C
olloidal微晶纤维素(MCC)已被广泛应用于食品和医药行业暂停致密颗粒,防止相分离和稳定乳剂。这项研究表明胶体MCC在水性涂料具有相同的功能。它极大地提高了水性涂料的可在货架稳定没有负面影响的应用程序属性。
介绍
胶体微晶纤维素(MCC)已经被广泛应用于食品和医药行业暂停致密颗粒,防止相分离和稳定乳剂。这项研究表明胶体MCC在水性涂料具有相同的功能。它极大地提高了水性涂料的可在货架稳定没有负面影响的应用程序属性。
介绍
水性涂料系统是复杂的。有三种基本成分中发现典型的涂料:颜料、聚合物(也称为粘结剂或树脂)和溶剂。每个成分中发挥着重要作用形成一个持久和涂料干燥时保护膜。
颜料分散控制隐藏、粉化、色彩保留,颜色和光泽均匀性,灵活性,光泽,耐擦洗,颜色开发、耐腐蚀、起泡、触摸和平整的涂料。添加剂如分散剂和流变学修饰符添加到配方帮助分散颜料和稳定系统通过增厚和暂停。
稳定剂在水性涂料流变学修饰词是很重要的。尽管他们使用水平很低,他们控制液体的流动系统,从而影响许多涂料过程和性能。Rheology-controlled涂料技术的过程是搅拌,混合,颜料分散,浇注,跳动,涂层的应用程序,蔓延,下垂,平整,渗透到多孔基质,色素沉淀。流变学修饰符也影响涂料储存稳定性等性能,颜色验收,成膜,藏粉、飞溅电阻、耐擦洗、耐水,等。因为所有流变学修饰符变厚,和增稠剂或多或少地修改系统的流变学,交替使用这两个词汇。
商用流变学修饰词可分为两类:传统的和关联。传统的流变学修饰符变稠的水相涂层由于水动力大小(链缠结或胶凝)和flocculative机制。传统的增稠剂的例子有羟乙基纤维素(HEC) ethylhydroxyethyl纤维素(肠出血性大肠杆菌),hydroxypropylmethyl纤维素(HPMC),碱溶或剖乳剂(ASE),生物高分子和无机物,如粘土。这类增稠剂,一般而言,低成本的好处和方便使用。
联想增稠剂是水溶性聚合物的疏水基团相互作用流感与其他涂层组件增加粘度和修改流变学。他们通常是化学改性聚合物,如终修改HEC (HMHEC)或肠出血性大肠杆菌(HMEHEC),终改性乙氧基化物聚氨酯(HEUR)和终修改ASE(哈泽)。
每种类型的流变学修饰符都有自己的属性和性能限制。例如,如HEC或HPMEC改性纤维素酶的主要产品控制丙烯酸乳胶涂料的流变学行为。然而,他们影响涂层性能水准等抗飞溅和/或光泽的发展。终改性纤维素(HMHEC)改善飞溅阻力特性,但biostability的局限性。他们也倾向于吸收到丙烯酸乳液1或与表面活性剂相互作用的系统。2、3哈泽给光泽良好发展和容易处理,但是,它给予早期水阻力和不耐碱的差。HEUR克服这些不足并提供改善流和平整,成膜,飞溅的阻力和良好的sprayability油漆。问题是他们传达凹陷阻力差,颜色不相容,粘度下降着色和稀释,4可怜的贮存稳定性。
本研究解决遇到的一些缺陷在使用胶体MCC作为稳定剂和辅助流变学修饰符,进一步稳定系统。虽然研究只研究丙烯酸光泽涂料配方与HEUR增稠剂主要流变学修饰符,应用程序适用于其他水性涂料系统与其他增稠剂。
介绍
水性涂料系统是复杂的。有三种基本成分中发现典型的涂料:颜料、聚合物(也称为粘结剂或树脂)和溶剂。每个成分中发挥着重要作用形成一个持久和涂料干燥时保护膜。
颜料分散控制隐藏、粉化、色彩保留,颜色和光泽均匀性,灵活性,光泽,耐擦洗,颜色开发、耐腐蚀、起泡、触摸和平整的涂料。添加剂如分散剂和流变学修饰符添加到配方帮助分散颜料和稳定系统通过增厚和暂停。
稳定剂在水性涂料流变学修饰词是很重要的。尽管他们使用水平很低,他们控制液体的流动系统,从而影响许多涂料过程和性能。Rheology-controlled涂料技术的过程是搅拌,混合,颜料分散,浇注,跳动,涂层的应用程序,蔓延,下垂,平整,渗透到多孔基质,色素沉淀。流变学修饰符也影响涂料储存稳定性等性能,颜色验收,成膜,藏粉、飞溅电阻、耐擦洗、耐水,等。因为所有流变学修饰符变厚,和增稠剂或多或少地修改系统的流变学,交替使用这两个词汇。
商用流变学修饰词可分为两类:传统的和关联。传统的流变学修饰符变稠的水相涂层由于水动力大小(链缠结或胶凝)和flocculative机制。传统的增稠剂的例子有羟乙基纤维素(HEC) ethylhydroxyethyl纤维素(肠出血性大肠杆菌),hydroxypropylmethyl纤维素(HPMC),碱溶或剖乳剂(ASE),生物高分子和无机物,如粘土。这类增稠剂,一般而言,低成本的好处和方便使用。
联想增稠剂是水溶性聚合物的疏水基团相互作用流感与其他涂层组件增加粘度和修改流变学。他们通常是化学改性聚合物,如终修改HEC (HMHEC)或肠出血性大肠杆菌(HMEHEC),终改性乙氧基化物聚氨酯(HEUR)和终修改ASE(哈泽)。
每种类型的流变学修饰符都有自己的属性和性能限制。例如,如HEC或HPMEC改性纤维素酶的主要产品控制丙烯酸乳胶涂料的流变学行为。然而,他们影响涂层性能水准等抗飞溅和/或光泽的发展。终改性纤维素(HMHEC)改善飞溅阻力特性,但biostability的局限性。他们也倾向于吸收到丙烯酸乳液1或与表面活性剂相互作用的系统。2、3哈泽给光泽良好发展和容易处理,但是,它给予早期水阻力和不耐碱的差。HEUR克服这些不足并提供改善流和平整,成膜,飞溅的阻力和良好的sprayability油漆。问题是他们传达凹陷阻力差,颜色不相容,粘度下降着色和稀释,4可怜的贮存稳定性。
本研究解决遇到的一些缺陷在使用胶体MCC作为稳定剂和辅助流变学修饰符,进一步稳定系统。虽然研究只研究丙烯酸光泽涂料配方与HEUR增稠剂主要流变学修饰符,应用程序适用于其他水性涂料系统与其他增稠剂。
世纪挑战集团的生产过程。
胶体MCC
微晶纤维素是由孤立和分解纤维素的结晶区一个aqueous-based过程(图1)。这是生理惰性,无嗅无味的,使其适合作为粘合剂或分解质在平板电脑配方(non-colloidal MCC)。
融合的专利技术co-processes MCC等各种可溶凝胶羧酸盐甲基纤维素(CMC),防止微晶核reaggregating在干燥过程。这些co-processed MCC被称为胶体MCC因为它们可以分散在水中。凝胶作为屏障分散剂保护过度的纤维素氢键在干燥过程中,同时也帮助re-dispersion(干MCC的“激活”)在水相。技术提供产品与特定的粘度、悬架和稳定特性,从而使其适用于许多工业应用。
胶体MCC成功应用在水性涂料系统稳定配方。它被发现是一个优秀的稳定剂和分散援助,由于其优越的暂停功能和乳液稳定的能力。这里描述的工作总结了一些导致丙烯酸光泽涂料系统。
融合的专利技术co-processes MCC等各种可溶凝胶羧酸盐甲基纤维素(CMC),防止微晶核reaggregating在干燥过程。这些co-processed MCC被称为胶体MCC因为它们可以分散在水中。凝胶作为屏障分散剂保护过度的纤维素氢键在干燥过程中,同时也帮助re-dispersion(干MCC的“激活”)在水相。技术提供产品与特定的粘度、悬架和稳定特性,从而使其适用于许多工业应用。
胶体MCC成功应用在水性涂料系统稳定配方。它被发现是一个优秀的稳定剂和分散援助,由于其优越的暂停功能和乳液稳定的能力。这里描述的工作总结了一些导致丙烯酸光泽涂料系统。
光泽涂料配方(a)。
实验:材料188金宝搏bet官网
在这项研188金宝搏bet官网究中使用的材料和他们的供应商是表1中列出。有几个等级的胶体MCC产品从FMC公司提供多种功能不同的激活需求。在这项研究中使用的是晶格®过渡委员会80(胶体MCC)因为它被发现最适合涂层的应用程序。
油漆评价方法。
涂料配方
一般的涂料成分用于这项研究也总结在表1。的颜料分散制备Cowles-type高速混合机,直到Hegman 7.5实现。ASTM D 1210方法被用来测试Hegman磨的细度。其他成分被添加在较低的搅拌速度。评价方法归纳如表2所示。
三维网络由胶体微晶纤维素。
胶体MCC的功能属性
适当分散胶体MCC设置成一个三维网络,给予稳定的成品。网络是用粒子之间的氢键MCC和CMC。与在市场上许多流变学修饰符或增稠剂,这是一个不溶性三维矩阵(图2)。
透射电子显微照片的胶体MCC(晶格NTC 80)在水分散后,显示网络由微晶纤维素。
透射电子显微镜(TEM)在图3中清楚地表明,water-dispersed胶体MCC是联亚微米尺寸的材料。70%以上的这些纳米纤维粒度或小于0.2微米的光散射方法。它们形成物理三维网络,各种胶体等级的MCC提供以下独特的功能性质。
触变性: 凝胶用胶体MCC和剪切增稠体系和容易分解。剪切被移除时,凝胶粘度随着时间的推移将改革以最小的损失。
触变性: 凝胶用胶体MCC和剪切增稠体系和容易分解。剪切被移除时,凝胶粘度随着时间的推移将改革以最小的损失。
胶体MCC稳定乳剂。
乳状液稳定:
胶体粒子MCC形成三维网络时适当分散在水中。这个网络设置在油水界面和身体防止油珠聚结。图4 b说明了MCC的接口。
胶体MCC暂停二氧化钛;在水中胶体MCC (a) 1.5%;二氧化钛在水里(b) 5.0%;(c)在水中胶体MCC二氧化钛5.0%和1.5%。
悬浮粒子:
类似于稳定乳液,胶体MCC的3 d网络也有效地阻止固体颗粒凝结或沉淀。它能够暂停低粘度的粒子系统。在图5中,TiO2是悬浮在没有任何其他分散的胶体分散MCC艾滋病和系统稳定至少28天45°C。
有色光泽颜料含有HEUR HEUR + 0.2%(甲)和晶格(b&d)。
使用胶体MCC丙烯酸乳胶光泽涂料
HEURs是流变学修饰符的类已经被广泛接受在涂料配方与高度理想的性能。在这项研究中,胶体MCC被评估为二级流变学修饰符HEURs的存在。最初的发怒者所有配方的粘度是大约105 KU调整。
第一个实验比较了可在架子上光泽涂料的稳定性有或没有胶体MCC(80年0.2%的晶格®NTC)。光泽涂料的着色用氧化铁(粉红色)或酞青蓝(蓝色)着色基地,并放置在125ºF为2个月(52ºC)。图6显示了,粉色控制颜色沉(沉降),和蓝色的控制颜色浮动。油漆与0.2%晶格®过渡委员会80年很少的分色。清楚表明,晶格®NTC 80兼容HEUR光泽涂料系统,和3 d网络有效地暂停颜料和稳定。
第一个实验比较了可在架子上光泽涂料的稳定性有或没有胶体MCC(80年0.2%的晶格®NTC)。光泽涂料的着色用氧化铁(粉红色)或酞青蓝(蓝色)着色基地,并放置在125ºF为2个月(52ºC)。图6显示了,粉色控制颜色沉(沉降),和蓝色的控制颜色浮动。油漆与0.2%晶格®过渡委员会80年很少的分色。清楚表明,晶格®NTC 80兼容HEUR光泽涂料系统,和3 d网络有效地暂停颜料和稳定。
大多数流变学修饰符的增稠机理涉及使用高分子量或结构由于聚合物疏水相互作用。表面活性剂,乳胶粒子、颜料和填料都可以增加聚合物疏水的可能关联网站tails5,从而改变系统的流变学概要的着色。胶体MCC形成三维网络系统与物理相互作用,最大限度地减少交互网络形成和流变学变化一次。
在研究过程中,发现约有30%需要更少的时间来磨的颜料分散Hegman 7.5当晶格®过渡委员会80年使用。它可能会减少分散剂水平制定。
胶体MCC在广泛的温度系统是稳定的。
与许多合成流变学修饰符,胶体MCC是不溶性但分散在水相。根据使用的胶体MCC,它需要被激活与水通过铣削阶段,或通过高剪切搅拌。一旦激活,胶体MCC系统在各种温度条件下非常稳定(图7)。不溶性三维矩阵有能力陷阱固体颗粒和液体颗粒和保护他们免受崩溃后冻结/解冻周期。因此减少使用水平冻结/解冻代理可以使用胶体MCC。这将有助于满足VOC涂料系统的需求。
更换Acrysol RM 8 w格80年全国过渡委员会。
更换HEURs胶体MCC在丙烯酸乳胶光泽涂料
在进一步的研究中,晶格
®
全国过渡委员会80年是用来取代Acrysol
®
RM 8 w和RM 2020丙烯酸乳胶光泽涂料。晶格的用量
®
全国过渡委员会80年0.2% - 0.3% w / w和两个标准Acrysol
®
控制系统。总结了评价结果表3和图4。
更换Acrysol RM 2020点阵NTC 80。
发怒者粘度数据表明胶体MCC油漆的粘度没有明显改变。然而,它稳定系统和维护粘度即使在高温老化。例如,公式F2705.3粘度降低14%在125°C老化后28天,而格子一个额外的0.2%
®
全国过渡委员会80年降低了粘度降低到6%。着色系统也不分离,类似于前面提到的结果。
两个表显示改善与晶格松弛®全国过渡委员会80年(胶体MCC) @ 0.2%水准和光泽没有任何负面影响。这可能是由于胶体MCC的缓慢结构重建或触变性(粘度恢复),从而允许好的流平。这种现象非常类似于organo-clay增稠体系会发生什么。7
两个表显示改善与晶格松弛®全国过渡委员会80年(胶体MCC) @ 0.2%水准和光泽没有任何负面影响。这可能是由于胶体MCC的缓慢结构重建或触变性(粘度恢复),从而允许好的流平。这种现象非常类似于organo-clay增稠体系会发生什么。7
这些数据很好地同意马英九的研究8胶乳分散体的相行为。马英九的研究发现,少量的胶体MCC完全可以消除相位分离的油漆有优化的发怒者粘度。这个结果与使用HEC,哈泽或粘土作为次要的增稠剂,给予贫困流动和水准,尽管他们还可以最小化相分离。这可能是由于较低的密度和较强的胶体MCC粒子的布朗运动与其他典型的系统。胶体MCC的水不溶性特征也有助于提高耐擦洗涂料超过其他商业增稠剂。
结论
在水基胶体MCC形成三维网络系统由剪切完全激活。这个网络是非常有效的悬浮固体颗粒和稳定乳剂。用于涂料系统,胶体MCC有助于消除相分离,提高储存稳定性,颜色兼容性和凹陷。作为稳定剂和二次增稠剂、胶体MCC提供最低粘度水性涂料系统在低用量虽然显著提高可在货架的稳定性和颜色着色能力没有粘度损失。能够暂停固体材料在低粘度也使胶体MCC特别是粘度合适的染色等敏感系统应用程序。
本文提出了水性研讨会,智能涂层设计的进步,2007年2月,新奥尔良,洛杉矶。《会饮篇》是由南密西西比大学的聚合物和高性能材料。188金宝搏bet官网
晶格是FMC公司的商标。
Rohm & Haas Acrysol,原始商标的公司。
Texanol伊士曼化学是一个商标。
晶格是FMC公司的商标。
Rohm & Haas Acrysol,原始商标的公司。
Texanol伊士曼化学是一个商标。
报告的评论