimaton dispergointiaine.

Joten mikä on dispergointiaine vedessä, tarkalleen? Yksinkertaisesti sanottuna veteen oleva dispergointiaine on pinta-aktiivinen lisäaine, joka auttaa hienoja kiinteitä hiukkasia, kuten pigmenttejä ja täyteaineita, levittämään tasaisesti vesipohjaisessa järjestelmässä ja pysymään erillään ajan kuluessa.

Vesi ei ole neutraali tausta. Sillä on korkea pintajännitys, ja useimmat orgaaniset pigmentit ja täyteaineet ovat hydrofobisia, mikä tarkoittaa, että ne tarttuvat mieluummin toisiinsa kuin veteen. Kun pigmenttijauhetta sekoitetaan veteen ilman dispergointiapuainetta, hiukkaset ryhmittyvät irtonaisiin agglomeraatteihin minimoimaan kosketuksen ympäröivään nesteeseen. Ajattele yrittää sekoittaa kaakaojauhetta kylmään maitoon: se kelluu pinnalla, muodostaa kokkareita ja vastustaa kastumista. Hajotusaine muuttaa tätä käyttäytymistä. Sen molekyylit adsorboituvat hiukkasten pinnoille, alentavat rajapintojen jännitystä ja pitävät hiukkaset erillään antamalla kullekin suojakerroksen.

Vedessä oleva dispergointiaine suorittaa kolme tärkeää tehtävää: se kostuttaa hiukkasten pinnan, auttaa hajottamaan agglomeraatteja ja rakentaa esteen, joka estää hiukkasten klusteroitumisen uudelleen.

Kuinka dispergointiaineet toimivat vesijärjestelmissä?

Toimintaperiaate on helpoin ymmärtää kolmivaiheisena sekvenssinä, joka tapahtuu dispergointiprosessin aikana siitä hetkestä, kun jauhe koskettaa nestettä valmiiseen myllypohjaan.

Vaihe 1: Hiukkaspinnan kostuttaminen

Kun kuivaa pigmenttijauhetta lisätään veteen, ilma tarttuu hiukkasten pintoihin. Dispergointiaine alentaa kiinteän ja nesteen välistä jännitystä sallien veden syrjäyttää ilman ja tunkeutua hiukkasten välisiin tiloihin. Tämä vaihe muuttaa pigmentin kuivasta, kostumattomasta jauheesta nesteen kanssa yhteensopivaksi lietteeksi. Kastuminen tapahtuu nopeasti, mutta se on välttämätöntä; ilman sitä seuraavat vaiheet eivät voi edetä.

Vaihe 2: Agglomeraattien hajottaminen

Kun pinnat ovat kastuneet, mekaanista energiaa syötetään nopeiden liuotinten, helmimyllyjen tai muiden hiomalaitteiden kautta. Dispergointiaine ei murskaa hiukkasia itsestään. Se heikentää agglomeraattien sisäisiä sidoksia adsorboitumalla vasta paljastuneille pinnoille, mikä estää palasia tarttumasta takaisin yhteen. Käytännössä leikkaus- ja dispergointikemia toimivat rinnakkain: mylly tuottaa energiaa ja dispergointiaine estää irrotettuja hiukkasia yhdistymästä uudelleen.

Vaihe 3: Dispersion stabilointi

Kun hiukkaset on erotettu, ne yrittävät välittömästi agglomeroitua uudelleen, koska Brownin liike saa ne jatkuvasti kosketukseen. Dispergointiaine estää tämän toisella kahdesta stabilointimekanismista.

Sähköstaattinen vs. steerinen stabilointi

Sähköstaattinen stabilointi perustuu ionisiin dispergointiaineisiin, kuten anionisiin tai kationisiin tyyppeihin, jotka adsorboituvat hiukkasten pinnoille ja muodostavat sähkövarauksen. Saman varauksen sisältävät hiukkaset hylkivät toisiaan, mikä pitää järjestelmän nesteenä. Tämä mekanismi on tehokas, mutta sillä on heikkous: liuenneet suolat puristavat sähköistä kaksoiskerrosta ja pH-muutokset voivat neutraloida pintavarauksen. Todellisessa pinnoituskaavassa molemmat ovat yleisiä.

Steerinen stabilointi toimii eri tavalla. Polymeeriset dispergointiaineet kiinnittyvät hiukkasiin ankkuriryhmien kautta, kun taas polymeeriketjut ulottuvat vesifaasiin luoden tilaa vievän adsorboituneen kerroksen. Tämä fyysinen kerros estää hiukkasia lähestymästä tarpeeksi lähelle agglomeroituakseen ioniympäristöstä riippumatta.

Vesiohenteisille pinnoitteille steerinen stabilointi on yleensä luotettavampi reitti. Vesijohtovesi, pigmenttiepäpuhtaudet ja hartsijärjestelmä tuovat kaikki elektrolyyttejä, ja pH-poikkeamat formuloinnin aikana ovat normaaleja. Nämä tekijät voivat heikentää sähköstaattista repulsiota, kun taas steerinen este pysyy tehokkaana paljon laajemmissa olosuhteissa. Tästä syystä useimmat nykyaikaiset vesiohenteiset dispergointiaineet ovat korkeamolekyylipainoisia polymeerejä yksinkertaisten ionisten pinta-aktiivisten aineiden sijaan.

Miksi vesipohjainen pinnoite tarvitsee dispergointiainetta?

Dispergointiaine ei ole valinnainen lisävaruste vesiohenteisessa pinnoitteessa. Se on ainesosa, joka pitää järjestelmän vakaana jauhatusvaiheesta valmiiseen kalvoon. Ilman sitä ilmenee viisi käytännön vikaa, joista jokainen maksaa aikaa, materiaalia tai tuotteen laatua.

• Pigmentin laskeutuminen. Hiukkaset uppoavat hitaasti painovoiman vaikutuksesta ja muodostavat kovan sedimentin säiliön pohjalle. Vaikeissa tapauksissa sedimenttiä ei voida hajottaa uudelleen sekoittamalla ja erä menee hukkaan.
• Flokkulaatio. Löysät klusterit uudistuvat jauhamisen jälkeen, jolloin viskositeetti nousee ja virtauskäyttäytyminen muuttuu epäjohdonmukaiseksi erästä toiseen.
• Kelluva ja tulva. Sekapigmenttisysteemeissä erikokoiset ja eri pintakemialliset hiukkaset erottuvat kalvon muodostumisen aikana, jolloin syntyy juovia, laikkuja tai kuivaa väriä, joka eroaa märästä kalvosta.
• Vähentynyt kiilto. Agglomeraatit toimivat valoa siroavina virheinä kalvon pinnalla, joten pinnoite kuivuu sameaksi tasaisen, kiiltävän pinnan sijaan.
• Heikko sävytyslujuus. Kun pigmentti ei ole täysin dispergoitunut, sen värikehitys on huono. Formulaattoreiden on lisättävä ylimääräistä pigmenttiä saavuttaakseen tavoitesävyn, mikä nostaa kustannuksia ja voi vaikuttaa kalvon muihin ominaisuuksiin.

Nämä ongelmat ovat selvempiä vedessä kuin liuotinohenteisissa järjestelmissä. Veden korkea dielektrisyysvakio tekee järjestelmästä herkän ionisille epäpuhtauksille, ja pH-poikkeama voi horjuttaa heikosti stabiloitua dispersiota. Hyvin sovitettu dispergointiaine on ero pinnoitteen, joka toimii ennustettavasti, ja sellaisen pinnoitteen välillä, joka epäonnistuu varastoinnin tai levityksen aikana.

Dispergointiaine vs. kostutusaine: mitä eroa on?

Näitä kahta termiä käytetään usein vaihtokelpoisina, mutta ne kuvaavat erilaisia ​​​​töitä. A kostutusaine vähentää pintajännitystä, jotta neste voi levitä ja tunkeutua kiinteälle pinnalle. Se vastaa kysymykseen: kasteleeko vesi tämän jauheen? A dispergointiaine pitää kiinteät hiukkaset erossa kostutuksen jälkeen. Se vastaa kysymykseen: Pysyvätkö nämä hiukkaset erillään?

Todellisessa hiontaprosessissa kostutus tulee ensin. Kuvittele pigmenttiagglomeraatti hienojen hiukkasten möykkynä, jonka huokosissa on ilmaa. Kostutusaine vetää nestettä näihin huokosiin ja syrjäyttää ilman. Vasta sitten dispergointiainemolekyylit voivat päästä hiukkasten pinnoille ja adsorboitua. Jos kostutus on epätäydellistä, dispergointiaine ei pysty hoitamaan tehtäväänsä, koska se ei koskaan saavuta suojaavaa pintaa.

Monet nykyaikaiset lisäaineet on merkitty kostutus- ja dispergointiaineiksi, koska yksi molekyyli suorittaa molemmat toiminnot. Käsitteellisellä erolla on edelleen merkitystä vianmäärityksen kannalta. Jos ongelmana on huono pinnan kostutus tai kraatteri matalaenergiaisilla alustoilla, kostutusaine on yleensä ensimmäinen ratkaisu. Jos ongelma on laskeutuminen, flokkulaatio tai kelluminen, dispergointiaine on kriittinen komponentti.

Vesiohenteisten järjestelmien dispergointiaineiden päätyypit

Veden dispergointiaineet voidaan lajitella varauksen ja molekyylirakenteen mukaan. Molemmat tekijät määräävät, kuinka lisäaine on vuorovaikutuksessa pigmenttipintojen ja ympäröivän hartsijärjestelmän kanssa.

Useimmille korkean suorituskyvyn vesiohenteisille pinnoitteille polymeeriset dispergointiaineet ovat yleisin valinta. Niiden useat ankkuriryhmät sitoutuvat tiukasti pigmenttipintoihin, kun taas polymeeriketjut ulottuvat vesifaasiin ja tarjoavat pitkäaikaisen steerisen stabiloinnin. Tästä syystä vaikeita orgaanisia pigmenttejä tai johtavaa hiilimustaa käyttävät formuloijat tyypillisesti kääntyvät puoleen polymeeriset dispergointiaineet steeriseen stabilointiin sen sijaan, että luottaisi yksinkertaisiin ionisiin pinta-aktiivisiin aineisiin.

Mukautetut DH-6321 polymeeridispersioiden toimittajat, tehdas - Suzhou Qingtian uusi matto Suzhou Qingtian New Material Co., Ltd. on Kiinan DH-6321 polymeeridispersioiden toimittaja ja tehdas, tiedot: Soveltuu keskisuurille ja korkeille... Näytä tuote →

Oikean dispergointiaineen valitseminen vesipohjaiselle formulaatiolle

Dispergointiaineen valinta edellyttää kemian sovittamista tiettyyn järjestelmääsi. Universaalia tuotetta ei ole, mutta käytännöllinen tarkistuslista kattaa useimmat formulaatioskenaariot.

1. Tunnista pigmentin ja täyteaineen tyyppi. Orgaanisilla pigmenteillä, mukaan lukien ftalosyaniinisiniset ja vihreät, hiilimusta ja useat kinakridonit, on suuret hydrofobiset pinnat ja ne vaativat yleensä polymeerisiä dispergointiaineita. Epäorgaaniset pigmentit, kuten titaanidioksidi ja rautaoksidit, reagoivat usein hyvin pienempiin anionisiin dispergointiaineisiin.
2. Varmista yhteensopivuus hartsijärjestelmän kanssa. Dispergointiaine ei saa horjuttaa sideainetta. Epoksidispersioilla on oma napaisuus ja pintakemia, joten yleisiin akryylijärjestelmiin suunniteltu tuote voi toimia huonosti. Etsi näitä formulaatioita epoksihartsijärjestelmiin suunniteltuja dispergointiaineita Mukautettu DH-6200 dispergointiaine epoksijärjestelmien toimittajille, tehdas - Suzhou Qingtian Suzhou Qingtian New Material Co., Ltd. on kiinalainen DH-6200 dispergointiaine epoksijärjestelmien toimittajille ja tehtaalle, tiedot: Hionta ja dispergointi... Näytä tuote → sen sijaan.
3. Harkitse loppukäyttövaatimusta. Jos pinnoitteen on oltava johtava, kuten antistaattinen pohjamaali, joka sisältää hiilimustaa, dispergointiaineen tulee käsitellä pinta-alaltaan suuri pigmentti häiritsemättä johtavuutta. Erikoisarvosanat on muotoiltu juuri tätä tilannetta varten.
4. Tarkista annostus gradientilla. Yleinen lähtöalue on 5 - 20 % dispergointiainetta pigmentin painosta riippuen pigmentin pinta-alasta. Liian vähän antaa huonon vakauden; liian paljon voi lisätä viskositeettia tai lisätä lopullisen kalvon vesiherkkyyttä.
5. Vahvista jauhatus- ja säilytystesteillä. Mittaa jauhatuksen hienous Hegman-mittarilla jauhamisen aikana ja tarkista sitten viskositeetti, värin kehittyminen ja sedimentin muodostuminen kontrolloiduissa säilytysolosuhteissa. Nämä yksinkertaiset testit paljastavat enemmän kuin mikään teoreettinen laskelma.

Katso tarkempi vaiheittainen lähestymistapa dispergointiainelaatujen sovittamiseen kaavallesi yksityiskohtaiset ohjeet oikean dispergointiainelaadun valitsemiseksi . Vertaaksesi saatavilla olevia vaihtoehtoja vierekkäin, Tutustu vesiohenteisten dispergointiaineiden tuotevalikoimaan .

Vesipohjaisten dispergointiaineiden tukkumyynti, tehdas Koska Kiinan vesipohjaisten dispergointiaineiden valmistajat ja tehtaat, Suzhou Qingtian New Material Co., Ltd. tarjoavat tukkumyyntiä vesipohjaisia dispergointiaineita... Näytä tuote →

Johtopäätös

Veden dispergointiaineen ymmärtäminen riippuu muutamasta kestävyydestä. Se toimii suojakerroksena jokaisen hiukkasen ympärillä, jolloin pigmentit ja täyteaineet pysyvät erillään jatkuvassa vesifaasissa. Se toimii kolmessa vaiheessa: kastelee hiukkasten pintaa, tukee agglomeroitumista leikkausvoimalla ja stabiloi hiukkasia uudelleen klusteroitumista vastaan. Vesiohenteisissa pinnoitteissa steerinen stabilointi on yleensä luotettavampaa kuin sähköstaattinen repulsio, koska se vastustaa pH-muutoksia ja elektrolyyttihäiriöitä. Ja oikea valinta riippuu pigmentin pinnan kemiasta, hartsin yhteensopivuudesta, käyttötarpeista ja validoidusta annostestistä.

Dispersion laatu on yksi vahvimmista tekijöistä, joita formulaattorilla on säilytysvakauden, ulkonäön ja kustannusten suhteen. Jos vesipohjainen koostumus kärsii laskeutumisesta, kellumisesta tai heikosta värin kehittymisestä, dispergointiaine on ensimmäinen paikka, johon kannattaa katsoa.