Samenvatting:
1. Bevochtigings- en dispergeermiddel
2. Ontschuimer
3. Verdikkingsmiddel
4. Filmvormende additieven
5. Anti-corrosie, anti-schimmel en anti-algenmiddel
6. Andere additieven
1 Bevochtigings- en dispergeermiddel:
Coatings op waterbasis gebruiken water als oplosmiddel of dispersiemedium, en water heeft een hoge diëlektrische constante. Hierdoor worden coatings op waterbasis voornamelijk gestabiliseerd door elektrostatische afstoting wanneer de elektrische dubbellaag overlapt. Bovendien bevatten coatingsystemen op waterbasis vaak polymeren en niet-ionogene oppervlakteactieve stoffen, die geadsorbeerd worden aan het oppervlak van de pigmentvuller, waardoor sterische hinder ontstaat en de dispersie wordt gestabiliseerd. Verf en emulsies op waterbasis bereiken daarom stabiele resultaten door de gecombineerde werking van elektrostatische afstoting en sterische hindering. Het nadeel is de slechte elektrolytbestendigheid, met name bij dure elektrolyten.
1.1 Bevochtigingsmiddel
Bevochtigingsmiddelen voor watergedragen coatings worden onderverdeeld in anionische en niet-ionische bevochtigers.
De combinatie van bevochtigingsmiddel en dispergeermiddel kan ideale resultaten opleveren. De hoeveelheid bevochtigingsmiddel bedraagt doorgaans enkele per duizend. Het negatieve effect hiervan is schuimvorming en een verminderde waterbestendigheid van de coatingfilm.
Een van de ontwikkelingstrends op het gebied van bevochtigingsmiddelen is de geleidelijke vervanging van bevochtigingsmiddelen op basis van polyoxyethyleenalkyl (benzeen)fenolether (APEO of APE), omdat dit leidt tot een verlaging van mannelijke hormonen bij ratten en de hormoonhuishouding verstoort. Polyoxyethyleenalkyl (benzeen)fenolethers worden veel gebruikt als emulgatoren tijdens emulsiepolymerisatie.
Tweecellige oppervlakteactieve stoffen zijn ook nieuwe ontwikkelingen. Het betreft twee amfifiele moleculen die met elkaar verbonden zijn door een spacer. Het meest opvallende kenmerk van tweecellige oppervlakteactieve stoffen is dat de kritische micelconcentratie (CMC) meer dan een orde van grootte lager ligt dan die van hun "eencellige" oppervlakteactieve stoffen, gevolgd door een hoge efficiëntie. Zoals TEGO Twin 4000, is het een tweecellige siloxaan-oppervlakteactieve stof met onstabiele schuim- en antischuimeigenschappen.
Air Products heeft Gemini-oppervlakteactieve stoffen ontwikkeld. Traditionele oppervlakteactieve stoffen hebben een hydrofobe staart en een hydrofiele kop, maar deze nieuwe oppervlakteactieve stof heeft twee hydrofiele groepen en twee of drie hydrofobe groepen. Dit is een multifunctionele oppervlakteactieve stof, bekend als acetyleenglycolen, zoals EnviroGem AD01.
1.2 Dispergeermiddel
Dispergeermiddelen voor latexverf worden onderverdeeld in vier categorieën: fosfaatdispergeermiddelen, polyzuurhomopolymeerdispergeermiddelen, polyzuurcopolymeerdispergeermiddelen en overige dispergeermiddelen.
De meest gebruikte fosfaatdispergeermiddelen zijn polyfosfaten, zoals natriumhexametafosfaat, natriumpolyfosfaat (Calgon N, een product van BK Giulini Chemical Company in Duitsland), kaliumtripolyfosfaat (KTPP) en tetrakaliumpyrofosfaat (TKPP). Het werkingsmechanisme is het stabiliseren van elektrostatische afstoting door middel van waterstofbruggen en chemische adsorptie. Het voordeel is dat de dosering laag is, ongeveer 0,1%, en dat het een goed dispergerend effect heeft op anorganische pigmenten en vulstoffen. Er zijn echter ook nadelen: ten eerste, naast de verhoging van de pH-waarde en temperatuur, hydrolyseert polyfosfaat gemakkelijk, wat leidt tot een slechte houdbaarheid op lange termijn; onvolledige oplossing in het medium beïnvloedt de glans van glanzende latexverf.
Fosfaatestersdispergeermiddelen zijn mengsels van monoesters, diësters, restalcoholen en fosforzuur.
Fosfaatesters-dispergeermiddelen stabiliseren pigmentdispersies, waaronder reactieve pigmenten zoals zinkoxide. In glansverfformuleringen verbetert het de glans en reinigbaarheid. In tegenstelling tot andere bevochtigings- en dispergeeradditieven heeft de toevoeging van fosfaatester-dispergeermiddelen geen invloed op de KU- en ICI-viscositeit van de coating.
Polyzuurhomopolymeerdispergeermiddel, zoals Tamol 1254 en Tamol 850. Tamol 850 is een homopolymeer van methacrylzuur. Polyzuurcopolymeerdispergeermiddel, zoals Orotan 731A, een copolymeer van di-isobutyleen en maleïnezuur. De kenmerken van deze twee soorten dispergeermiddelen zijn dat ze een sterke adsorptie of verankering aan het oppervlak van pigmenten en vulstoffen veroorzaken, langere molecuulketens hebben om sterische hindering te vormen en wateroplosbaar zijn aan de uiteinden van de ketens. Sommige dispergeermiddelen worden aangevuld met elektrostatische afstoting om stabiele resultaten te bereiken. Om het dispergeermiddel een goede dispergeerbaarheid te geven, moet het molecuulgewicht strikt worden gecontroleerd. Als het molecuulgewicht te laag is, is er onvoldoende sterische hindering; als het molecuulgewicht te hoog is, treedt flocculatie op. Voor polyacrylaatdispergeermiddelen kan het beste dispersie-effect worden bereikt bij een polymerisatiegraad van 12-18.
Andere soorten dispergeermiddelen, zoals AMP-95, hebben de chemische naam 2-amino-2-methyl-1-propanol. De aminogroep wordt geadsorbeerd aan het oppervlak van de anorganische deeltjes en de hydroxylgroep strekt zich uit tot in het water, wat een stabiliserende rol speelt door middel van sterische hindering. Door zijn kleine formaat is sterische hindering beperkt. AMP-95 is voornamelijk een pH-regulator.
In de afgelopen jaren heeft het onderzoek naar dispergeermiddelen het probleem van flocculatie veroorzaakt door een hoog moleculair gewicht overwonnen, en de ontwikkeling van dispergeermiddelen met een hoog moleculair gewicht is een van de trends. Zo is het dispergeermiddel met een hoog moleculair gewicht EFKA-4580, geproduceerd door emulsiepolymerisatie, speciaal ontwikkeld voor industriële coatings op waterbasis, geschikt voor de dispersie van organische en anorganische pigmenten en heeft het een goede waterbestendigheid.
Aminogroepen hebben een goede affiniteit voor veel pigmenten via zuur-base- of waterstofbruggen. Er is aandacht besteed aan het blokcopolymeerdispergeermiddel met aminoacrylzuur als verankerende groep.
Dispergeermiddel met dimethylaminoethylmethacrylaat als verankerende groep
Tego Dispers 655 bevochtigings- en dispergeeradditief wordt in watergedragen autolakken niet alleen gebruikt om de pigmenten te oriënteren, maar ook om te voorkomen dat het aluminiumpoeder met water reageert.
Vanwege milieuoverwegingen zijn biologisch afbreekbare bevochtigings- en dispergeermiddelen ontwikkeld, zoals de EnviroGem AE-serie met twee cellen; dit zijn bevochtigings- en dispergeermiddelen met een laag schuim.
2 schuimremmer:
Er zijn veel soorten traditionele antischuimmiddelen voor verf op waterbasis, die over het algemeen worden onderverdeeld in drie categorieën: antischuimmiddelen op basis van minerale olie, antischuimmiddelen op basis van polysiloxaan en andere antischuimmiddelen.
Minerale olie-antischuimmiddelen worden veel gebruikt, vooral in matte en zijdeglanzende latexverven.
Polysiloxaan-antischuimmiddelen hebben een lage oppervlaktespanning, een sterk antischuim- en antischuimvermogen en tasten de glans niet aan. Bij onjuist gebruik kunnen ze echter defecten veroorzaken, zoals krimp van de coatinglaag en een slechte overschilderbaarheid.
Traditionele antischuimmiddelen voor verf op waterbasis zijn niet compatibel met de waterfase om het antischuimdoel te bereiken. Hierdoor ontstaan er gemakkelijk oppervlaktedefecten in de coatingfilm.
De afgelopen jaren zijn er antischuimmiddelen op moleculair niveau ontwikkeld.
Dit antischuimmiddel is een polymeer dat ontstaat door het direct enten van antischuimactieve stoffen op de drager. De moleculaire keten van het polymeer heeft een bevochtigende hydroxylgroep, de antischuimactieve stof is verdeeld over het molecuul, de stof aggregeert niet gemakkelijk en de compatibiliteit met het coatingsysteem is goed. Dergelijke antischuimmiddelen op moleculair niveau omvatten minerale oliën (FoamStar A10-serie), siliciumhoudende (FoamStar A30-serie) en siliconenvrije, olievrije polymeren (FoamStar MF-serie).
Er wordt ook gemeld dat deze antischuimmiddel op moleculair niveau gebruikmaakt van supergeënte sterpolymeren als onverenigbare oppervlakteactieve stoffen en goede resultaten heeft behaald in coatings op waterbasis. De antischuimmiddel op moleculair niveau van Air Products, zoals beschreven door Stout et al., is een schuimcontrolemiddel en antischuimmiddel op basis van acetyleenglycol met beide bevochtigende eigenschappen, zoals Surfynol MD 20 en Surfynol DF 37.
Om aan de behoefte aan de productie van VOC-vrije coatings te voldoen, bestaan er daarnaast ook VOC-vrije antischuimmiddelen, zoals Agitan 315, Agitan E 255, etc.
3 Verdikkingsmiddelen:
Er bestaan veel soorten verdikkingsmiddelen. De meest gebruikte verdikkingsmiddelen zijn cellulose-ether en derivaten daarvan, associatieve alkali-zwellende verdikkingsmiddelen (HASE) en polyurethaanverdikkingsmiddelen (HEUR).
3.1. Cellulose-ether en zijn derivaten
Hydroxyethylcellulose (HEC) werd voor het eerst industrieel geproduceerd door Union Carbide Company in 1932 en heeft een geschiedenis van meer dan 70 jaar. De verdikkingsmiddelen van cellulose-ether en derivaten daarvan omvatten momenteel voornamelijk hydroxyethylcellulose (HEC), methylhydroxyethylcellulose (MHEC), ethylhydroxyethylcellulose (EHEC), methylhydroxypropylcellulose (MHPC), methylcellulose (MC) en xanthaangom. Dit zijn niet-ionogene verdikkingsmiddelen en behoren eveneens tot de niet-geassocieerde waterfaseverdikkingsmiddelen. HEC is hiervan de meest gebruikte verdikkingsmiddel in latexverf.
Hydrofoob gemodificeerde cellulose (HMHEC) introduceert een kleine hoeveelheid hydrofobe alkylgroepen met lange ketens op de hydrofiele ruggengraat van cellulose en vormt zo een associatief verdikkingsmiddel, zoals Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100 en Bermocoll EHM-100. Het verdikkingseffect is vergelijkbaar met dat van cellulose-etherverdikkingsmiddelen met een veel hoger molecuulgewicht. Het verbetert de viscositeit en egalisatie van ICI en verlaagt de oppervlaktespanning. De oppervlaktespanning van HEC bedraagt bijvoorbeeld ongeveer 67 mN/m en die van HMHEC 55-65 mN/m.
3.2 Alkali-zwellende verdikkingsmiddel
Alkali-zwellende verdikkers worden onderverdeeld in twee categorieën: niet-associatieve alkali-zwellende verdikkers (ASE) en associatieve alkali-zwellende verdikkers (HASE), dit zijn anionische verdikkers. Niet-geassocieerde ASE is een polyacrylaat-alkali-zwellende emulsie. Associatieve HASE is een hydrofoob gemodificeerde polyacrylaat-alkali-zwellende emulsie.
3.3. Polyurethaanverdikkingsmiddel en hydrofoob gemodificeerd niet-polyurethaanverdikkingsmiddel
Polyurethaanverdikkingsmiddel, ook wel HEUR genoemd, is een hydrofobe groep-gemodificeerd geëthoxyleerd polyurethaan, wateroplosbaar polymeer, dat behoort tot de niet-ionische associatieve verdikkingsmiddelen. HEUR bestaat uit drie delen: een hydrofobe groep, een hydrofiele keten en een polyurethaangroep. De hydrofobe groep speelt een associatieve rol en is de doorslaggevende factor voor verdikking, meestal oleyl, octadecyl, dodecylfenyl, nonylfenol, enz. De hydrofiele keten kan zorgen voor chemische stabiliteit en viscositeitsstabiliteit, veelgebruikt in polyethers, zoals polyoxyethyleen en derivaten daarvan. De moleculaire keten van HEUR is uitgebreid met polyurethaangroepen, zoals IPDI, TDI en HMDI. Het structurele kenmerk van associatieve verdikkingsmiddelen is dat ze eindigen op hydrofobe groepen. De substitutiegraad van hydrofobe groepen aan beide uiteinden van sommige commercieel verkrijgbare HEUR's is echter lager dan 0,9, en de beste is slechts 1,7. De reactieomstandigheden moeten strikt worden gecontroleerd om een polyurethaanverdikkingsmiddel te verkrijgen met een smalle molecuulgewichtsverdeling en stabiele prestaties. De meeste HEUR's worden gesynthetiseerd door middel van stapsgewijze polymerisatie, dus commercieel verkrijgbare HEUR's zijn over het algemeen mengsels met een breed molecuulgewicht.
Richey et al. gebruikten een fluorescerende tracer en pyreen-associatieverdikker (PAT, getalsgemiddeld molecuulgewicht 30.000, gewichtsgemiddeld molecuulgewicht 60.000) en ontdekten dat bij een concentratie van 0,02% (gewicht) de micelaggregatiegraad van Acrysol RM-825 en PAT ongeveer 6 was. De associatie-energie tussen de verdikker en het oppervlak van de latexdeeltjes is ongeveer 25 kJ/mol; het oppervlak dat elk PAT-verdikkermolecuul op het oppervlak van de latexdeeltjes inneemt, is ongeveer 13 nm², wat ongeveer gelijk is aan het oppervlak dat Triton X-405 bevochtigingsmiddel 14 keer inneemt ten opzichte van 0,9 nm². Associatieve polyurethaanverdikker zoals RM-2020NPR, DSX 1550, enz.
De ontwikkeling van milieuvriendelijke associatieve polyurethaanverdikkers heeft brede aandacht gekregen. Zo is BYK-425 een VOC- en APEO-vrije ureumgemodificeerde polyurethaanverdikker. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 en 3060 zijn associatieve polyurethaanverdikkers zonder VOC en APEO.
Naast de hierboven beschreven lineaire associatieve polyurethaanverdikkers bestaan er ook kamvormige associatieve polyurethaanverdikkers. Een zogenaamde kamvormige polyurethaanverdikker betekent dat er zich in het midden van elk verdikkingsmiddelmolecuul een hydrofobe groep bevindt. Verdikkers zoals SCT-200 en SCT-275 zijn hier voorbeelden van.
De hydrofoob gemodificeerde aminoplastverdikker (hydrofoob gemodificeerde geëthoxyleerde aminoplastverdikker - HEAT) verandert de speciale aminohars in vier gecapte hydrofobe groepen, maar de reactiviteit van deze vier reactieplaatsen is anders. Bij de normale toevoeging van hydrofobe groepen zijn er slechts twee geblokkeerde hydrofobe groepen, dus de synthetische hydrofoob gemodificeerde aminoverdikker verschilt niet veel van HEUR, zoals Optiflo H 500. Indien er meer hydrofobe groepen worden toegevoegd, bijvoorbeeld tot 8%, kunnen de reactieomstandigheden worden aangepast om aminoverdikker te produceren met meerdere geblokkeerde hydrofobe groepen. Uiteraard is dit ook een kamverdikker. Deze hydrofoob gemodificeerde aminoverdikker kan voorkomen dat de viscositeit van de verf daalt door de toevoeging van een grote hoeveelheid oppervlakteactieve stoffen en glycoloplosmiddelen bij het toevoegen van kleuraanpassing. Dit komt doordat sterke hydrofobe groepen desorptie kunnen voorkomen, en meerdere hydrofobe groepen een sterke associatie hebben. Verdikker zoals Optiflo TVS.
Hydrofoob gemodificeerd polyetherverdikker (HMPE) De prestaties van hydrofoob gemodificeerd polyetherverdikker zijn vergelijkbaar met HEUR en de producten omvatten Aquaflow NLS200, NLS210 en NHS300 van Hercules.
Het verdikkingsmechanisme is het effect van zowel waterstofbruggen als de associatie van eindgroepen. Vergeleken met gangbare verdikkers heeft het betere anti-settling en anti-uitzakking eigenschappen. Afhankelijk van de verschillende polariteiten van de eindgroepen kunnen gemodificeerde polyureumverdikkers worden onderverdeeld in drie typen: polyureumverdikkers met lage polariteit, polyureumverdikkers met gemiddelde polariteit en polyureumverdikkers met hoge polariteit. De eerste twee worden gebruikt voor het verdikken van oplosmiddelhoudende coatings, terwijl polyureumverdikkers met hoge polariteit zowel voor oplosmiddelhoudende coatings met hoge polariteit als voor coatings op waterbasis kunnen worden gebruikt. Commerciële producten met polyureumverdikkers met lage polariteit, gemiddelde polariteit en hoge polariteit zijn respectievelijk BYK-411, BYK-410 en BYK-420.
Gemodificeerde polyamidewasslurry is een reologisch additief dat wordt gesynthetiseerd door hydrofiele groepen zoals PEG in de moleculaire keten van amidewas te introduceren. Momenteel worden sommige merken geïmporteerd en voornamelijk gebruikt om de thixotropie van het systeem aan te passen en de anti-thixotropie te verbeteren. Anti-zakking.
Plaatsingstijd: 22-11-2022