Тайни на добавки за покрития на водна основа

Резюме:

1. Намокряне и разпръскване на агент

2. Defoamer

3. сгъстител

4. Филмообразуващи добавки

5. Антикорозия, анти-мек и антиалгай агент

6. Други добавки

1 Намокряща се и разпръскващ агент:

Покритията на водната основа използват вода като разтворител или дисперсионна среда, а водата има голяма диелектрична константа, така че покритията на водна основа се стабилизират главно от електростатичното отблъскване, когато електрическият двоен слой се припокрива. В допълнение, в системата за покритие на водна основа често има полимери и неионни повърхностноактивни вещества, които се адсорбират върху повърхността на пигментния пълнител, образувайки стерично препятствие и стабилизирайки дисперсията. Следователно боите и емулсиите на водна основа постигат стабилни резултати чрез съвместното действие на електростатичното отблъскване и стеричното препятствие. Недостатъкът му е лоша електролитна устойчивост, особено за висококачествени електролити.

1.1 Обединяващ агент

Намокрящите агенти за водоснабдяващи покрития са разделени на анионни и неионни.

Комбинацията от намокрящ агент и диспергиращ агент може да постигне идеални резултати. Количеството на овлажняващия агент обикновено е няколко на хиляда. Отрицателният му ефект е разпенващ и намалява водоустойчивостта на покритието.

Една от тенденциите в развитието на намокрящите агенти е постепенно да се заменят полиоксиетилен алкил (бензен) фенол етер (APEO или APE) намокрящи средства, тъй като води до намаляване на мъжките хормони при плъхове и пречи на ендокринната. Полиоксиетилен алкил (бензен) фенолни етери се използват широко като емулгатори по време на емулсионната полимеризация.

Двойните повърхностноактивни вещества също са нови разработки. Това е две амфифилни молекули, свързани с дистанционер. Най-забележителната характеристика на повърхностноактивните вещества с двойни клетки е, че критичната концентрация на мицела (CMC) е повече от порядък по-ниска от тази на техните „едноклетъчни“ повърхностно активни вещества, последвано от висока ефективност. Като например Tego Twin 4000, това е повърхностно активно вещество с двойна клетка и има нестабилни свойства на пяна и деформация.

Air Products са разработили повърхностно активни вещества Gemini. Традиционните повърхностноактивни вещества имат хидрофобна опашка и хидрофилна глава, но това ново повърхностно активно вещество има две хидрофилни групи и две или три хидрофобни групи, което е многофункционално повърхностно активно вещество, известно като ацетилен гликоли, продукти като Envirogem AD01.

1.2 Разпръскване

Дисперсанти за латексна боя са разделени на четири категории: фосфатни дисперсанти, полиацидни хомополимерни дисперсанти, полиацидни кополимерни дисперсанти и други дисперсанти.

Най -широко използваните фосфатни дисперсанти са полифосфати, като натриев хексаметафосфат, натриев полифосфат (Calgon N, продукт на BK Giulini Chemical Company в Германия), калиев триполифосфат (KTPP) и тетрапоталиев пирофосфат (TKPP). Механизмът на неговото действие е да стабилизира електростатичното отблъскване чрез водородна връзка и химическа адсорбция. Предимството му е, че дозата е ниска, около 0,1%и има добър дисперсионен ефект върху неорганичните пигменти и пълнители. Но също така има недостатъци: този, заедно с повишаването на стойността на рН и температурата, полифосфатът лесно се хидролизира, причинява лоша стабилност на съхранението; Непълното разтваряне в средата ще повлияе на гланцовата лъскава латексна боя.

Дисперсанти на фосфатни естери са смеси от моностери, диестери, остатъчни алкохоли и фосфорна киселина.

Фосфатните естерни дисперсанти стабилизират пигментните дисперсии, включително реактивни пигменти като цинков оксид. В формулировките за гланцова боя подобрява гланц и почистване. За разлика от други овлажняващи и диспергиращи добавки, добавянето на дисперсанти на фосфатни естери не влияе на вискозитета на Ku и ICI на покритието.

Хомополимер на полиацид, като Tamol 1254 и Tamol 850, Tamol 850 е хомополимер на метакрилова киселина. Полиациден кополимер дисперсант, като Orotan 731a, който е кополимер на дизобутилен и малеинова киселина. Характеристиките на тези два вида дисперсанти са, че те произвеждат силна адсорбция или закрепване на повърхността на пигменти и пълнители, имат по -дълги молекулярни вериги, за да образуват стерично въздействие и да имат разтворимост на вода в краищата на веригата, а някои се допълват чрез електростатично отблъскване към постигане на стабилни резултати. За да може диспергистът да има добра диспергируемост, молекулното тегло трябва да бъде строго контролирано. Ако молекулното тегло е твърде малко, ще има недостатъчни стерични препятствия; Ако молекулното тегло е твърде голямо, ще възникне флокулация. За полиакрилатните дисперсанти може да се постигне най-добрият ефект на дисперсия, ако степента на полимеризация е 12-18.

Други видове дисперсанти, като AMP-95, имат химическо наименование на 2-амино-2-метил-1-пропанол. Амино групата се адсорбира върху повърхността на неорганичните частици, а хидроксилната група се простира до водата, която играе стабилизираща роля чрез стерично възпрепятстване. Поради малкия си размер, Steric Hislance е ограничен. AMP-95 е главно рН регулатор.

През последните години изследванията на дисперсанти преодоляват проблема с флокулацията, причинена от високо молекулно тегло, а развитието на високо молекулно тегло е една от тенденциите. Например, диспергирането на високо молекулно тегло EFKA-4580, произведена от емулсионната полимеризация, е специално разработена за индустриални покрития на водна основа, подходяща за органична и неорганична пигментна дисперсия и има добра водоустойчивост.

Амино групите имат добър афинитет към много пигменти чрез киселинна или водородна връзка. Блок кополимерният дисперс с аминоакрилна киселина като група за закотвяне е обърнато внимание.

Дисперсант с диметиламиноетил метакрилат като група за закотвяне

Tego Dispers 655 Намокряне и диспергиране на добавката се използва във водни автомобилни бои не само за ориентиране на пигментите, но и за предотвратяване на реагирането на алуминиевия прах с вода.

Поради опасенията за околната среда са разработени биоразградими агрегати и разпръснати агенти, като например Envirogem AE Series Twin-Cell OweT и диспергиране на агенти, които са с ниско овлажняване и диспергиране на агенти.

2 Defoamer:

Има много видове традиционни дефомари на бои на водна основа, които обикновено са разделени на три категории: дефори на минерално масло, дефорици на полисилоксан и други дефоари.

Обикновено се използват дефомари на минерално масло, главно в плоски и полугласни латексни бои.

Полисилоксанните дефоамери имат ниско повърхностно напрежение, силни възможности за дефорамиране и антифоаринг и не влияят на блясъка, но когато се използват неправилно, те ще предизвикат дефекти като свиване на покритието и лоша рекоираща.

Традиционните дефомари на боята на водна основа са несъвместими с водната фаза, за да се постигне целта на деформацията, така че е лесно да се получат повърхностни дефекти в покритието.

През последните години са разработени молекулни дефоари.

Това антифоаринг агент е полимер, образуван от директно присаждане на активни вещества за присаждане на антифоаринг върху веществото на носителите. Молекулярната верига на полимера има омокряща се хидроксилна група, дефорамиращото активно вещество се разпределя около молекулата, активното вещество не е лесно да се агрегира и съвместимостта със системата за покритие е добра. Такива дефоамери на молекулно ниво включват минерални масла-серия от пяна A10, съдържаща силиций-серия от пяна A30, и несиликон, неохранителни полимери-серия MF Foamstar MF.

Съобщава се също, че този дефоамер на молекулно ниво използва супер присадени звездни полимери като несъвместими повърхностноактивни вещества и е постигнал добри резултати в приложения за покритие на водна основа. Молекулярният клас на въздушни продукти, отчетени от Stout et al. е агент за контрол на пяната на базата на ацетилен гликол и дефоамер с както намокрящи свойства, като Surfynol MD 20 и Surfynol DF 37.

В допълнение, за да се отговори на нуждите от производство на нулеви VOC покрития, има и дефомари без VOC, като Agitan 315, Agitan E 255 и т.н.

3 сгъстители:

Има много видове сгъстители, които понастоящем често се използват са целулозен етер и неговите производни сгъстители, асоциативни алкални сгъстители (HASE) и полиуретанови сгъстители (HEUR).

3.1. Целулозен етер и неговите производни

Хидроксиетил целулозата (HEC) е произведен за първи път индустриално от Carbide Company на Union през 1932 г. и има история от повече от 70 години. At present, the thickeners of cellulose ether and its derivatives mainly include hydroxyethyl cellulose (HEC), methyl hydroxyethyl cellulose (MHEC), ethyl hydroxyethyl cellulose (EHEC), methyl hydroxypropyl Base cellulose (MHPC), methyl cellulose (MC) and xanthan gum, и т.н., това са неионни сгъстяване и също принадлежат към неасоциирани сгъстяване на водна фаза. Сред тях HEC е най -често използваният в латексовата боя.

Хидрофобично модифицираната целулоза (HMHEC) въвежда малко количество дълговерижни хидрофобни алкилови групи върху хидрофилния гръбнак на целулозата, за да се превърне в асоциативен сгъстител, като Natrosol плюс степен 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Ефектът му за удебеляване е сравним с този на целулозните етер сгъстители с много по -голямо молекулно тегло. Той подобрява вискозитета и изравняването на ICI и намалява повърхностното напрежение, като повърхностното напрежение на HEC е около 67mn/m, а повърхностното напрежение на HMHEC е 55-65mn/m.

3.2 Алкален сгъстител

Алкалните сгъстители са разделени на две категории: неасоциативни алкални сгъстители (ASE) и асоциативни алкални сгъстители (HASE), които са анионни сгъстители. Неасоциираният ASE е полиакрилатна алкална емулсия за подуване на алкали. Асоциативната Hase е хидрофобно модифицирана полиакрилатна алкална емулсия за подуване на алкала.

3.3. Полиуретанов сгъстител и хидрофобно модифициран неполиуретанов сгъстител

Полиуретановият сгъстител, посочен като Heur, е хидрофобна група етоксилиран полиуретанов водоразтворим полимер, който принадлежи към неионния асоциативен сгъстител. Heur е съставен от три части: хидрофобна група, хидрофилна верига и полиуретанова група. Хидрофобната група играе роля на асоциация и е решаващият фактор за сгъстяване, обикновено олеил, октадецил, додецилфенил, нонилфенол и др. Хидрофилната верига може да осигури химическа стабилност и стабилност на вискозитета, често използвани са полиети, като полиоксиетилен и неговите производни. Молекулярната верига на CUER се разширява от полиуретанови групи, като IPDI, TDI и HMDI. Структурната особеност на асоциативните сгъстители е, че те се прекратяват от хидрофобни групи. Въпреки това, степента на заместване на хидрофобните групи в двата края на някои търговски налични HEUR е по -ниска от 0,9, а най -доброто е само 1,7. Реакционните условия трябва да бъдат строго контролирани, за да се получи полиуретанов сгъстител с тесно молекулно разпределение на теглото и стабилна характеристика. Повечето Heurs се синтезират чрез поетапна полимеризация, така че наличните в търговската мрежа Heurs обикновено са смеси от широки молекулни тегла.

Richey et al. Използван флуоресцентна проследяване на пирен асоциация (PAT, брой средно молекулно тегло 30000, средно тегло молекулно тегло 60000), за да се установи, че при концентрация от 0,02% (тегло), степента на агрегиране на мицела е агрегиране на мицела на акризол RM-825 и PAT е около 6. The Енергията на асоциацията между сгъстителя и повърхността на латексните частици е около 25 kJ/mol; Площта, заета от всяка молекула на сгъстяване на PAT на повърхността на латексните частици, е около 13 nm2, което е около зоната, заемана от Triton X-405 овлажняващ агент 14 пъти по-висока от 0,9 nm2. Асоциативен полиуретанов сгъстител като RM-2020NPR, DSX 1550, др.

Развитието на екологично чисти асоциативни полиуретанови сгъстители получи широко внимание. Например, BYK-425 е полиуретанов сгъстител, модифициран от урея и апей. Реолат 210, Borchi Gel 0434, Tego Viscoplus 3010, 3030 и 3060 Това е асоциативен полиуретанов сгъстител без ЛОС и APEO.

В допълнение към линейните асоциативни полиуретанови сгъстители, описани по-горе, има и гребен асоциативен полиуретанов сгъстяване. Така нареченият сгъстител на гребена асоциация означава, че в средата на всяка молекула на сгъстител има висулка хидрофобна група. Такива сгъстители като SCT-200 и SCT-275 и т.н.

Хидрофобно модифицираният сгъстител на аминопласт (хидрофобно модифициран етоксилиран сгъстител на аминопласт - Heat) променя специалната амино смола в четири ограничени хидрофобни групи, но реактивността на тези четири реакционни места е различна. При нормалното добавяне на хидрофобни групи има само две блокирани хидрофобни групи, така че синтетичният хидрофобна модифицирана амино сгъстител не се различава много от HEOR, като Optiflo H 500. Ако се добавят повече хидрофобни групи, като до 8%, Условията на реакцията могат да бъдат регулирани, за да се получат амино сгъстяване с множество блокирани хидрофобни групи. Разбира се, това е и сгъстяващ гребен. Този хидрофобна модифицирана амино сгъстител може да предотврати отпадането на вискозитета на боята поради добавянето на голямо количество повърхностноактивни вещества и разтворители на гликол, когато се добавя съвпадение на цвета. Причината е, че силните хидрофобни групи могат да предотвратят десорбцията, а множество хидрофобни групи имат силна връзка. Такива сгъстители като телевизори Optiflo.

Хидрофобен модифициран полиетър сгъстител (HMPE) Производителността на хидрофобно модифицирания полиетер сгъстител е подобна на HEUR, а продуктите включват Aquaflow NLS200, NLS210 и NHS300 на Hercules.

Механизмът му за сгъстяване е ефектът както на водородна връзка, така и на асоциацията на крайните групи. В сравнение с обикновените сгъстители, той има по-добри свойства против зареждане и анти-SAG. Според различните полярности на крайните групи, модифицираните сгъстяващи полиуреи могат да бъдат разделени на три вида: сгъстяване на полиурея с ниска полярност, сгъстяване на полиурея със средна полярност и сгъстяване на полиурея с висока полярност. Първите две се използват за сгъстяване на покрития на базата на разтворители, докато сгъстяване на полиурея с висока полярност могат да се използват както за покрития на разтворител с висока полярност, така и за покрития на водна основа. Търговските продукти с ниска полярност, средна полярност и сгъстяване на полиурея с висока полярност са съответно BYK-411, BYK-410 и BYK-420.

Модифицираната полимидна восъчна каша е реологична добавка, синтезирана чрез въвеждане на хидрофилни групи като PEG в молекулната верига на амид восък. Понастоящем някои марки се импортират и се използват главно за регулиране на тиксотропията на системата и подобряване на анти-тиксотропията. Анти-SAG изпълнение.