有機膨潤土使用的有用知識

2022-08-08 11:04:12

有機膨潤土流變劑外觀為粉狀物質,微觀上是附聚的黏土薄片堆,如下圖a所示。

黏土薄片兩面都附聚有大量的 有-機-長-鏈-化-合-物,該

有機長鏈化合物增加和涂料樹脂的相容性

該有機長鏈化合物的數量和品種決定了該有機膨潤土適合的涂料類型,如適合

低極性、中極性、高極性、中高極性、通用

體系。


經分散并活化后,相鄰薄片邊緣上的羥基水分子連接,從而形成觸變性的網絡結構、宏觀上則呈凝膠狀態。

如果沒有水分子,則不能形成較強凝膠結構。

有機膨潤土在使用時最好先制成凝膠,在涂料的生產過程中在顏料投料階段將凝膠投入。

有機膨潤土的預凝膠機理如下圖所示。

圖片


即先在剪切力的作用下使溶劑或樹脂溶液進入毛細孔隙中而將附聚的薄片堆潤濕[圖a],使附聚的薄片堆解聚[圖b],這時體系的黏度顯著增大。在剪切條件下加入活化劑,使薄片間的距離加大[圖c]。繼續剪切把薄片充分分散,即得到活化的觸變結構[圖d],即膨潤土凝膠。

預凝膠工藝中加活化劑的作用是解離并分散膨潤土薄片,以及把水帶入憎水性有機溶劑中,以確保膨潤土網絡的氫鍵結合強度。

最常用的活化劑是低分子量的醇類,例如甲醇或乙醇。應當和水配合使用,即把5%的水加到95%的甲醇或乙醇中。醇的分子量越高(如丙醇或丁醇),活化效果越差。

低分子量的酮,尤其是丙酮,也可以作活化劑,但其氣味較大,閃點較低,限制了其在工業涂料中的應用。如果要使用低氣味、高閃點的活化劑,可以使用丙烯碳酸酯,其閃點為242℃,氣味很小。

活化劑的用量要適當,若用量不足,

則即使施加很大的剪切力,也不能把薄片全部分開

而只能有部分薄片解離,凝膠強度不足;若用量過大,多余的活化劑就會遷移到薄片邊緣,干擾氫鍵,削弱凝膠力。一般地說,活化劑的用量如下表所示。


活化劑

用量(以膨潤

土質量計)

甲醇-水(95:5)
33
乙醇-水(95:5)
50
丙烯碳酸酯
33
丙烯碳酸酯-水(95:5)
33
丙酮-水(95:5)60

使用95%活化劑和5%水的混合物,能夠得到最好的活化效果。加入5%的水能夠使凝膠的黏度顯著增大。

為了方便使用,有些特殊改性的有機膨潤土流變劑已不需要制成預凝膠而在研磨階段直接加入。

不同的有機膨潤土需要使用的活化劑和制備預凝膠的配方可能不同。在實踐中常常使用的制備預凝膠的配方下表舉一例,經長期使用其效果較好。

原材料名稱
用量(質量分數)/%
有機膨潤土
10
二甲苯
85
工業乙醇5

制備程序較為簡單。將膨潤土在攪拌的狀況下投入二甲苯中,分散均勻后再投入乙醇,攪拌5~10min,即得到外觀呈膏狀的、質感細膩的膨潤土預凝膠。一般地說,膨潤土預凝膠應在生產過程中的投料前臨時制備,制備好以后立即使用。制備好的預凝膠不要再長期放置。



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