ISSN 1318-0010 KZLTET 32(3-351)165(1998) VPLIV KONCENTRACIJE POVRŠINSKO AKTIVNEGA SREDSTVA IN REOLOŠKEGA DODATKA NA REOLOŠKE LASTNOSTI VODNIH SUSPENZIJ TiO2 THE INFLUENCE OF THE CONCENTRATION OF THE SURFACTANT AND THE RHEOLOGICAL ADDITIVE ON THE RHEOLOGICAL PROPERTIES OF AQUEOUS TiO2 SUSPENSIONS URŠKA FLORJANČIČ, A. ZUPANČIČ, M. ŽUMER Katedra za kemijsko inženirstvo, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, Univerza v Ljubljani, Aškerčeva 5, 1000 Ljubljana Prejem rokopisa - received: 1997-10-01; sprejem za objavo - accepted for publication: 1997-12-19 Preučevali smo vpliv različnih koncentracij površinsko aktivnega sredstva in reološkega dodatka na reološke lastnosti vodnih premazov, namenjenih omakanju kovinskih predmetov pri različnih kontinuirnih strižnih razmerah z rotacijskim reometrom z nastavljivo strižno hitrostjo. Z različnimi merilnimi tehnikami smo opazovali strižno in časovno odvisno vedenje vzorcev premaznega sredstva, ki so izkazovali tiksotropno vedenje in viskoelastične lastnosti. Pri meritvah smo uporabili strižne pogoje, ki so dejanski pogoji med procesom omakanja in po aplikaciji. Karakterizacija preučevanih vzorcev kompleksne strukturirane suspenzije je temelj za izbiro ustrezne eksperimentalne merilne tehnike, ki omogoča izbiro ustrezne sestave premaznega sredstva z namenom zagotoviti določene mehanske in fizikalne lastnosti premaza po aplikaciji. Ključne besede: reologija, omakanje, površinsko aktivno sredstvo, reološki dodatek, viskoelastičnost, vodne suspenzije TiO2, rotacijski reometer z nastavljivo strižno hitrostjo The influence of different concentrations of the surfactant and the rheological additive on the rheological properties of the aqueous paints intended for the dip coating process in an industrial product line was investigated under different steady shear conditions. The controlled rate rotational rheometer was employed. Different experimental procedures were carried out in order to examine the flow properties under conditions similar to real situations in technological processes. The investigated paints exhibited non-Newtonian flow behaviour of the shear thinning and the viscoelastic properties. The characterisation of such complex industrial suspensions represents a fundamental basis for establishing appropriate experimental procedures to be used in industrial labs for the formulation, as well as for the product control and optimisation of products. Key words: rheology, dip coating, surfactant, rheological additive, viscoelasticity, aqueous TiO2 suspensions, controlled rate rotational rheometer 1 UVOD Premaz imenujemo tanko plast materiala, ki ga nane-semo na površino predmeta. Zaradi vse večjih ekoloških problemov, s katerimi se človeštvo ukvarja že nekaj časa, se pojavljajo nova premazna sredstva, ki manj onesnažujejo naš zeleni planet. Tako premazna sredstva na osnovi različnih topil vse pogosteje nadomeščajo sistemi na vodni osnovi (waterborne systems), v katerih je večji ali manjši del topil nadomeščen z vodo. Premazno sredstvo nanesemo na površino predmeta na različne načine. Eden izmed njih je tudi proces omakanje ali potapljanja v raztopino oz. talino (dip coating ali dipping). 2 TEORETIČNE OSNOVE Omakanje je vlečenje predmeta iz posode, napolnjene s premaznim sredstvom, s konstantno hitrostjo. Pravilno izbrana hitrost vlečenja in ustrezne reološke lastnosti premaznega sredstva vplivajo na enakomerno in želeno debelino plasti premaza ter na njegov pravilen potek stekanja in razlivanja po aplikaciji. Pri tem nas zanima odvisnost viskoznosti od strižnih pogojev in časa delovanja striga, hitrost obnove strukture premaznega sredstva in njegove viskoelastične lastnosti. Omakanje je še posebno koristno pri izdelavi tankih premazov in prekrivanju neravnih površin predmetov1. Suspenzije, pri katerih združevanje delcev in njihovo povezovanje v flokule povzroča vzpostavitev neke notranje strukture, opredelimo kot strukturirane suspenzije. Pri strukturiranih suspenzijah se pogosto povezujejo različni nenewtonski pojavi, kot so strižno odvisno pojemanje viskoznosti, navidezna mejna napetost, tiksotropija in antitiksotropija ter viskoelastične lastnosti2. 3 EKSPERIMENTALNI DEL Vsi vzorci, pripravljeni v tovarni Color Medvode, so imeli enako sestavo in razmerje disperzne faze in disper-znega medija, razlikovali pa so se v količini površinsko aktivnega sredstva surfinol 104E (acetilenski ogljikovodik) in reološkega dodatka bentone 38 (organsko modificiran hektorit). Disperzni medij je predstavljala polimerna raztopina alkidne in melaminske smole v mešanici glikolov, alkoholov in vode, disperzno fazo, ki je bila 38 mas.% vzorca, pa rutilni pigment TiO2 in polnilo BaSO4 (Blanc fixe pulver micro, povprečni premer primarnih delcev d = 500 nm). Pigment in polnilo sta KOVINE, ZLITINE, TEHNOLOGIJE 32 (1998) 3-4 165 U. Florjančič et al.: Vpliv koncentracije površinsko. (j I . . . ■-1 ■ i i.......... 0 ]