Resumo:
1. Agente umectante e dispersante
2. Antiespumante
3. Espessante
4. Aditivos formadores de filme
5. Agente anticorrosivo, antimofo e antialgas
6. Outros aditivos
1 Agente umectante e dispersante:
Revestimentos à base de água utilizam água como solvente ou meio de dispersão, e a água possui uma constante dielétrica elevada, de modo que a estabilização ocorre principalmente pela repulsão eletrostática quando a dupla camada elétrica se sobrepõe. Além disso, em sistemas de revestimento à base de água, polímeros e surfactantes não iônicos são frequentemente adsorvidos na superfície da carga pigmentar, formando um impedimento estérico e estabilizando a dispersão. Portanto, tintas e emulsões à base de água alcançam resultados estáveis por meio da ação conjunta da repulsão eletrostática e do impedimento estérico. Sua desvantagem é a baixa resistência eletrolítica, especialmente para eletrólitos de alto custo.
1.1 Agente umectante
Os agentes umectantes para revestimentos à base de água são divididos em aniônicos e não iônicos.
A combinação de agente umectante e agente dispersante pode alcançar resultados ideais. A quantidade de agente umectante é geralmente de alguns por mil. Seu efeito negativo é a formação de espuma e a redução da resistência à água do filme de revestimento.
Uma das tendências de desenvolvimento de agentes umectantes é a substituição gradual dos agentes umectantes à base de polioxietileno alquil(benzeno)fenol éter (APEO ou APE), pois estes levam à redução dos hormônios masculinos em ratos e interferem no sistema endócrino. Os éteres de polioxietileno alquil(benzeno)fenol são amplamente utilizados como emulsificantes durante a polimerização em emulsão.
Surfactantes gêmeos também são novidades. São duas moléculas anfifílicas ligadas por um espaçador. A característica mais notável dos surfactantes de célula gêmea é que a concentração micelar crítica (CMC) é mais de uma ordem de magnitude menor do que a dos surfactantes de "célula única", seguida pela alta eficiência. Assim como o TEGO Twin 4000, é um surfactante siloxânico de célula gêmea e possui propriedades instáveis de formação de espuma e antiespumantes.
A Air Products desenvolveu os surfactantes Gemini. Os surfactantes tradicionais possuem uma cauda hidrofóbica e uma cabeça hidrofílica, mas este novo surfactante possui dois grupos hidrofílicos e dois ou três grupos hidrofóbicos, sendo um surfactante multifuncional, conhecido como acetilenoglicóis, produtos como o EnviroGem AD01.
1.2 Dispersante
Os dispersantes para tinta látex são divididos em quatro categorias: dispersantes de fosfato, dispersantes de homopolímero poliácido, dispersantes de copolímero poliácido e outros dispersantes.
Os dispersantes de fosfato mais utilizados são os polifosfatos, como hexametafosfato de sódio, polifosfato de sódio (Calgon N, produto da BK Giulini Chemical Company na Alemanha), tripolifosfato de potássio (KTPP) e pirofosfato tetrapotássico (TKPP). Seu mecanismo de ação é estabilizar a repulsão eletrostática por meio de ligações de hidrogênio e adsorção química. Sua vantagem é a baixa dosagem, cerca de 0,1%, e o bom efeito de dispersão em pigmentos e cargas inorgânicas. No entanto, existem também desvantagens: a primeira é que, juntamente com o aumento do pH e da temperatura, o polifosfato é facilmente hidrolisado, o que prejudica a estabilidade de armazenamento a longo prazo; a dissolução incompleta no meio afeta o brilho da tinta látex brilhante.
Dispersantes de ésteres de fosfato são misturas de monoésteres, diésteres, álcoois residuais e ácido fosfórico.
Dispersantes de éster de fosfato estabilizam dispersões de pigmentos, incluindo pigmentos reativos, como o óxido de zinco. Em formulações de tintas brilhantes, melhoram o brilho e a facilidade de limpeza. Ao contrário de outros aditivos umectantes e dispersantes, a adição de dispersantes de éster de fosfato não afeta a viscosidade KU e ICI do revestimento.
Dispersantes homopolímeros poliácidos, como Tamol 1254 e Tamol 850, Tamol 850 é um homopolímero de ácido metacrílico. Dispersantes copolímeros poliácidos, como Orotan 731A, que é um copolímero de diisobutileno e ácido maleico. As características desses dois tipos de dispersantes são que eles produzem forte adsorção ou ancoragem na superfície de pigmentos e cargas, têm cadeias moleculares mais longas para formar impedimento estérico e são hidrossolúveis nas extremidades da cadeia, e alguns são suplementados por repulsão eletrostática para alcançar resultados estáveis. Para que o dispersante tenha boa dispersibilidade, o peso molecular deve ser rigorosamente controlado. Se o peso molecular for muito pequeno, haverá impedimento estérico insuficiente; se o peso molecular for muito grande, ocorrerá floculação. Para dispersantes de poliacrilato, o melhor efeito de dispersão pode ser alcançado se o grau de polimerização for 12-18.
Outros tipos de dispersantes, como o AMP-95, têm o nome químico 2-amino-2-metil-1-propanol. O grupo amino é adsorvido na superfície das partículas inorgânicas, e o grupo hidroxila se estende à água, que desempenha um papel estabilizador por meio de impedimento estérico. Devido ao seu pequeno tamanho, o impedimento estérico é limitado. O AMP-95 atua principalmente como um regulador de pH.
Nos últimos anos, a pesquisa com dispersantes superou o problema da floculação causada por alto peso molecular, e o desenvolvimento de dispersantes de alto peso molecular é uma das tendências. Por exemplo, o dispersante de alto peso molecular EFKA-4580, produzido por polimerização em emulsão, é especialmente desenvolvido para revestimentos industriais à base de água, adequado para dispersão de pigmentos orgânicos e inorgânicos e possui boa resistência à água.
Os grupos amino têm boa afinidade por muitos pigmentos por meio de ligações ácido-base ou de hidrogênio. O dispersante de copolímero em bloco com ácido aminoacrílico como grupo de ancoragem tem recebido atenção.
Dispersante com metacrilato de dimetilaminoetila como grupo de ancoragem
O aditivo umectante e dispersante Tego Dispers 655 é usado em tintas automotivas à base de água não apenas para orientar os pigmentos, mas também para evitar que o pó de alumínio reaja com a água.
Devido a preocupações ambientais, foram desenvolvidos agentes umectantes e dispersantes biodegradáveis, como os agentes umectantes e dispersantes de células duplas da série EnviroGem AE, que são agentes umectantes e dispersantes de baixa formação de espuma.
2 antiespumantes:
Existem muitos tipos de antiespumantes de tinta tradicionais à base de água, que geralmente são divididos em três categorias: antiespumantes de óleo mineral, antiespumantes de polissiloxano e outros antiespumantes.
Antiespumantes de óleo mineral são comumente usados, principalmente em tintas látex foscas e semibrilhantes.
Os antiespumantes de polissiloxano têm baixa tensão superficial, fortes capacidades antiespumantes e antiespumantes e não afetam o brilho, mas quando usados incorretamente, causarão defeitos como encolhimento da película de revestimento e baixa repintura.
Os antiespumantes de tinta tradicionais à base de água são incompatíveis com a fase aquosa para atingir o objetivo de antiespuma, por isso é fácil produzir defeitos superficiais no filme de revestimento.
Nos últimos anos, foram desenvolvidos antiespumantes de nível molecular.
Este agente antiespumante é um polímero formado pela enxertia direta de substâncias ativas antiespumantes na substância transportadora. A cadeia molecular do polímero possui um grupo hidroxila umectante, a substância ativa antiespumante é distribuída ao redor da molécula, a substância ativa não é facilmente agregada e a compatibilidade com o sistema de revestimento é boa. Esses antiespumantes de nível molecular incluem óleos minerais — série FoamStar A10, contendo silício — série FoamStar A30, e polímeros sem silício e sem óleo — série FoamStar MF.
Também foi relatado que este antiespumante de nível molecular utiliza polímeros estrela superenxertados como surfactantes incompatíveis e obteve bons resultados em aplicações de revestimento à base de água. O antiespumante de grau molecular da Air Products, relatado por Stout et al., é um agente de controle de espuma e antiespumante à base de acetilenoglicol com propriedades umectantes, como o Surfynol MD 20 e o Surfynol DF 37.
Além disso, para atender às necessidades de produção de revestimentos zero VOC, também existem antiespumantes sem VOC, como Agitan 315, Agitan E 255, etc.
3 Espessantes:
Existem muitos tipos de espessantes, atualmente os mais utilizados são os espessantes de éter de celulose e seus derivados, os espessantes associativos intumescente-álcali (HASE) e os espessantes de poliuretano (HEUR).
3.1. Éter de celulose e seus derivados
A hidroxietilcelulose (HEC) foi produzida industrialmente pela Union Carbide Company em 1932 e possui uma história de mais de 70 anos. Atualmente, os espessantes de éter de celulose e seus derivados incluem principalmente hidroxietilcelulose (HEC), metil hidroxietilcelulose (MHEC), etil hidroxietilcelulose (EHEC), metil hidroxipropilcelulose (MHPC), metilcelulose (MC) e goma xantana, entre outros. Estes são espessantes não iônicos e também pertencem à categoria de espessantes de fase aquosa não associada. Entre eles, a HEC é o mais comumente utilizado em tintas látex.
A celulose modificada hidrofobicamente (HMHEC) introduz uma pequena quantidade de grupos alquil hidrofóbicos de cadeia longa na estrutura hidrofílica da celulose para se tornar um espessante associativo, como Natrosol Plus Grau 330, 331, Cellosize SG-100 e Bermocoll EHM-100. Seu efeito espessante é comparável ao de espessantes de éter de celulose com peso molecular muito maior. Melhora a viscosidade e o nivelamento do ICI e reduz a tensão superficial, como a tensão superficial da HEC, que é de cerca de 67 mN/m, e a da HMHEC, de 55 a 65 mN/m.
3.2 Espessante intumescente alcalino
Os espessantes intumescente alcalino são divididos em duas categorias: espessantes intumescente alcalino não associativos (ASE) e espessantes intumescente alcalino associativos (HASE), que são espessantes aniônicos. O ASE não associado é uma emulsão intumescente alcalina de poliacrilato. O HASE associativo é uma emulsão intumescente alcalina de poliacrilato modificada hidrofobicamente.
3.3. Espessante de poliuretano e espessante não poliuretano modificado hidrofobicamente
Espessante de poliuretano, conhecido como HEUR, é um polímero solúvel em água de poliuretano etoxilado modificado por grupo hidrofóbico, que pertence ao espessante associativo não iônico. O HEUR é composto por três partes: grupo hidrofóbico, cadeia hidrofílica e grupo poliuretano. O grupo hidrofóbico desempenha um papel de associação e é o fator decisivo para o espessamento, geralmente oleil, octadecil, dodecilfenil, nonilfenol, etc. A cadeia hidrofílica pode fornecer estabilidade química e estabilidade de viscosidade, comumente usados são poliéteres, como polioxietileno e seus derivados. A cadeia molecular do HEUR é estendida por grupos poliuretano, como IPDI, TDI e HMDI. A característica estrutural dos espessantes associativos é que eles são terminados por grupos hidrofóbicos. No entanto, o grau de substituição de grupos hidrofóbicos em ambas as extremidades de alguns HEURs disponíveis comercialmente é inferior a 0,9, e o melhor é de apenas 1,7. As condições de reação devem ser rigorosamente controladas para obter um espessante de poliuretano com distribuição de peso molecular estreita e desempenho estável. A maioria dos HEURs é sintetizada por polimerização em etapas, portanto, os HEURs disponíveis comercialmente são geralmente misturas de amplos pesos moleculares.
Richey et al. utilizaram um espessante de associação de pireno (PAT, peso molecular médio numérico 30.000, peso molecular médio ponderal 60.000) como traçador fluorescente para verificar que, a uma concentração de 0,02% (em peso), o grau de agregação micelar do Acrysol RM-825 e do PAT foi de cerca de 6. A energia de associação entre o espessante e a superfície das partículas de látex é de cerca de 25 kJ/mol; a área ocupada por cada molécula do espessante PAT na superfície das partículas de látex é de cerca de 13 nm², o que é aproximadamente 14 vezes maior que a área ocupada pelo agente umectante Triton X-405, que é de 0,9 nm². Espessantes de poliuretano associativos, como RM-2020NPR, DSX 1550, etc.
O desenvolvimento de espessantes de poliuretano associativos ecologicamente corretos tem recebido ampla atenção. Por exemplo, o BYK-425 é um espessante de poliuretano modificado com ureia, isento de VOC e APEO. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 e 3060 são espessantes de poliuretano associativos sem VOC e APEO.
Além dos espessantes de poliuretano associativos lineares descritos acima, existem também espessantes de poliuretano associativos em forma de pente. O chamado espessante de poliuretano associativo em forma de pente significa que há um grupo hidrofóbico pendente no meio de cada molécula espessante. Espessantes como SCT-200 e SCT-275, etc.
O espessante aminoplástico hidrofobicamente modificado (espessante aminoplástico etoxilado hidrofobicamente modificado - HEAT) transforma a resina amino especial em quatro grupos hidrofóbicos encapsulados, mas a reatividade desses quatro sítios de reação é diferente. Na adição normal de grupos hidrofóbicos, existem apenas dois grupos hidrofóbicos bloqueados, portanto, o espessante amino sintético hidrofóbico modificado não é muito diferente do HEUR, como o Optiflo H 500. Se mais grupos hidrofóbicos forem adicionados, como até 8%, as condições de reação podem ser ajustadas para produzir espessantes amino com múltiplos grupos hidrofóbicos bloqueados. Obviamente, este também é um espessante de pente. Este espessante amino hidrofóbico modificado pode evitar a queda da viscosidade da tinta devido à adição de uma grande quantidade de surfactantes e solventes de glicol quando a combinação de cores é adicionada. A razão é que grupos hidrofóbicos fortes podem impedir a dessorção, e múltiplos grupos hidrofóbicos têm forte associação. Espessantes como o Optiflo TVS.
Espessante de poliéter modificado hidrofóbico (HMPE) O desempenho do espessante de poliéter modificado hidrofobicamente é semelhante ao HEUR, e os produtos incluem Aquaflow NLS200, NLS210 e NHS300 da Hercules.
Seu mecanismo de espessamento é o efeito da ligação de hidrogênio e da associação de grupos terminais. Comparado aos espessantes comuns, possui melhores propriedades anti-sedimentação e anti-escorrimento. De acordo com as diferentes polaridades dos grupos terminais, os espessantes de poliureia modificados podem ser divididos em três tipos: espessantes de poliureia de baixa polaridade, espessantes de poliureia de média polaridade e espessantes de poliureia de alta polaridade. Os dois primeiros são usados para espessar revestimentos à base de solvente, enquanto os espessantes de poliureia de alta polaridade podem ser usados tanto para revestimentos à base de solvente de alta polaridade quanto para revestimentos à base de água. Os produtos comerciais de espessantes de poliureia de baixa polaridade, média polaridade e alta polaridade são BYK-411, BYK-410 e BYK-420, respectivamente.
A pasta de cera de poliamida modificada é um aditivo reológico sintetizado pela introdução de grupos hidrofílicos, como o PEG, na cadeia molecular da cera de amida. Atualmente, algumas marcas são importadas e são utilizadas principalmente para ajustar a tixotropia do sistema e melhorar a antitixotropia. Desempenho anti-escorrimento.
Horário da publicação: 22/11/2022