Ringkasan:
1. Agen pembasah dan pendispersi
2. Penghilang busa
3. Pengental
4. Aditif pembentuk film
5. Agen anti korosi, anti jamur dan anti alga
6. Bahan tambahan lainnya
1 Agen pembasah dan pendispersi:
Pelapis berbasis air menggunakan air sebagai pelarut atau media dispersi, dan air memiliki konstanta dielektrik yang besar, sehingga pelapis berbasis air terutama distabilkan oleh tolakan elektrostatik saat lapisan ganda listrik saling tumpang tindih. Selain itu, dalam sistem pelapis berbasis air, sering kali terdapat polimer dan surfaktan non-ionik, yang diserap pada permukaan pengisi pigmen, membentuk halangan sterik dan menstabilkan dispersi. Oleh karena itu, cat dan emulsi berbasis air mencapai hasil yang stabil melalui aksi gabungan tolakan elektrostatik dan halangan sterik. Kerugiannya adalah ketahanan elektrolit yang buruk, terutama untuk elektrolit berharga mahal.
1.1 Agen pembasah
Bahan pembasah untuk pelapis berbahan dasar air dibagi menjadi anionik dan nonionik.
Kombinasi bahan pembasah dan bahan pendispersi dapat mencapai hasil yang ideal. Jumlah bahan pembasah umumnya beberapa per seribu. Efek negatifnya adalah pembentukan busa dan pengurangan ketahanan air pada lapisan film.
Salah satu tren pengembangan agen pembasah adalah mengganti agen pembasah polioksietilen alkil (benzena) fenol eter (APEO atau APE) secara bertahap, karena menyebabkan penurunan hormon jantan pada tikus dan mengganggu endokrin. Polioksietilen alkil (benzena) fenol eter banyak digunakan sebagai pengemulsi selama polimerisasi emulsi.
Surfaktan kembar juga merupakan perkembangan baru. Surfaktan ini terdiri dari dua molekul amfifilik yang dihubungkan oleh spacer. Fitur yang paling menonjol dari surfaktan sel kembar adalah bahwa konsentrasi misel kritis (CMC) lebih dari satu orde besaran lebih rendah daripada surfaktan "sel tunggal", diikuti oleh efisiensi tinggi. Seperti TEGO Twin 4000, surfaktan ini merupakan surfaktan siloksan sel kembar, dan memiliki sifat busa dan penghilang busa yang tidak stabil.
Air Products telah mengembangkan surfaktan Gemini. Surfaktan tradisional memiliki ekor hidrofobik dan kepala hidrofilik, tetapi surfaktan baru ini memiliki dua gugus hidrofilik dan dua atau tiga gugus hidrofobik, yang merupakan surfaktan multifungsi, yang dikenal sebagai asetilena glikol, produk seperti EnviroGem AD01.
1.2 Dispersan
Dispersan untuk cat lateks dibagi menjadi empat kategori: dispersan fosfat, dispersan homopolimer poliasam, dispersan kopolimer poliasam, dan dispersan lainnya.
Dispersan fosfat yang paling banyak digunakan adalah polifosfat, seperti natrium heksametafosfat, natrium polifosfat (Calgon N, produk dari BK Giulini Chemical Company di Jerman), kalium tripolyfosfat (KTPP) dan tetrapotassium pirofosfat (TKPP). Mekanisme kerjanya adalah menstabilkan tolakan elektrostatik melalui ikatan hidrogen dan penyerapan kimia. Keuntungannya adalah dosisnya rendah, sekitar 0,1%, dan memiliki efek dispersi yang baik pada pigmen dan pengisi anorganik. Tetapi juga ada kekurangan: yang pertama, seiring dengan peningkatan nilai pH dan suhu, polifosfat mudah terhidrolisis, menyebabkan stabilitas penyimpanan jangka panjang yang buruk; Pelarutan yang tidak sempurna dalam medium akan mempengaruhi kilap cat lateks yang mengilap.
Dispersan ester fosfat merupakan campuran dari monoester, diester, alkohol residu dan asam fosfat.
Dispersan ester fosfat menstabilkan dispersi pigmen, termasuk pigmen reaktif seperti seng oksida. Dalam formulasi cat mengilap, dispersan ini meningkatkan kilap dan kemampuan membersihkan. Tidak seperti aditif pembasah dan pendispersi lainnya, penambahan dispersan ester fosfat tidak memengaruhi viskositas KU dan ICI pelapis.
Polimer dispersan poliasam, seperti Tamol 1254 dan Tamol 850, Tamol 850 merupakan polimer homo asam metakrilat. Polimer dispersan kopolimer poliasam, seperti Orotan 731A, yang merupakan kopolimer diisobutilena dan asam maleat. Karakteristik kedua jenis dispersan ini adalah menghasilkan daya serap atau penjangkaran yang kuat pada permukaan pigmen dan pengisi, memiliki rantai molekul yang lebih panjang untuk membentuk halangan sterik, dan memiliki kelarutan air pada ujung rantai, dan beberapa dilengkapi dengan tolakan elektrostatik untuk mencapai hasil yang stabil. Untuk membuat dispersan memiliki dispersibilitas yang baik, berat molekul harus dikontrol secara ketat. Jika berat molekul terlalu kecil, halangan sterik tidak akan mencukupi; jika berat molekul terlalu besar, akan terjadi flokulasi. Untuk dispersan poliakrilat, efek dispersi terbaik dapat dicapai jika derajat polimerisasinya 12-18.
Jenis dispersan lainnya, seperti AMP-95, memiliki nama kimia 2-amino-2-metil-1-propanol. Gugus amino diserap pada permukaan partikel anorganik, dan gugus hidroksil meluas ke air, yang berperan sebagai penstabil melalui hambatan sterik. Karena ukurannya yang kecil, hambatan sterik terbatas. AMP-95 terutama merupakan pengatur pH.
Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian tentang dispersan telah mengatasi masalah flokulasi yang disebabkan oleh berat molekul tinggi, dan pengembangan berat molekul tinggi merupakan salah satu trennya. Misalnya, dispersan berat molekul tinggi EFKA-4580 yang diproduksi melalui polimerisasi emulsi secara khusus dikembangkan untuk pelapis industri berbasis air, cocok untuk dispersi pigmen organik dan anorganik, dan memiliki ketahanan air yang baik.
Gugus amino memiliki afinitas yang baik terhadap banyak pigmen melalui ikatan asam-basa atau hidrogen. Dispersan kopolimer blok dengan asam aminoakrilat sebagai gugus penahan telah diperhatikan.
Dispersan dengan dimetilaminoetil metakrilat sebagai gugus penahan
Aditif pembasah dan pendispersi Tego Dispers 655 digunakan dalam cat otomotif berbasis air tidak hanya untuk mengarahkan pigmen tetapi juga untuk mencegah bubuk aluminium bereaksi dengan air.
Karena masalah lingkungan, agen pembasah dan pendispersi yang dapat terurai secara hayati telah dikembangkan, seperti agen pembasah dan pendispersi sel kembar seri EnviroGem AE, yang merupakan agen pembasah dan pendispersi dengan busa rendah.
2. penghilang busa:
Ada banyak jenis penghilang busa cat berbasis air tradisional, yang secara umum dibagi menjadi tiga kategori: penghilang busa minyak mineral, penghilang busa polisiloksana, dan penghilang busa lainnya.
Penghilang busa minyak mineral umum digunakan, terutama pada cat lateks datar dan semi-kilap.
Bahan penghilang busa polisiloksana memiliki tegangan permukaan rendah, kemampuan penghilang busa dan antibusa yang kuat, dan tidak mempengaruhi kilap, namun jika digunakan secara tidak tepat, akan menimbulkan cacat seperti penyusutan lapisan film dan daya pelapisan ulang yang buruk.
Penghilang busa cat berbasis air tradisional tidak cocok dengan fase air untuk mencapai tujuan penghilangan busa, sehingga mudah menimbulkan cacat permukaan pada lapisan film.
Dalam beberapa tahun terakhir, penghilang busa tingkat molekuler telah dikembangkan.
Agen antibusa ini adalah polimer yang dibentuk dengan mencangkokkan langsung zat aktif antibusa pada zat pembawa. Rantai molekul polimer memiliki gugus hidroksil pembasah, zat aktif penghilang busa didistribusikan di sekitar molekul, zat aktif tidak mudah teragregasi, dan kompatibilitas dengan sistem pelapis baik. Penghilang busa tingkat molekul tersebut meliputi minyak mineral — seri FoamStar A10, yang mengandung silikon — seri FoamStar A30, dan polimer non-silikon, non-minyak — seri FoamStar MF.
Dilaporkan pula bahwa pencegah busa tingkat molekuler ini menggunakan polimer bintang yang dicangkokkan secara berlebihan sebagai surfaktan yang tidak kompatibel, dan telah mencapai hasil yang baik dalam aplikasi pelapisan berbasis air. Pencegah busa tingkat molekuler Air Products yang dilaporkan oleh Stout dkk. adalah agen pengendali busa dan pencegah busa berbasis asetilena glikol dengan kedua sifat pembasah, seperti Surfynol MD 20 dan Surfynol DF 37.
Selain itu, untuk memenuhi kebutuhan produksi pelapis tanpa VOC, tersedia pula penghilang busa bebas VOC, seperti Agitan 315, Agitan E 255, dll.
3 Pengental:
Terdapat banyak jenis pengental, yang saat ini umum digunakan adalah pengental selulosa eter dan turunannya, pengental asosiatif alkali-swellable (HASE) dan pengental poliuretan (HEUR).
3.1. Selulosa eter dan turunannya
Hidroksi etil selulosa (HEC) pertama kali diproduksi secara industri oleh Union Carbide Company pada tahun 1932, dan memiliki sejarah lebih dari 70 tahun. Saat ini, pengental eter selulosa dan turunannya terutama meliputi hidroksi etil selulosa (HEC), metil hidroksi etil selulosa (MHEC), etil hidroksi etil selulosa (EHEC), metil hidroksipropil basa selulosa (MHPC), metil selulosa (MC) dan gom xanthan, dll., ini adalah pengental non-ionik, dan juga termasuk pengental fase air non-asosiasi. Di antara semuanya, HEC adalah yang paling umum digunakan dalam cat lateks.
Selulosa yang dimodifikasi secara hidrofobik (HMHEC) memperkenalkan sejumlah kecil gugus alkil hidrofobik rantai panjang pada tulang punggung hidrofilik selulosa untuk menjadi pengental asosiatif, seperti Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Efek pengentalannya sebanding dengan pengental eter selulosa dengan berat molekul yang jauh lebih besar. Ini meningkatkan viskositas dan perataan ICI, dan mengurangi tegangan permukaan, seperti tegangan permukaan HEC sekitar 67mN/m, dan tegangan permukaan HMHEC adalah 55-65mN/m.
3.2 Pengental yang dapat mengembang karena alkali
Pengental alkali-swellable dibagi menjadi dua kategori: pengental alkali-swellable non-asosiatif (ASE) dan pengental alkali-swellable asosiatif (HASE), yang merupakan pengental anionik. ASE non-associated adalah emulsi alkali-swellable poliakrilat. HASE asosiatif adalah emulsi alkali-swellable poliakrilat yang dimodifikasi secara hidrofobik.
3.3. Pengental poliuretan dan pengental non-poliuretan yang dimodifikasi secara hidrofobik
Pengental poliuretana, disebut sebagai HEUR, adalah polimer larut air poliuretana etoksilasi yang dimodifikasi oleh gugus hidrofobik, yang termasuk dalam pengental asosiatif non-ionik. HEUR terdiri dari tiga bagian: gugus hidrofobik, rantai hidrofilik, dan gugus poliuretana. Gugus hidrofobik memainkan peran asosiasi dan merupakan faktor penentu untuk pengentalan, biasanya oleyl, oktadesil, dodecylphenyl, nonylphenol, dll. Rantai hidrofilik dapat memberikan stabilitas kimia dan stabilitas viskositas, yang umum digunakan adalah polieter, seperti polioksietilena dan turunannya. Rantai molekul HEUR diperpanjang oleh gugus poliuretana, seperti IPDI, TDI, dan HMDI. Fitur struktural pengental asosiatif adalah bahwa mereka diakhiri oleh gugus hidrofobik. Namun, tingkat substitusi gugus hidrofobik di kedua ujung beberapa HEUR yang tersedia secara komersial lebih rendah dari 0,9, dan yang terbaik hanya 1,7. Kondisi reaksi harus dikontrol secara ketat untuk memperoleh pengental poliuretana dengan distribusi berat molekul yang sempit dan kinerja yang stabil. Sebagian besar HEUR disintesis melalui polimerisasi bertahap, sehingga HEUR yang tersedia secara komersial umumnya berupa campuran dengan berat molekul yang luas.
Richey dkk. menggunakan pengental asosiasi piren pelacak fluoresen (PAT, berat molekul rata-rata 30000, berat molekul rata-rata 60000) untuk menemukan bahwa pada konsentrasi 0,02% (berat), derajat agregasi misel Acrysol RM-825 dan PAT sekitar 6. Energi asosiasi antara pengental dan permukaan partikel lateks sekitar 25 KJ/mol; area yang ditempati oleh setiap molekul pengental PAT pada permukaan partikel lateks sekitar 13 nm2, yang kira-kira sama dengan area yang ditempati oleh agen pembasah Triton X-405 14 kali lipat dari 0,9 nm2. Pengental poliuretan asosiatif seperti RM-2020NPR, DSX 1550, dll.
Pengembangan pengental poliuretan asosiatif yang ramah lingkungan telah mendapat perhatian luas. Misalnya, BYK-425 adalah pengental poliuretan yang dimodifikasi urea bebas VOC dan APEO. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 dan 3060 adalah pengental poliuretan asosiatif tanpa VOC dan APEO.
Selain pengental poliuretan asosiatif linier yang dijelaskan di atas, terdapat juga pengental poliuretan asosiatif seperti sisir. Pengental poliuretan asosiasi sisir berarti terdapat gugus hidrofobik yang menggantung di tengah setiap molekul pengental. Pengental seperti SCT-200 dan SCT-275, dll.
Pengental aminoplast yang dimodifikasi secara hidrofobik (pengental aminoplast teretoksilasi yang dimodifikasi secara hidrofobik—HEAT) mengubah resin amino khusus menjadi empat gugus hidrofobik yang tertutup, tetapi reaktivitas keempat lokasi reaksi ini berbeda. Dalam penambahan gugus hidrofobik normal, hanya ada dua gugus hidrofobik yang diblokir, sehingga pengental amino termodifikasi hidrofobik sintetis tidak jauh berbeda dari HEUR, seperti Optiflo H 500. Jika lebih banyak gugus hidrofobik ditambahkan, seperti hingga 8%, kondisi reaksi dapat disesuaikan untuk menghasilkan pengental amino dengan beberapa gugus hidrofobik yang diblokir. Tentu saja, ini juga merupakan pengental sisir. Pengental amino termodifikasi hidrofobik ini dapat mencegah viskositas cat turun karena penambahan sejumlah besar surfaktan dan pelarut glikol saat pencocokan warna ditambahkan. Alasannya adalah gugus hidrofobik yang kuat dapat mencegah desorpsi, dan beberapa gugus hidrofobik memiliki asosiasi yang kuat. Pengental seperti Optiflo TVS.
Pengental polieter yang dimodifikasi secara hidrofobik (HMPE) Kinerja pengental polieter yang dimodifikasi secara hidrofobik serupa dengan HEUR, dan produknya meliputi Aquaflow NLS200, NLS210, dan NHS300 dari Hercules.
Mekanisme pengentalannya adalah efek dari ikatan hidrogen dan asosiasi gugus ujung. Dibandingkan dengan pengental umum, ia memiliki sifat anti-pengendapan dan anti-kendur yang lebih baik. Menurut polaritas yang berbeda dari gugus ujung, pengental poliurea yang dimodifikasi dapat dibagi menjadi tiga jenis: pengental poliurea polaritas rendah, pengental poliurea polaritas sedang, dan pengental poliurea polaritas tinggi. Dua yang pertama digunakan untuk mengentalkan lapisan berbasis pelarut, sedangkan pengental poliurea polaritas tinggi dapat digunakan untuk lapisan berbasis pelarut polaritas tinggi dan lapisan berbasis air. Produk komersial pengental poliurea polaritas rendah, polaritas sedang, dan polaritas tinggi masing-masing adalah BYK-411, BYK-410, dan BYK-420.
Bubur lilin poliamida yang dimodifikasi adalah aditif reologi yang disintesis dengan memasukkan gugus hidrofilik seperti PEG ke dalam rantai molekul lilin amida. Saat ini, beberapa merek diimpor dan terutama digunakan untuk menyesuaikan tiksotropi sistem dan meningkatkan anti-tiksotropi. Kinerja anti-kendur.
Waktu posting: 22-Nov-2022