Chúng tôi đã đốt cả tuần trong phòng lab vì một "lô lỗi" mà hoàn toàn do mình gây ra. Một khách hàng muốn dùng binder mực cation của chúng tôi chung bồn với basecoat PU anion. Chúng tôi trộn hai thứ theo tỉ lệ 1:1 trong cốc beaker. Hỗn hợp đặc quánh lại trong chưa đầy một phút. Vẫn cứ tiếp tục, vì độ nhớt trông còn dùng được. Hai mươi tư giờ sau, trong hũ chỉ còn nước trong và một lớp cặn lợn cợn dưới đáy. Cả hai dispersion đều không sai spec. Chỉ có kiểu ion của chúng là sai nhau.
Tương thích PUD trước hết là câu chuyện điện tích, sau đó mới đến độ cứng hay gloss. Dưới đây là cách chúng tôi quyết định xem hai dispersion polyurethane gốc nước có thể dùng chung một bồn hay không. Vấn đề nằm ở chỗ mỗi kiểu ion cần gì để ổn định, cộng thêm một thử nghiệm ngắn trước khi ai đó đụng đến lô 1.000 lít.
Vì sao điện tích trái dấu lại keo tụ ngay khi tiếp xúc
PUD anion mang điện tích nhờ các nhóm axit cố định, thường là carboxyl hoặc sulfonate. Chất trung hòa amin giữ các nhóm này trên mạch polymer. Các cặp ion đó nằm ngay trên bề mặt hạt. Lực đẩy giữa các hạt cùng dấu chính là thứ giữ cho dispersion chảy được ở 30% solids. PUD cation làm việc tương tự bằng các nhóm amin được proton hóa và chất trung hòa axit, nên điện tích bề mặt đổi dấu.
Trộn hai loại vào nhau, điện tích triệt tiêu ngay trên bề mặt. Không phải kiểu từ từ biến đổi. Bạn sẽ thấy sợi, cặn hạt, hoặc một mớ hỗn hợp bị shear-thickening làm tắc lưới lọc 100 mesh. Theo kinh nghiệm của chúng tôi, keo tụ kiểu này không thể cứu bằng khuấy, bằng pha loãng với nước, hay bằng tăng shear. Đó là hóa học, không phải lỗi trộn.
Vì vậy chúng tôi loại trừ các hỗn hợp cation + anion, trừ khi keo tụ chính là mục đích. Cố định pigment bằng cation trên vải hoạt động đúng theo cơ chế đó, và đó là nội dung của bài viết về tiền xử lý pigment inkjet của chúng tôi.
Khoảng pH mà mỗi kiểu ion cần
Kiểu ion cũng quy định dải pH mà dispersion có thể tồn tại. Đây là nguồn gốc của phần lớn các trường hợp không tương thích "bí ẩn": hai nhựa cùng dấu điện tích vẫn hỏng, vì dải pH của chúng không hề chồng lên nhau. Mỗi grade trên trang nhựa polyurethane gốc nước của chúng tôi đều có kèm dải pH đo được. Chúng tôi coi dải đó là ranh giới cứng, không phải gợi ý.
Các grade anion có tính kiềm. YT-5130 có pH 7–9 ở 32% rắn, và YT-614 cũng nằm trong dải 7–9 với 35 ± 1% rắn. Hạ độ pH của một dispersion anion xuống dưới khoảng 6 là nhóm carboxylat bị proton hóa. Điện tích từng giữ các hạt tách rời nhau biến mất, và độ nhớt sụp ngay từ lần đọc này sang lần đọc kế tiếp.
Các grade cation có tính axit. YT-7011 và YT-7012 đều có pH 2–6 ở 30 ± 2% rắn, độ nhớt loãng 50–200 mPa·s. Trung hòa dispersion cation lên cao là bạn khử proton nhóm amin, tức là mặt trái của cùng một kiểu hỏng. Giới hạn thực tế: bạn không thể đệm mực cation để chạy trung tính song song với lớp phủ anion trung tính.
Các grade không ion đóng vai trò hòa giải, và chúng tôi dựa vào chúng nhiều hơn cả hai loại mang điện. YT-101 có pH 5.0–7.0 và tan hoàn toàn trong nước; YT-102 cũng trong dải đó và không mùi; YT-103 có pH 6–8. Không có chất ổn định ion để mất, chúng chịu được pH trôi theo cả hai hướng. Vì vậy chúng là lựa chọn mặc định trong các bể xử lý dệt và hoàn tất vải được bổ sung qua đêm.
Đánh đổi thẳng thắn: độ ổn định nonionic có được nhờ hàm lượng soft segment ưa nước chứ không phải nhờ điện tích. Vì vậy màng nonionic hút nước nhiều hơn màng anionic tương đương. YT-5130 không bị trắng sau một giờ ngâm ở 60 °C. Với grade nonionic thì chúng tôi chưa dám khẳng định điều đó nếu chưa test, và chúng tôi nói rõ với khách hàng như vậy.
Từng grade một: chúng tôi phối gì và không phối gì
| Loại ion | Ổn định trong điều kiện nào | Tác nhân phá ổn định trước tiên | Các mác trong dòng sản phẩm |
|---|---|---|---|
| Anionic (carboxylate) | pH 7–9; YT-612 chịu được pH 6,0–8,0 | pH dưới khoảng 6; ion cứng và ion canxi; bất kỳ thành phần cationic nào | YT-5130, YT-614, YT-612 |
| Nonionic | pH 5,0–8,0; không có neutralizer để bị mất | Mất cân bằng ưa nước do trung hòa không đủ; tải điện ly cao | YT-101, YT-102, YT-103 |
| Cationic (amoni) | pH 2–6; YT-7010 đạt pH 4–7 | pH trên khoảng 7; chất phân tán và chất hoạt động bề mặt anion; bất kỳ thành phần anion nào | YT-7011, YT-7012, YT-7010 |
Hai lưu ý khi đọc bảng đó. Thứ nhất, YT-7013 hoạt động như YT-7011 nhưng màng cứng hơn, ở độ cứng 100% mô đun HB, nên chúng tôi dùng nó khi mực cationic cần độ bám. Thứ hai, "ổn định" ở đây nghĩa là hệ phân tán vẫn mịn trong hộp. Nó không nói gì về việc hỗn hợp có vượt qua bài kiểm tra chà xát hay giặt rửa của bạn hay không. Đó là câu hỏi riêng, được trả lời trên nền.
Kiểm tra 24 giờ trước khi đưa vào bồn
Chúng tôi lưu quy trình này trong phòng thí nghiệm ứng dụng của chúng tôi dưới dạng văn bản, chủ yếu vì các kỹ sư tranh luận về tính tương thích chứ không bao giờ tranh luận về dữ liệu.
- Trộn theo tỷ lệ dự định, sau đó trộn lại theo tỷ lệ 1:4 theo cả hai chiều. Tổng cộng 200 g là đủ để thấy mọi thứ.
- Hãy chỉnh về đúng pH mà dây chuyền thực tế sẽ chạy sau khi phối trộn. Không ít mẻ trông ổn ở pH gốc của thùng nhưng lại hỏng ngay tại giá trị pH khi đưa vào ứng dụng.
- Giữ 24 giờ ở 25 °C, và một tuần ở 50 °C. Khuấy một lần vào ngày thứ ba và ghi lại những gì bạn quan sát được.
- Lọc qua lưới 100 mesh rồi cân phần cặn. Nếu mắt thường còn thấy hạt sạn thì mẻ phối trộn đó đã bị loại.
- Trải màng trên đúng nền liệu thực tế và kiểm tra độ bám dính giữa các lớp, đừng chỉ nhìn ngoại quan.
Phép thử này không bắt được: độ trôi điện tích chậm trong sáu tháng lưu kho, hay hiện tượng thủy phân chỉ lộ ra sau khi già hóa nóng ẩm. Với bất kỳ sản phẩm nào định bán dạng phối trộn sẵn, tuần ở 50 °C là bắt buộc. Trước khi báo giá, chúng tôi kéo dài lên mười hai tuần.
Crosslinker và phụ gia cũng theo đúng nguyên tắc đó
Kiểu ion quyết định loại hóa học crosslinker nào có thứ để phản ứng. Nhựa anionic vốn được carboxyl hóa theo thiết kế, nên YT-G30 có sẵn điểm neo. Đây là carbodiimide dạng polymer, hàm lượng rắn 50 ± 2% trong PMA, dùng ở mức 1–5%, phản ứng chậm ở nhiệt độ phòng và nhanh dần khi màng khô. Cho cùng lượng phụ gia này vào một mác không ion không có carboxyl tự do thì phần lớn chi phí bỏ ra chẳng làm được gì.
Với hệ hai thành phần, chúng tôi khớp điện tích của chính chất đóng rắn với nhựa. YT-6300 là hardener aliphatic phân tán nước, gốc anionic, hàm lượng NCO 20,5–21,5%, khuấy tay là phân tán được, thời gian sống 3–4 giờ. YT-1102 là loại không ion, NCO 19–21%, cửa sổ làm việc 5–6 giờ. Đây là lựa chọn của chúng tôi cho hệ cationic và không ion, nơi thêm điện tích sẽ làm mất ổn định bể. Hai loại này không thay thế nhau trên dây chuyền. Thêm hai giờ là thay đổi thời gian lưu và cách xử lý làm lại, nên chúng tôi chỉnh lại thời gian của trạm chứ không đổi thùng.
Lưu biến cũng phụ thuộc tương tự nhưng ở mức nhẹ hơn. Nếu một mẻ phối trộn buộc bạn phải dịch pH, một chất làm đặc associative không nhạy pH sẽ cứu được tình thế. YT-155A Chạy ở mức 0,5–20% tổng công thức và giữ nguyên đặc tính trong suốt dải đó. Chúng tôi vẫn đo trước và sau khi chỉnh, vì "không nhạy" chỉ là lời nói, còn nhớt kế mới là bằng chứng.
Những câu hỏi thường gặp trước khi thử phối trộn
Có thể phối trộn PUD anion và cation nếu thêm từ từ không?
Thêm từ từ chỉ làm thay đổi kích thước hạt của floc, không thay đổi kết quả. Bạn sẽ có kết tủa mịn và mềm hơn, nhưng vẫn lắng và vẫn làm tắc bộ lọc. Chúng tôi chưa từng làm cho hỗn hợp đó ổn định quá một ca làm việc.
PUD không ion có làm cho mọi tổ hợp trở nên an toàn?
Nó loại bỏ kiểu hỏng do trung hòa điện tích, vốn là kiểu rõ rệt nhất. Nhưng không loại bỏ ảnh hưởng của pH, dung môi, chất điện ly hay độ cứng, và có thể làm giảm khả năng chịu nước của hỗn hợp. Hãy thử màng, đừng chỉ nhìn vào cốc.
Làm sao để kiểm tra loại ion của nhựa tôi đang có?
Pha loãng xuống 1% và chia mẫu làm hai. Thêm dung dịch chất hoạt động bề mặt anion loãng vào một mẫu, và cation vào mẫu kia. Ống nào bị floc hóa sẽ cho biết dấu điện tích. Đây là phép thử thô, mất mười phút, rẻ hơn một bồn chứa.
Nếu bạn đang cân nhắc giữa phối trộn và hai lớp phủ riêng biệt, hãy gửi cho chúng tôi cả hai dung dịch phân tán và pH bạn đang dùng. Chúng tôi sẽ báo cáo kết quả trong cốc, TDS của từng mác, và liệu hỗn hợp có đáng để mạo hiểm không. Bắt đầu với đội ngũ ứng dụng của chúng tôi hoặc tải YT-5130 và YT-7011 bảng dữ liệu kỹ thuật.
