اسرار مواد افزودنی برای پوشش های مبتنی بر آب

خلاصه:

1. عامل خیس شدن و پراکندگی

2. Defoamer

3. ضخیم کننده

4. مواد افزودنی تشکیل دهنده فیلم

5. ماده ضد خوردگی ، ضد کنجک و ضد الگئه

6 سایر مواد افزودنی

1 عامل خیس کننده و پراکندگی:

روکش های مبتنی بر آب از آب به عنوان یک حلال یا پراکندگی استفاده می کنند و آب دارای یک دی الکتریک بزرگ است ، بنابراین پوشش های مبتنی بر آب در هنگام همپوشانی دو لایه برقی ، توسط دافع الکترواستاتیک تثبیت می شوند. علاوه بر این ، در سیستم پوشش مبتنی بر آب ، غالباً پلیمرها و سورفاکتانتهای غیر یونی وجود دارد که بر روی سطح پرکننده رنگدانه جذب می شوند ، مانع استریل و تثبیت پراکندگی می شوند. بنابراین ، رنگ ها و امولسیون های مبتنی بر آب از طریق عمل مشترک دافع الکترواستاتیک و مانع استریل به نتایج پایدار می رسند. ضرر آن مقاومت در برابر الکترولیت ضعیف است ، به خصوص برای الکترولیتهای گران قیمت.

1.1 عامل خیس کننده

مواد مرطوب کننده برای پوشش های موجود در آب به آنیونی و غیر یونی تقسیم می شوند.

ترکیبی از عامل خیس کننده و عامل پراکندگی می تواند به نتایج ایده آل برسد. مقدار عامل مرطوب کننده به طور کلی در هر هزار نفر است. اثر منفی آن کف سازی و کاهش مقاومت آب فیلم پوشش است.

یکی از روند توسعه عوامل خیس کننده ، جایگزینی به تدریج پلی اکسی اتیلن آلکیل (بنزن) فنل اتر (APEO یا میمون) است که عوامل خیس کننده است ، زیرا منجر به کاهش هورمونهای مردانه در موش ها و تداخل در غدد درون ریز می شود. اترهای پلیوکسی اتیلن آلکیل (بنزن) فنل به طور گسترده ای به عنوان امولسیون کننده ها در طول پلیمریزاسیون امولسیون استفاده می شود.

سورفاکتانت های دوقلوی نیز تحولات جدیدی هستند. این دو مولکول آمفیفیلیک است که توسط یک فضا مرتبط است. قابل توجه ترین ویژگی سورفاکتانت های سلول دوقلوی این است که غلظت بحرانی میسل (CMC) بیش از یک ترتیب از بزرگی پایین تر از سورفاکتانتهای "تک سلولی" آنها است و به دنبال آن راندمان بالایی انجام می شود. مانند Tego Twin 4000 ، این یک سورفاکتانت سیلیوکسن سلول دوقلوی است و دارای فوم ناپایدار و خاصیت defoaming است.

محصولات هوایی باعث ایجاد سورفاکتانتهای جمینی شده است. سورفاکتانتهای سنتی دارای دم آبگریز و یک سر آبگریز هستند ، اما این سورفاکتانت جدید دارای دو گروه آبگریز و دو یا سه گروه آبگریز است که یک سورفاکتانت چند منظوره است ، معروف به استیلن گلیکول ، محصولاتی مانند Envirogem AD01.

1.2 پراکنده

پراکندگی برای رنگ لاتکس به چهار دسته تقسیم می شود: پراکندگی فسفات ، پراکندگی های هموپلیمر پلی اسید ، پراکندگی کوپلیمر پلی اسید و سایر پراکندگی ها.

پرکاربردترین پراکندگی فسفات پلی فسفات مانند هگزامتافسفات سدیم ، پلی فسفات سدیم (کالگون N ، محصول شرکت شیمیایی BK Giulini در آلمان) ، تریپلی فسفات پتاسیم (KTPP) و پیرو فسفات تتراپوتاسیم (TKPP) است. مکانیسم عملکرد آن تثبیت دافع الکترواستاتیک از طریق پیوند هیدروژن و جذب شیمیایی است. مزیت آن این است که دوز کم ، حدود 0.1 ٪ است و تأثیر پراکندگی خوبی بر رنگدانه های معدنی و پرکننده دارد. اما همچنین نواقصی وجود دارد: یکی به همراه افزایش مقدار pH و دما ، پلی فسفات به راحتی هیدرولیز می شود ، باعث ایجاد پایداری ذخیره طولانی مدت می شود. انحلال ناقص در محیط بر براقیت رنگ لاتکس براق تأثیر می گذارد.

پراکندگی استر فسفات ترکیبی از مونواسترها ، دیسترها ، الکل های باقیمانده و اسید فسفریک است.

پراکندگی استر فسفات پراکندگی رنگدانه ، از جمله رنگدانه های واکنشی مانند اکسید روی را تثبیت می کند. در فرمولاسیون های براق رنگ ، براق و پاکسازی را بهبود می بخشد. بر خلاف سایر مواد افزودنی مرطوب کننده و پراکنده ، افزودن پراکندگی استر فسفات بر ویسکوزیته KU و ICI از پوشش تأثیر نمی گذارد.

پراکندگی هموپلیمر پلی اسید ، مانند تامول 1254 و تامول 850 ، تامول 850 یک هموپلیمر اسید متاکریلیک است. پراکندگی کوپلیمر پلی اسید ، مانند Orotan 731A ، که یک کوپلیمر دییزوبوتیلن و اسید مالئیک است. ویژگی های این دو نوع پراکنده این است که آنها جذب قوی یا لنگر انداختن بر روی سطح رنگدانه ها و پرکننده ها ایجاد می کنند ، زنجیرهای مولکولی طولانی تری دارند تا مانع استریل شوند و در انتهای زنجیره حلالیت آب داشته باشند و برخی از آنها توسط دافع الکترواستاتیک تکمیل می شوند. به نتایج پایدار دست یابید. برای اینکه پراکندگی پراکندگی خوبی داشته باشد ، وزن مولکولی باید به شدت کنترل شود. اگر وزن مولکولی خیلی کوچک باشد ، مانع استریل کافی نخواهد بود. اگر وزن مولکولی خیلی بزرگ باشد ، لخته سازی رخ خواهد داد. برای پراکندگی پلی آکریل ، اگر درجه پلیمریزاسیون 12-18 باشد ، می توان بهترین اثر پراکندگی را بدست آورد.

انواع دیگر پراکندگی ها ، مانند AMP-95 ، دارای نام شیمیایی 2-amino-2-methyl-1-propanol هستند. گروه آمینه روی سطح ذرات معدنی جذب می شود و گروه هیدروکسیل به آب گسترش می یابد که از طریق مانع استریل نقش تثبیت کننده ای دارد. با توجه به اندازه کوچک ، مانع استریل محدود است. AMP-95 عمدتا تنظیم کننده pH است.

در سالهای اخیر ، تحقیقات در مورد پراکندگی ها بر مشکل لخته سازی ناشی از وزن مولکولی زیاد غلبه کرده است و توسعه وزن مولکولی بالا یکی از روندها است. به عنوان مثال ، پراکندگی وزن مولکولی بالا EFKA-4580 تولید شده توسط پلیمریزاسیون امولسیون به طور ویژه برای پوشش های صنعتی مبتنی بر آب ، مناسب برای پراکندگی رنگدانه های آلی و معدنی ساخته شده است و از مقاومت خوبی در آب برخوردار است.

گروه های آمینه از طریق پیوند اسید یا هیدروژن ، برای بسیاری از رنگدانه ها میل خوبی دارند. پراکندگی کوپلیمر بلوک با اسید آمینه به عنوان گروه لنگرگاه مورد توجه قرار گرفته است.

پراکندگی با متاکریلات دی متیل آمینو اتیل به عنوان گروه لنگر انداختن

Tego پراکندگی 655 خیس و پراکندگی افزودنی در رنگهای خودرو در آب نه تنها برای جهت گیری رنگدانه ها بلکه برای جلوگیری از واکنش پودر آلومینیوم با آب استفاده می شود.

با توجه به نگرانی های زیست محیطی ، عوامل خیس شدن و پراکندگی زیست تخریب پذیر ، مانند عوامل خیس شدن و پراکندگی سری Envirogem AE ، که عوامل کم خیس و پراکندگی هستند ، ایجاد شده است.

2 defoamer:

انواع مختلفی از defoamers رنگ سنتی مبتنی بر آب وجود دارد که به طور کلی به سه دسته تقسیم می شوند: Defoamers روغن معدنی ، Defoamers Polysiloxane و سایر Defoamers.

معمولاً در رنگ های معدنی روغن ، عمدتاً در رنگهای لاتکس مسطح و نیمه براق استفاده می شود.

Defoamers Polysiloxane دارای تنش سطح پایین ، قابلیت های ضدعفونی کننده قوی و ضد عفونی کننده است و بر براق تأثیر نمی گذارد ، اما در صورت استفاده نادرست ، آنها باعث ایجاد نقصی مانند کوچک شدن فیلم پوشش و قابلیت بازگرداندن ضعیف می شوند.

برای دستیابی به هدف از کارآیی ، با استفاده از فاز آب ناسازگار با فاز آب ناسازگار است ، بنابراین تولید نقص سطحی در فیلم پوشش آسان است.

در سالهای اخیر ، دفع کننده های سطح مولکولی توسعه یافته اند.

این ماده ضد عفونی کننده یک پلیمر است که توسط پیوند مستقیم ضد ضد عفونی کننده مواد فعال بر روی ماده حامل تشکیل می شود. زنجیره مولکولی پلیمر دارای یک گروه هیدروکسیل خیس کننده است ، ماده فعال defoaming در اطراف مولکول توزیع می شود ، ماده فعال به راحتی جمع می شود و سازگاری با سیستم پوشش خوب است. چنین دفع کننده های سطح مولکولی شامل روغن های معدنی-سری Foamstar A10 ، حاوی سیلیکون-سری Foamstar A30 و پلیمرهای غیر نفتی غیر نفتی-سری MF Foamstar.

همچنین گزارش شده است که این Defoamer در سطح مولکولی از پلیمرهای ستاره فوق العاده پیوند شده به عنوان سورفاکتانتهای ناسازگار استفاده می کند و در کاربردهای پوشش مبتنی بر آب به نتایج خوبی رسیده است. محصولات هوایی Defoamer با درجه مولکولی گزارش شده توسط Stout و همکاران. یک عامل کنترل فوم مبتنی بر استیلن گلیکول و defoamer با هر دو خاصیت خیس کننده ، مانند Surfynol MD 20 و Surfynol DF 37 است.

علاوه بر این ، به منظور تأمین نیازهای تولید پوشش های صفر با صفر ، مدفوع بدون VOC نیز وجود دارد ، مانند Agitan 315 ، Agitan E 255 و غیره.

3 ضخیم کننده:

انواع مختلفی از ضخیم کننده ها وجود دارد که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد ، اتر سلولز و مشتقات آن ضخیم کننده های آن ، ضخیم کننده های قابل حل و حیاط قلیایی (HASE) و ضخیم کننده های پلی اورتان (HEUR) هستند.

3.1 اتر سلولز و مشتقات آن

هیدروکسی اتیل سلولز (HEC) برای اولین بار در سال 1932 توسط شرکت Union Carbide به صورت صنعتی تولید شد و سابقه بیش از 70 سال دارد. در حال حاضر ، ضخیم کننده های اتر سلولز و مشتقات آن عمدتاً شامل هیدروکسی اتیل سلولز (HEC) ، متیل هیدروکسی اتیل سلولز (MHEC) ، اتیل هیدروکسی اتیل سلولز (EHEC) ، متیل هیدروکسی پروپیل پایه سلولز (MHPC) ، متیل سلولز (متیل سلولز (MC) و Xanthan Gumnthan است. و غیره ، اینها ضخیم کننده های غیر یونی هستند ، و همچنین متعلق به ضخیم کننده های فاز آب غیر مرتبط هستند. در میان آنها ، HEC متداول ترین در رنگ لاتکس است.

سلولز اصلاح شده آبگریز (HMHEC) مقدار کمی از گروههای آلکیل هیدروفوبیک زنجیره ای طولانی را در ستون فقرات آبگریز سلولز معرفی می کند تا به یک ضخیم کننده انجمنی تبدیل شود ، مانند Natrosol به علاوه درجه 330 ، 331 ، سلول های سلول SG-100 ، Bermocoll EHM-100. اثر ضخیم کننده آن با ضخیم کننده های اتر سلولز با وزن مولکولی بسیار بزرگتر قابل مقایسه است. این ویسکوزیته و تراز ICI را بهبود می بخشد و تنش سطح را کاهش می دهد ، مانند تنش سطح HEC در حدود 67mn/m و تنش سطح HMHEC 55-65mn/m است.

3.2 ضخیم کننده قابلمه قلیایی

ضخیم کننده های قابلمه قلیایی به دو دسته تقسیم می شوند: ضخیم کننده های غیر قابل حل و غلیظ قلیایی (ASE) و ضخیم کننده های قابل حل و حیاط قلیایی (HASE) ، که ضخیم کننده های آنیونی هستند. ASE غیر مرتبط با امولسیون تورم قلیایی پلی آکریل است. HASE انجمنی یک امولسیون تورم پلی آکریلیت اصلاح شده با آبگریز است.

3.3 ضخیم کننده پلی اورتان و ضخیم کننده غیر پلی اورتان به صورت آبگریز اصلاح شده

ضخیم کننده پلی اورتان ، که از آن به عنوان Heur یاد می شود ، یک پلیمر محلول در آب پلی اورتان پلی اورتان با گروه آبگریز است که متعلق به ضخیم کننده انجمنی غیر یونی است. Heur از سه بخش تشکیل شده است: گروه آبگریز ، زنجیره آبگریز و گروه پلی اورتان. گروه آبگریز نقش ارتباطی را ایفا می کند و عامل تعیین کننده ضخیم شدن است ، معمولاً اولیل ، اکتادسیل ، دودسیل فنیل ، نونیلفنول و غیره. زنجیره آبگریز می تواند پایداری شیمیایی و پایداری ویسکوزیته را فراهم کند ، که معمولاً از آنها پلی اتیلر مانند پلیوکسی اتیلن و درویجای آن استفاده می شود. زنجیره مولکولی Heur توسط گروه های پلی اورتان مانند IPDI ، TDI و HMDI گسترش می یابد. ویژگی ساختاری ضخیم کننده های انجمنی این است که آنها توسط گروه های آبگریز خاتمه می یابند. با این حال ، درجه تعویض گروه های آبگریز در هر دو انتهای برخی از هیرس های تجاری در دسترس پایین تر از 0.9 است و بهترین ها فقط 1.7 است. برای به دست آوردن ضخیم کننده پلی اورتان با توزیع وزن مولکولی باریک و عملکرد پایدار ، شرایط واکنش باید به شدت کنترل شود. بیشتر هیر ها توسط پلیمریزاسیون گام به گام سنتز می شوند ، بنابراین هیرس های تجاری در دسترس به طور کلی مخلوط وزن مولکولی گسترده هستند.

ریچی و همکاران. استفاده از ضخیم کننده تركر پیرن فلورسنت (PAT ، تعداد متوسط ​​وزن مولکولی 30000 ، وزن متوسط ​​مولکولی 60000) برای دریافت که در غلظت 0.02 ٪ (وزن) ، درجه تجمع میسل از اکریزول RM-825 و PAT حدود 6 بود. انرژی ارتباط بین ضخیم کننده و سطح ذرات لاتکس حدود 25 کیلوژول در مول است. منطقه اشغال شده توسط هر مولکول ضخیم کننده PAT روی سطح ذرات لاتکس حدود 13 نانومتر مربع است که در مورد منطقه ای است که توسط ماده مرطوب کننده تریتون X-405 اشغال شده 14 برابر 0.9 نانومتر است. ضخیم کننده پلی اورتان انجمنی مانند RM-2020NPR ، DSX 1550 و غیره

توسعه ضخیم کننده های پلی اورتان انجمنی سازگار با محیط زیست مورد توجه گسترده ای قرار گرفته است. به عنوان مثال ، BYK-425 یک ضخیم کننده پلی اورتان اصلاح شده با اوره و آپئو است. Rheolate 210 ، Borchi Gel 0434 ، Tego Viscoplus 3010 ، 3030 و 3060 آیا این یک ضخیم کننده پلی اورتان انجمنی بدون VOC و APEO است.

علاوه بر ضخیم کننده های پلی اورتان انجمنی خطی که در بالا توضیح داده شد ، ضخیم کننده های پلی اورتان انجمنی مانند شانه نیز وجود دارد. به اصطلاح ضخیم کننده پلی اورتان انجمن شانه به این معنی است که یک گروه آبگریز آویز در وسط هر مولکول ضخیم وجود دارد. ضخیم کننده هایی مانند SCT-200 و SCT-275 و غیره

ضخیم کننده آمینوپلاست اصلاح شده آبگریز (ضخیم کننده آمینوپلاست اتیوکسیلاست اصلاح شده با آبگریز - گرم) ، رزین ویژه آمینه را به چهار گروه آبگریز پوشیده شده تغییر می دهد ، اما واکنش این چهار سایت واکنش متفاوت است. در افزودن طبیعی گروه های آبگریز ، فقط دو گروه آبگریز مسدود شده وجود دارد ، بنابراین ضخیم کننده آمینه اصلاح شده با آبگریز مصنوعی تفاوت چندانی با Heur ندارد ، مانند Optiflo H 500. اگر گروه های آبگریز بیشتری اضافه می شوند ، مانند حداکثر 8 ٪ ، شرایط واکنش را می توان برای تولید ضخیم کننده های آمینه با چندین گروه آبگریز مسدود شده تنظیم کرد. البته این نیز ضخیم کننده شانه است. این ضخیم کننده آمینه اصلاح شده آبگریز می تواند به دلیل افزودن مقدار زیادی از سورفاکتانت ها و حلال های گلیکول در هنگام افزودن تطبیق رنگ ، از ریزش ویسکوزیته رنگ جلوگیری کند. دلیل این امر این است که گروه های آبگریز قوی می توانند از دفع جلوگیری کنند و چندین گروه آبگریز ارتباط قوی دارند. ضخیم کننده هایی مانند تلویزیون های Optiflo.

ضخیم کننده پلی اتر اصلاح شده هیدروفوبیک (HMPE) عملکرد ضخیم کننده پلی اتر اصلاح شده آبگریز مشابه Heur است و این محصولات شامل AquaFlow NLS200 ، NLS210 و NHS300 هرکول هستند.

مکانیسم ضخیم کننده آن تأثیر پیوند هیدروژن و ارتباط گروههای نهایی است. در مقایسه با ضخیم کننده های رایج ، خاصیت ضد تنظیم و ضد SAG بهتری دارد. با توجه به قطب های مختلف گروه های پایان ، ضخیم کننده های پلی اوره اصلاح شده را می توان به سه نوع تقسیم کرد: ضخیم کننده های پلی اوره قطبیت کم ، ضخیم کننده های پلی اوره قطبی متوسط ​​و ضخیم کننده های پلی اوره قطبی بالا. دو مورد اول برای ضخیم شدن پوشش های مبتنی بر حلال استفاده می شود ، در حالی که ضخیم کننده های پلی اوره با قطب بالا می توانند برای هر دو پوشش مبتنی بر حلال با قطب بالا و پوشش های مبتنی بر آب استفاده شوند. محصولات تجاری قطبیت کم ، قطبیت متوسط ​​و ضخیم کننده های پلی اوره قطبیت بالا به ترتیب BYK-411 ، BYK-410 و BYK-420 هستند.

دوغاب موم پلی آمید اصلاح شده یک افزودنی رئولوژیکی است که با معرفی گروه های آبگریز مانند PEG به زنجیره مولکولی موم آمید سنتز می شود. در حال حاضر ، برخی از مارک ها وارد می شوند و عمدتاً برای تنظیم تیکسوتروپی سیستم و بهبود ضد تیکسوتروپی استفاده می شوند. عملکرد ضد SAG.