A vízbázisú bevonatok adalékanyagának titkai

Összegzés:

1. Nedvesítő és diszpergáló szer

2. Habzásgátló

3. Sűrítő

4. Filmképző adalékok

5. Korrózió-, penész- és algaellenes szer

6. Egyéb adalékok

1 Nedvesítő és diszpergálószer:

A vízbázisú bevonatok vizet használnak oldószerként vagy diszperziós közegként, és a víznek nagy a dielektromos állandója, így a vízbázisú bevonatokat főként az elektrosztatikus taszítás stabilizálja, amikor az elektromos kettős réteg átfed. Ezenkívül a vízbázisú bevonatrendszerben gyakran előfordulnak polimerek és nemionos felületaktív anyagok, amelyek a pigment töltőanyag felületén adszorbeálódnak, sztérikus akadályt képezve és stabilizálva a diszperziót. Ezért a vízbázisú festékek és emulziók az elektrosztatikus taszítás és a sztérikus akadály együttes hatása révén stabil eredményeket érnek el. Hátránya a rossz elektrolitellenállás, különösen a magas árú elektrolitok esetében.

1.1 Nedvesítőszer

A vízbázisú bevonatok nedvesítőszereit anionos és nemionos anyagokra osztják.

A nedvesítőszer és a diszpergálószer kombinációja ideális eredményt érhet el. A nedvesítőszer mennyisége általában néhány ezrelék. Negatív hatása a habzás és a bevonófilm vízállóságának csökkenése.

A nedvesítőszerek egyik fejlesztési iránya a polioxietilén-alkil (benzol) fenol-éter (APEO vagy APE) nedvesítőszerek fokozatos helyettesítése, mivel patkányokban a hím hormonok csökkenéséhez vezet, és zavarja az endokrin működést. A polioxietilén-alkil (benzol) fenol-étereket széles körben használják emulgeálószerként az emulziós polimerizáció során.

Az iker felületaktív anyagok szintén új fejlesztések. Ez két amfifil molekula, amelyeket egy spacer köt össze. Az ikersejtű felületaktív anyagok legfigyelemreméltóbb tulajdonsága, hogy a kritikus micellakoncentráció (CMC) több mint egy nagyságrenddel alacsonyabb, mint az „egysejtű” felületaktív anyagoké, amit a nagy hatékonyság követ. Mint például a TEGO Twin 4000, ez egy ikercellás sziloxán felületaktív anyag, és instabil hab és habzásgátló tulajdonságokkal rendelkezik.

Az Air Products kifejlesztette a Gemini felületaktív anyagokat. A hagyományos felületaktív anyagoknak hidrofób végük és hidrofil fejük van, de ez az új felületaktív anyag két hidrofil csoporttal és két vagy három hidrofób csoporttal rendelkezik, ami egy többfunkciós felületaktív anyag, acetilénglikolként ismert, olyan termékek, mint az EnviroGem AD01.

1.2 Diszpergálószer

A latexfestékek diszpergálószerei négy kategóriába sorolhatók: foszfát diszpergálószerek, polisav homopolimer diszpergálószerek, polisav kopolimer diszpergálószerek és egyéb diszpergálószerek.

A legszélesebb körben használt foszfát diszpergálószerek a polifoszfátok, például a nátrium-hexametafoszfát, a nátrium-polifoszfát (Calgon N, a BK Giulini Chemical Company németországi terméke), a kálium-tripolifoszfát (KTPP) és a tetrakálium-pirofoszfát (TKPP). Hatásmechanizmusa az elektrosztatikus taszítás stabilizálása hidrogénkötésen és kémiai adszorpción keresztül. Előnye, hogy alacsony, kb. 0,1%-os adagolással rendelkezik, jó diszperziós hatása van a szervetlen pigmentekre és töltőanyagokra. De vannak hiányosságok is: a polifoszfát a pH-érték és a hőmérséklet emelkedésével együtt könnyen hidrolizálódik, hosszú távú tárolási stabilitást okoz; A közegben való hiányos oldódás befolyásolja a fényes latex festék fényét.

A foszfát-észter diszpergálószerek monoészterek, diészterek, maradék alkoholok és foszforsav keverékei.

A foszfát-észter diszpergálószerek stabilizálják a pigment diszperziókat, beleértve a reaktív pigmenteket, például a cink-oxidot. Fényes festékkészítményekben javítja a fényességet és a tisztíthatóságot. Más nedvesítő és diszpergáló adalékokkal ellentétben a foszfát-észter diszpergálószerek hozzáadása nem befolyásolja a bevonat KU és ICI viszkozitását.

Polisav homopolimer diszpergálószer, mint például a Tamol 1254 és Tamol 850, a Tamol 850 a metakrilsav homopolimerje. Polisav kopolimer diszpergálószer, például Orotan 731A, amely diizobutilén és maleinsav kopolimerje. Ennek a két típusú diszpergálószernek az a jellemzője, hogy erős adszorpciót vagy lehorgonyzást eredményeznek a pigmentek és töltőanyagok felületén, hosszabb molekulaláncokkal rendelkeznek, amelyek sztérikus gátlást képeznek, és a láncvégeken vízben oldódnak, és néhányat elektrosztatikus taszítás egészít ki. stabil eredményeket elérni. A diszpergálószer jó diszpergálhatósága érdekében a molekulatömeget szigorúan ellenőrizni kell. Ha a molekulatömeg túl kicsi, nem lesz elegendő sztérikus akadály; ha a molekulatömeg túl nagy, flokkuláció lép fel. A poliakrilát diszpergálószereknél a legjobb diszperziós hatást akkor érhetjük el, ha a polimerizáció foka 12-18.

Más típusú diszpergálószerek, például az AMP-95 kémiai neve 2-amino-2-metil-1-propanol. Az aminocsoport a szervetlen részecskék felületén adszorbeálódik, a hidroxilcsoport pedig a vízbe nyúlik, ami szterikus gátláson keresztül stabilizáló szerepet játszik. Kis mérete miatt a sztérikus akadályozás korlátozott. Az AMP-95 főként pH-szabályozó.

Az elmúlt években a diszpergálószerekkel kapcsolatos kutatások leküzdötték a nagy molekulatömeg okozta flokkuláció problémáját, és a nagy molekulatömegűek fejlesztése az egyik trend. Például az emulziós polimerizációval előállított EFKA-4580 nagy molekulatömegű diszpergálószer kifejezetten vízbázisú ipari bevonatokhoz lett kifejlesztve, alkalmas szerves és szervetlen pigment diszperzióra, és jó vízállósággal rendelkezik.

Az aminocsoportok sok pigmenthez jó affinitással rendelkeznek sav-bázis vagy hidrogénkötés révén. Figyelmet fordítottak az aminoakrilsavat tartalmazó blokk-kopolimer diszpergálószerre, mint rögzítőcsoportra.

Diszpergálószer dimetil-amino-etil-metakriláttal, mint rögzítőcsoporttal

A Tego Dispers 655 nedvesítő és diszpergáló adalékot a vízbázisú autófestékekben nem csak a pigmentek orientálására, hanem az alumíniumpor vízzel való reakciójának megakadályozására is használják.

Környezetvédelmi szempontok miatt biológiailag lebomló nedvesítő és diszpergáló szereket fejlesztettek ki, mint például az EnviroGem AE sorozatú ikercellás nedvesítő és diszpergáló szerek, amelyek alacsony habzású nedvesítő és diszpergáló szerek.

2 habzásgátló:

Sokféle hagyományos vízbázisú festékhabtalanító létezik, amelyeket általában három kategóriába sorolnak: ásványolajos habzásgátlók, polisziloxán habzásgátlók és egyéb habzásgátlók.

Általában ásványolajos habzásgátlókat használnak, főleg lapos és félfényes latexfestékekben.

A polisziloxán habzásgátlók alacsony felületi feszültséggel, erős habzásgátló és habzásgátló képességgel rendelkeznek, és nem befolyásolják a fényességet, de helytelen használat esetén olyan hibákat okoznak, mint a bevonófilm zsugorodása és rossz újrafesthetőség.

A hagyományos vízbázisú festékhabtalanítók nem kompatibilisek a vízfázissal a habzás céljának elérése érdekében, így könnyen előfordulhat felületi hiba a bevonófilmben.

Az elmúlt években molekuláris szintű habzásgátlókat fejlesztettek ki.

Ez a habzásgátló szer egy polimer, amelyet úgy alakítanak ki, hogy a habzásgátló hatóanyagokat közvetlenül a hordozóanyagra ojtják. A polimer molekulalánca nedvesítő hidroxilcsoporttal rendelkezik, a habzásgátló hatóanyag a molekula körül oszlik el, a hatóanyag nem könnyen aggregálható, a bevonatrendszerrel való kompatibilitása jó. Az ilyen molekuláris szintű habzásgátlók közé tartoznak az ásványolajok – FoamStar A10 sorozat, szilíciumtartalmú – FoamStar A30 sorozat, valamint a nem szilícium, nem olajos polimerek – a FoamStar MF sorozat.

Arról is beszámoltak, hogy ez a molekuláris szintű habzásgátló szuper-ojtott csillagpolimereket használ összeférhetetlen felületaktív anyagként, és jó eredményeket ért el a vízbázisú bevonatokban. Az Air Products molekuláris minőségű habzásgátlót Stout et al. egy acetilénglikol alapú habzásgátló és habzásgátló, mindkét nedvesítő tulajdonsággal, mint például a Surfynol MD 20 és a Surfynol DF 37.

Ezen kívül a zéró VOC bevonatok gyártási igényeinek kielégítése érdekében léteznek VOC-mentes habzásgátlók is, mint például az Agitan 315, Agitan E 255 stb.

3 sűrítőszer:

Sokféle sűrítőanyag létezik, jelenleg a cellulóz-éter és származékai sűrítők, az asszociatív alkáli-duzzadó sűrítők (HASE) és a poliuretán sűrítők (HEUR) használatosak.

3.1. Cellulóz-éter és származékai

A hidroxi-etil-cellulózt (HEC) először a Union Carbide Company állította elő iparilag 1932-ben, és több mint 70 éves múltra tekint vissza. Jelenleg a cellulóz-éter és származékai sűrítőanyagai elsősorban a hidroxi-etil-cellulóz (HEC), a metil-hidroxi-etil-cellulóz (MHEC), az etil-hidroxi-etil-cellulóz (EHEC), a metil-hidroxipropil-bázis cellulóz (MHPC), a metil-cellulóz (MC) és a xantángumi, stb., ezek nem ionos sűrítők, és szintén a nem asszociált vízfázishoz tartoznak sűrítők. Ezek közül a HEC a leggyakrabban használt latexfesték.

A hidrofób módon módosított cellulóz (HMHEC) kis mennyiségű hosszú láncú hidrofób alkilcsoportot visz be a cellulóz hidrofil vázába, hogy asszociatív sűrítőanyaggá váljon, mint például a Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Sűrítő hatása a jóval nagyobb molekulatömegű cellulóz-éteres sűrítőkéhez hasonlítható. Javítja az ICI viszkozitását és kiegyenlítését, valamint csökkenti a felületi feszültséget, például a HEC felületi feszültsége körülbelül 67 mN/m, a HMHEC felületi feszültsége pedig 55-65 mN/m.

3.2 Lúgosan duzzadó sűrítő

A lúgosan duzzadó sűrítők két kategóriába sorolhatók: nem asszociatív lúgban duzzadó sűrítők (ASE) és asszociatív lúgban duzzadó sűrítők (HASE), amelyek anionos sűrítők. A nem asszociált ASE egy poliakrilát alkáli duzzadó emulzió. Az Associative HASE egy hidrofób módon módosított poliakrilát alkáli duzzadó emulzió.

3.3. Poliuretán sűrítő és hidrofób módon módosított nem poliuretán sűrítő

A poliuretán sűrítő, más néven HEUR, egy hidrofób csoporttal módosított, etoxilezett poliuretán vízoldható polimer, amely a nem ionos asszociatív sűrítők közé tartozik. A HEUR három részből áll: hidrofób csoportból, hidrofil láncból és poliuretán csoportból. A hidrofób csoport asszociációs szerepet játszik és a sűrítés döntő tényezője, általában oleil, oktadecil, dodecilfenil, nonilfenol stb. A hidrofil lánc kémiai stabilitást és viszkozitásstabilitást biztosíthat, általánosan használt poliéterek, például polioxietilén és származékai. A HEUR molekulaláncát poliuretán csoportok, például IPDI, TDI és HMDI bővítik. Az asszociatív sűrítőszerek szerkezeti jellemzője, hogy hidrofób csoportok zárják le őket. A hidrofób csoportok szubsztitúciójának mértéke azonban egyes kereskedelemben kapható HEUR-ok mindkét végén alacsonyabb, mint 0,9, a legjobb pedig csak 1,7. A reakciókörülményeket szigorúan ellenőrizni kell, hogy szűk molekulatömeg-eloszlású és stabil teljesítményű poliuretán sűrítőt kapjunk. A legtöbb HEUR-t lépcsőzetes polimerizációval szintetizálják, így a kereskedelemben kapható HEUR-k általában széles molekulatömegű keverékek.

Richey et al. fluoreszcens nyomjelző pirén asszociációs sűrítőt (PAT, szám szerinti átlagos molekulatömeg 30 000, tömeg átlagos molekulatömeg 60 000) használtak, és megállapították, hogy 0,02 tömeg% koncentrációnál az Acrysol RM-825 és a PAT micella aggregációs foka körülbelül 6 volt. a sűrítőszer és a latexrészecskék felülete közötti asszociációs energia körülbelül 25 KJ/mol; az egyes PAT sűrítő molekulák által elfoglalt terület a latex részecskék felületén körülbelül 13 nm2, ami körülbelül 14-szerese a 0,9 nm2-nek a Triton X-405 nedvesítőszer által elfoglalt területnek. Asszociatív poliuretán sűrítők, például RM-2020NPR, DSX 1550 stb.

A környezetbarát asszociatív poliuretán sűrítőanyagok fejlesztése széles körben elterjedt. Például a BYK-425 egy VOC- és APEO-mentes karbamiddal módosított poliuretán sűrítő. A Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 és 3060 asszociatív poliuretán sűrítőanyag VOC és APEO nélkül.

A fent leírt lineáris asszociatív poliuretán sűrítőkön kívül léteznek fésűszerű asszociatív poliuretán sűrítők is. Az úgynevezett fésűs asszociációs poliuretán sűrítő azt jelenti, hogy minden sűrítőmolekula közepén egy függő hidrofób csoport található. Olyan sűrítőanyagok, mint az SCT-200 és az SCT-275 stb.

A hidrofób módon módosított aminoplaszt sűrítő (hidrofób módon módosított etoxilált aminoplaszt sűrítő – HEAT) a speciális aminogyantát négy kupakkal ellátott hidrofób csoportra változtatja, de ennek a négy reakcióhelynek a reakcióképessége eltérő. A hidrofób csoportok normál hozzáadásakor csak két blokkolt hidrofób csoport van, így a szintetikus hidrofób módosított aminosűrítő nem sokban különbözik a HEUR-tól, mint például az Optiflo H 500. Ha több hidrofób csoportot adunk hozzá, például legfeljebb 8%-ot. a reakciókörülmények beállíthatók több blokkolt hidrofób csoportot tartalmazó aminosűrítők előállítására. Természetesen ez is egy fésűsűrítő. Ez a hidrofób módosított aminosűrítő megakadályozza, hogy a festék viszkozitása csökkenjen a nagy mennyiségű felületaktív anyag és glikol oldószer hozzáadása miatt, amikor színegyeztetést adnak hozzá. Ennek az az oka, hogy az erős hidrofób csoportok megakadályozhatják a deszorpciót, és több hidrofób csoport erős asszociációt mutat. Olyan sűrítőszerek, mint az Optiflo TVS.

Hidrofób módosított poliéter sűrítő (HMPE) A hidrofób módon módosított poliéter sűrítő teljesítménye hasonló a HEUR-hoz, a termékek közé tartozik a Hercules Aquaflow NLS200, NLS210 és NHS300.

Sűrítő mechanizmusa mind a hidrogénkötés, mind a végcsoportok asszociációjának hatása. A közönséges sűrítőanyagokkal összehasonlítva jobb lerakódás- és meghajlásgátló tulajdonságokkal rendelkezik. A végcsoportok eltérő polaritása szerint a módosított polikarbamid sűrítők három típusra oszthatók: alacsony polaritású polikarbamid sűrítők, közepes polaritású polikarbamid sűrítők és nagy polaritású polikarbamid sűrítők. Az első kettő oldószer alapú bevonatok sűrítésére szolgál, míg a nagy polaritású polikarbamid sűrítők nagy polaritású oldószer alapú bevonatok és vízbázisú bevonatok esetén egyaránt használhatók. Az alacsony polaritású, közepes polaritású és nagy polaritású polikarbamid sűrítők kereskedelmi termékei a BYK-411, BYK-410 és BYK-420.

A módosított poliamid viaszszuszpenzió egy reológiai adalék, amelyet úgy szintetizálnak, hogy hidrofil csoportokat, például PEG-et visznek be az amidviasz molekulaláncába. Jelenleg néhány márkát importálnak, és főként a rendszer tixotrópiájának beállítására és az antitixotrópia javítására használják. Lehajlásgátló teljesítmény.