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浅谈干粉建材(含水硬性凝胶料)触变剂机理及选择。

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2015-08-26
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虽近2年没有进入论坛发言了,但依旧关注论坛最新动向,各路人才汇集这2年论坛发展有目共睹。今天忍不住发一篇关于各类触变剂的机理,供大家设计配方参考。
(1)淀粉醚类:CMS羧甲基淀粉,能快速在冷水中吸水溶胀,在特定时间内保持优异的粘度;淀粉分子链较纤维素(棉花纤维)短,水解相对容易,醚化取代度易控制,通过调节淀粉分子链长短,取代度高低可在不同领域使用:食品、医药、印染、造纸、陶瓷、日化、建筑等。在建筑领域做触变机理;易吸水、小分子、高膨胀性。通常为了提高淀粉快速“水溶性”,氯乙酸的用量比较大,使淀粉分子链携带更多的羧基(负电性),在水凝胶材料丰富的体系中,会的捕捉Ca2+/Mg2+离子,适当的降低凝胶材料的粘性(降凝)达到“触变”目的,过多的添加会造成凝胶材料的絮凝,简而言之是牺牲部分强度来增加触变性。
名词解释:
水凝胶材料:水泥、灰钙(熟石灰)、石膏,遇水后电离成自由阳离子及对应的阴离子,阴阳离子在水中形成胶体,然后再失水(固化)过程中,阴阳离子重新组合形成对应的水不溶晶体矿物。
水泥、灰钙(熟石灰)、石膏:天然规则晶体矿物,通过高温煅烧使其晶格共价键完全断裂,遇水后能完全电离、在水存在的条件下能重组至规则晶体矿物过程。

(2)蒙脱石类触变剂:蒙脱石(硅酸铝)类属于天然片状单分子晶体矿物,晶格中的铝会被Na+/Ca2+/Li+/Mg2+等取代,晶格中呈现缺阳离子状态,容易交换小分子阳离子入层间或吸附大的阳离子至侧面显正电性,为了实现晶格的电荷平衡,其端面则吸附等量的负电性物质来平衡晶格的电性,这种正负电荷同时集中在一个晶片上在水中分散后正负电荷发生重兴排列,一方面进一步促进其团聚的晶片剥离,另一方面晶片与晶片间会发生定向排列对外呈现“假塑性”即触变性,这种触变性很脆弱很容易受外界的电解质破坏;
硅酸铝的触变性从原理上讲,同淀粉醚类触变剂机理相似(降凝),但其具有阳离子交换性(调节体系电荷平衡)是淀粉醚类所不具备的。
目前技术进展:5%的蒙脱石加工厂家(丰虹/华特/宇宏等第一梯队)提高蒙脱石含量或复配其他保水凝胶材料,来提高触变性,也就是所谓的增稠流变剂。90%的蒙脱石厂家(铸造土/造纸土/泥浆土)基本以堆场钠化/机器磨粉等传统工艺提供产品,另外5%不到的厂家(如杭州柏科立新材)及高校科研机构从原理上开发产品来提高蒙脱石类层间携水,表面电荷调整等技术手段抑制蒙脱石对钙镁离子吸附。
蒙脱石层间距增大技术,层内交换极易水合的有机阳离子,增加水硬性凝胶材料的后期养护功能,提高硅酸铝阳离子耐受性。
蒙脱石类触变剂目前基本不被市场认可,尤其是水泥/灰钙/石膏体系,客户基本谈“膨润土”色变,尤其是水硬性凝胶材料含量较少的腻子领域。这个领域基本被第一梯队带入市场被客户判了死刑,后期即使有新产品推出,市场推广难度极大。

(3)凹凸棒粘土类:硅酸铝层链棒状纤维,天然纳米硅酸铝纤维,长径比最高可达200倍。在水中通过高剪切使纤维分散,其触变机理如同气硅触变胶(硅溶胶),抗电解质(离子)性强,性能优于硅溶胶,纤维状有益于抗裂,二维溶胶(较气硅)。市场上常见的装饰材料石膏板其粘接材料就是凹凸棒粘土。产品开发难度极大,杂质无法通过密度法剔除,纤维不易解离,一旦解离形成触变体系又会把杂质悬浮在溶胶中,一般的分散剂对其没有效果(其凝胶是有纳米硅纤维对水进行极化形成,不同于蒙脱石类凝胶由正负电荷定向排列形成),目前国内主要开发技术手段相当原始,对砂石筛除磨粉而已,江苏盱眙安徽明光99%企业都这么干的,1%不到的企业仅仅用水漂洗掉泥/筛掉砂石而已,纯度70%都无法达到,而且价格死贵。提纯技术最前沿属于巴斯夫,代表产品AT40/AT50,单价也在25/Kg。

无机硅酸盐类材料开发任重道远,市场又有大的误区,通常认为粘度大的就是好的,所以就有很多生产厂家在里面掺纤维素,通常都采用醚化淀粉CMS,阴离子纤维素等复配,这些聚阴离子电解质,对水硬性凝胶材料造成极大的絮凝性,然后就被判死刑了。真正的硅酸铝类触变剂不在于纯水分散后矿物粘度高低,粘度这基本都是表象,测膨胀溶、胶质价以及盐水分散性才是本质。
以上纯属个人浅见,欢迎大家斧正,也希望得到坛主的手下留情,这不是广告贴,是干货!
 
无机硅酸盐类材料开发任重道远,市场又有大的误区,通常认为粘度大的就是好的,所以就有很多生产厂家在里面掺纤维素,通常都采用醚化淀粉CMS,阴离子纤维素等复配,这些聚阴离子电解质,对水硬性凝胶材料造成极大的絮凝性,然后就被判死刑了。真正的硅酸铝类触变剂不在于纯水分散后矿物粘度高低,粘度这基本都是表象,测膨胀溶、胶质价以及盐水分散性才是本质。
以上纯属个人浅见,欢迎大家斧正,也希望得到坛主的手下留情,这不是广告贴,是干货!
同意。
大部分的用户往往最关心的是表观,最直接的就是粘度。
无机硅酸盐复合材料,以后的发展空间很大的。
 
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