聚丙烯酰胺在涂料中的增稠原理主要有以下几方面:
1、氢键缔合作用:
①.聚丙烯酰胺的结构单元中含有酰胺基,易与周围水分子形成氢键。这种氢键缔合作用使聚合物分子与水分子紧密结合,提高了聚合物本身的流体体积,限制了体系中分子的自由运动空间。就像在拥挤的人群中,每个人的活动范围受限,导致整体的移动变得困难,从而使涂料体系的黏度增加。
2、分子链缠绕:
①.聚丙烯酰胺是一种线型高分子聚合物,其分子链细长且具有一定的柔韧性。在涂料体系中,这些分子链会相互缠绕,形成一种类似网状的结构。这种网状结构能够束缚住体系中的溶剂和其他分子,增加了分子之间的摩擦阻力和运动阻力,进而提高了涂料的黏度。
②.在静态或低剪切速度的情况下,分子链处于较为无序的状态,相互缠绕的程度较高,因此体系呈现出较高的粘性;而在高剪切速度时,分子链会在剪切力的作用下逐渐沿流动方向排列,变得较为有序,分子之间的相互滑动更容易,所以体系黏度下降,表现出假塑性流体的特性。
3、空间位阻效应:
①.聚丙烯酰胺分子在涂料中充分伸展后,会占据一定的空间,对涂料中的颜料、填料等颗粒产生空间位阻作用。这种空间位阻效应阻止了颗粒之间的相互靠近和聚集,使颗粒能够均匀地分散在体系中,同时也增加了体系的黏度。例如,在拥挤的街道上放置一些障碍物,会阻碍行人的自由行走,使行人的移动速度减慢,类似地,聚丙烯酰胺分子在涂料中形成的空间位阻会阻碍分子的运动,提高涂料的黏度。
4、吸附作用:
①.聚丙烯酰胺分子链上的极性基团可以与涂料中的其他成分,如颜料、填料等表面的极性基团发生吸附作用。这种吸附作用使聚丙烯酰胺分子能够附着在颗粒表面,形成一层保护膜,增加了颗粒的表面粗糙度和体积,从而提高了体系的黏度。同时,吸附作用也有助于增强颜料、填料等在涂料体系中的稳定性,防止它们沉淀或分层。