Zjawisko spadku lepkości podczas przechowywania farb jest częstym problemem, zwłaszcza po długotrwałym przechowywaniu lepkość farby znacznie spada, co wpływa na właściwości użytkowe konstrukcji i jakość produktu. Spadek lepkości jest związany z wieloma czynnikami, takimi jak temperatura, wilgotność, ulatnianie się rozpuszczalnika, degradacja polimeru itp., ale szczególnie krytyczne jest oddziaływanie z zagęszczaczem, eterem celulozy.
1. Podstawowa rola eteru celulozy
Eter celulozy jest powszechnym zagęszczaczem szeroko stosowanym w farbach na bazie wody. Do ich głównych funkcji należą:
Efekt zagęszczania: Eter celulozy może tworzyć spęcznioną trójwymiarową strukturę sieciową poprzez absorpcję wody, zwiększając w ten sposób lepkość układu i poprawiając tiksotropię i właściwości konstrukcyjne farby.
Efekt stabilizacji zawiesiny: eter celulozy może skutecznie zapobiegać osadzaniu się cząstek stałych, takich jak pigmenty i wypełniacze w farbie oraz utrzymywać jednorodność farby.
Właściwości błonotwórcze: Eter celulozy może również wpływać na właściwości błonotwórcze farby, nadając powłoce pewną wytrzymałość i trwałość.
Istnieje wiele rodzajów eterów celulozy, w tym metyloceluloza (MC), hydroksyetyloceluloza (HEC), hydroksypropylometyloceluloza (HPMC) itp. Materiały te mają różną rozpuszczalność, zdolność zagęszczania i odporność na przechowywanie w powłokach.
2. Główne przyczyny zmniejszenia lepkości
Podczas przechowywania powłok spadek lepkości wynika głównie z następujących przyczyn:
(1) Degradacja eterów celulozy
Zagęszczające działanie eterów celulozy w powłokach zależy od wielkości ich masy cząsteczkowej i integralności ich struktury molekularnej. Podczas przechowywania czynniki takie jak temperatura, kwasowość i zasadowość oraz mikroorganizmy mogą powodować degradację eterów celulozy. Przykładowo podczas długotrwałego przechowywania kwasowe lub zasadowe składniki powłoki mogą hydrolizować łańcuch cząsteczkowy eteru celulozy, zmniejszać jego masę cząsteczkową, a tym samym osłabiać jej działanie zagęszczające, co skutkuje spadkiem lepkości.
(2) Ulatnianie się rozpuszczalnika i migracja wilgoci
Ulatnianie się rozpuszczalnika lub migracja wilgoci w powłoce może wpływać na stan rozpuszczalności eteru celulozy. Podczas przechowywania część wody może odparować lub migrować na powierzchnię powłoki, powodując nierównomierne rozprowadzenie wody w powłoce, co wpływa na stopień pęcznienia eteru celulozy i powoduje miejscowy spadek lepkości.
(3) Atak mikrobiologiczny
W powłoce może rozwinąć się mikroorganizm, jeśli jest ona nieprawidłowo przechowywana lub gdy środki konserwujące przestaną działać. Mikroorganizmy mogą rozkładać etery celulozy i inne organiczne zagęszczacze, osłabiając ich działanie zagęszczające i powodując zmniejszenie lepkości powłoki. Szczególnie powłoki na bazie wody są dobrym środowiskiem dla rozwoju drobnoustrojów, ponieważ zawierają dużą ilość wody.
(4) Starzenie w wysokiej temperaturze
W warunkach przechowywania w wysokiej temperaturze struktura fizyczna lub chemiczna łańcucha molekularnego eteru celulozy może ulec zmianie. Na przykład etery celulozy są podatne na utlenianie lub pirolizę w wyższych temperaturach, co powoduje osłabienie efektu zagęszczania. Wysokie temperatury przyspieszają również ulatnianie się rozpuszczalnika i odparowywanie wody, co dodatkowo wpływa na stabilność lepkości.
3. Metody poprawy trwałości magazynowej powłok
W celu ograniczenia spadku lepkości podczas przechowywania i przedłużenia trwałości powłoki można podjąć następujące działania:
(1) Wybór odpowiedniego eteru celulozy
Różne rodzaje eterów celulozy mają różne właściwości pod względem stabilności podczas przechowywania. Etery celulozy o dużej masie cząsteczkowej generalnie mają lepsze działanie zagęszczające, ale ich stabilność podczas przechowywania jest stosunkowo słaba, podczas gdy etery celulozy o niższej masie cząsteczkowej mogą mieć lepszą wydajność przechowywania. Dlatego też przy projektowaniu receptury należy wybierać etery celulozy o dobrej trwałości podczas przechowywania lub mieszać etery celulozy z innymi zagęstnikami, aby poprawić ich odporność podczas przechowywania.
(2) Kontroluj pH powłoki
Kwasowość i zasadowość systemu powłokowego mają istotny wpływ na stabilność eterów celulozy. Przy projektowaniu receptury należy kontrolować wartość pH powłoki, aby uniknąć nadmiernie kwaśnego lub zasadowego środowiska i zmniejszyć degradację eterów celulozy. Jednocześnie dodanie odpowiedniej ilości regulatora pH lub buforu może pomóc ustabilizować pH systemu.
(3) Zwiększ użycie konserwantów
Aby zapobiec erozji mikrobiologicznej, do powłoki należy dodać odpowiednią ilość środków konserwujących. Konserwanty mogą hamować rozwój mikroorganizmów, zapobiegając w ten sposób rozkładowi substancji organicznych, takich jak eter celulozy i utrzymując stabilność powłoki. Odpowiednie środki konserwujące należy dobierać w zależności od składu powłoki i środowiska przechowywania, a ich skuteczność należy regularnie sprawdzać.
(4) Kontroluj środowisko przechowywania
Temperatura przechowywania i wilgotność powłoki mają bezpośredni wpływ na stabilność lepkości. Powłokę należy przechowywać w suchym i chłodnym środowisku, unikając wysokiej temperatury i dużej wilgotności, aby ograniczyć ulatnianie się rozpuszczalnika i degradację eteru celulozy. Dodatkowo dobrze uszczelnione opakowanie może skutecznie ograniczyć migrację i parowanie wody oraz opóźnić spadek lepkości.
4. Inne czynniki wpływające na lepkość
Oprócz eterów celulozy na zmianę lepkości mogą wpływać także inne składniki systemu powłokowego. Na przykład rodzaj i stężenie pigmentów, szybkość ulatniania się rozpuszczalników oraz kompatybilność innych zagęszczaczy lub dyspergatorów mogą wpływać na stabilność lepkości powłoki. Dlatego ogólny projekt formuły powłoki i interakcja między składnikami to także kluczowe punkty, na które należy zwrócić uwagę.
Spadek lepkości podczas przechowywania powłoki jest ściśle powiązany z takimi czynnikami, jak degradacja eterów celulozy, ulatnianie się rozpuszczalnika i migracja wody. W celu poprawy trwałości powłoki podczas przechowywania należy dobrać odpowiednie odmiany eteru celulozy, kontrolować pH powłoki, wzmocnić zabezpieczenia antykorozyjne i zoptymalizować środowisko przechowywania. Dzięki rozsądnemu projektowaniu receptur i dobremu zarządzaniu przechowywaniem można skutecznie zmniejszyć problem spadku lepkości podczas przechowywania powłoki, a także poprawić wydajność produktu i konkurencyjność na rynku.
Czas publikacji: 27 września 2024 r