Segredos de aditivos para revestimentos à base de água

Resumo:

1. Agente de umedecimento e dispersão

2. DeFoamer

3. Espessante

4. Aditivos formadores de filme

5. Agente anti-corrosão, anti-Mildew e anti-algas

6. Outros aditivos

1 agente de umedecimento e dispersão:

Os revestimentos à base de água usam água como solvente ou meio de dispersão, e a água possui uma grande constante dielétrica, para que os revestimentos à base de água sejam estabilizados principalmente pela repulsão eletrostática quando a camada elétrica dupla se sobrepõe. Além disso, no sistema de revestimento à base de água, muitas vezes existem polímeros e surfactantes não iônicos, que são adsorvidos na superfície do enchimento do pigmento, formando o impedimento estérico e estabilizando a dispersão. Portanto, tintas e emulsões à base de água alcançam resultados estáveis ​​através da ação conjunta da repulsão eletrostática e do impedimento estérico. Sua desvantagem é baixa resistência a eletrólitos, especialmente para eletrólitos de alto preço.

1.1 Agente de umedecimento

Os agentes de umedecimento para revestimentos transmitidos a água são divididos em aniônico e não ionico.

A combinação de agente de umedecimento e agente de dispersão pode alcançar resultados ideais. A quantidade de agente de umedecimento geralmente é de alguns por milhares. Seu efeito negativo é espuma e reduzir a resistência à água do filme de revestimento.

Uma das tendências de desenvolvimento dos agentes de umedecimento é substituir gradualmente os agentes de polioxietileno alquil (benzeno) fenol (APEO ou APE), porque leva à redução de hormônios masculinos em ratos e interfere com endócrino. Os éteres de polioxietileno alquil (benzeno) são amplamente utilizados como emulsificantes durante a polimerização de emulsão.

Surfactantes gêmeos também são novos desenvolvimentos. São duas moléculas anfifílicas ligadas por um espaçador. A característica mais notável dos surfactantes de células duplas é que a concentração crítica de micelas (CMC) é mais do que uma ordem de magnitude menor que a de seus surfactantes de “célula única”, seguida de alta eficiência. Como o Tego Twin 4000, é um surfactante de siloxano de células duplas e possui propriedades de espuma instável e propriedades.

A Air Products desenvolveu surfactantes de gêmeos. Os surfactantes tradicionais têm uma cauda hidrofóbica e uma cabeça hidrofílica, mas esse novo surfactante possui dois grupos hidrofílicos e dois ou três grupos hidrofóbicos, que é um surfactante multifuncional, conhecido como acetileno glicóis, produtos como EnvIroGem AD01.

1.2 Dispersante

Os dispersantes da tinta de látex são divididos em quatro categorias: dispersantes de fosfato, dispersantes de homopolímeros poliácidos, dispersantes de copolímero poliácido e outros dispersantes.

Os dispersantes de fosfato mais utilizados são polifosfatos, como hexametafosfato de sódio, polifosfato de sódio (Calgon N, produto da empresa química BK Giulini na Alemanha), tripolifosfato de potássio (KTPP) e pirofosfato de tetrapotássio (TKPP). O mecanismo de sua ação é estabilizar a repulsão eletrostática através da ligação de hidrogênio e adsorção química. Sua vantagem é que a dose é baixa, cerca de 0,1%, e tem um bom efeito de dispersão nos pigmentos e enchimentos inorgânicos. Mas também existem deficiências: a que, juntamente com o aumento do valor e a temperatura do pH, o polifosfato é facilmente hidrolisado, causa a estabilidade de armazenamento a longo prazo; A dissolução incompleta no meio afetará o brilho da tinta de látex brilhante.

Os dispersantes do éster de fosfato são misturas de monoesters, diestres, álcoois residuais e ácido fosfórico.

Os dispersantes do éster de fosfato estabilizam dispersões de pigmentos, incluindo pigmentos reativos, como óxido de zinco. Nas formulações de tinta brilhante, melhora o brilho e a limpeza. Ao contrário de outros aditivos de umedecimento e dispersão, a adição de dispersantes de éster fosfato não afeta a viscosidade do KU e da ICI do revestimento.

Dispersante de homopolímeros poliácidos, como Tamol 1254 e Tamol 850, Tamol 850 é um homopolímero de ácido metacrílico. Dispersante de copolímero poliácido, como o 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 enchimentos, têm cadeias moleculares mais longas para formar impedimentos estéricos e ter solubilidade de água nas extremidades da corrente, e algumas são complementadas por repulsão eletrostática a alcançar resultados estáveis. Para fazer com que o dispersante tenha uma boa dispersibilidade, o peso molecular deve ser estritamente controlado. Se o peso molecular for muito pequeno, haverá impedimentos estéricos insuficientes; Se o peso molecular for muito grande, a floculação ocorrerá. 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 um nome químico de 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 através do impedimento estérico. Devido ao seu tamanho pequeno, o impedimento estérico é limitado. O AMP-95 é principalmente um regulador de pH.

Nos últimos anos, a pesquisa sobre dispersantes superou o problema da floculação causado pelo alto peso molecular, e o desenvolvimento de alto peso molecular é uma das tendências. Por exemplo, o EFKA-4580 de alto peso molecular produzido pela polimerização por emulsão é especialmente desenvolvido para revestimentos industriais à base de água, adequado para dispersão de pigmentos orgânicos e inorgânicos e tem boa resistência à água.

Os grupos amino têm uma boa afinidade por muitos pigmentos através da ligação ácida ou de hidrogênio. O copolímero de bloco dispersante com ácido aminoacrílico como o grupo de ancoragem foi prestado atenção.

Dispersante com Dimetilaminoetil Metacrilato como grupo de ancoragem

Tego dispers 655 O molhamento e dispersão do aditivo é usado em tintas automotivas transmitidas a água, não apenas para orientar os pigmentos, mas também para impedir que o pó de alumínio reaja com água.

Devido a preocupações ambientais, foram desenvolvidos agentes biodegradáveis ​​de umedecimento e dispersão, como agentes de umedecimento e dispersão da série A EnvirroGem AE, que são agentes de umedecimento e dispersão de baixo espumante.

2 DeFoamer:

Existem muitos tipos de defradores de tinta tradicionais à base de água, que geralmente são divididos em três categorias: fracassos de óleo mineral, fracassos de polissiloxano e outros defensores.

Os infratores de óleo mineral são comumente usados, principalmente em tintas de látex planas e semi-brilhos.

Os defensores do polissiloxano têm baixa tensão superficial, fortes capacidades de infiltração e antifoamação e não afetam o brilho, mas quando usados ​​de maneira inadequada, causam defeitos como encolhimento do filme de revestimento e baixa recuperação.

Os infratores tradicionais à base de água são incompatíveis com a fase aquática para alcançar o propósito de não-maré, por isso é fácil produzir defeitos de superfície no filme de revestimento.

Nos últimos anos, foram desenvolvidos de nível molecular.

Este agente antifoaming é um polímero formado pela enxerto diretamente de substâncias ativas antiforosas na substância transportadora. A cadeia molecular do polímero possui um grupo hidroxila umedecimento, a substância ativa por fracasso é distribuída em torno da molécula, a substância ativa não é fácil de agregar e a compatibilidade com o sistema de revestimento é boa. Tais deformadores de nível molecular incluem óleos minerais-série Foamstar A10, Série de Silicon-Contending-Foamstar A30 e polímeros não-petrolíferos-não silicone-Série de Foamstar MF.

Também é relatado que esse defeito de nível molecular usa polímeros em estrelas super enxertados como surfactantes incompatíveis e alcançou bons resultados em aplicações de revestimento à base de água. O Deroquero de Graduação Molecular de Produtos Air relatada por Stout et al. é um agente de controle de espuma baseado em acetileno glicol e o DeFoamer com ambas as propriedades de umedecimento, como Surfynol MD 20 e Surfynol DF 37.

Além disso, a fim de atender às necessidades de produzir revestimentos zero-VOC, também existem infratores sem COV, como Agitan 315, Agitan E 255, etc.

3 espessantes:

Existem muitos tipos de espessantes, atualmente comumente usados, são éter de celulose e seus derivados espessantes, espessantes associativos de alcalina (hase) e espessantes de poliuretano (heur).

3.1. Éter de celulose e seus derivados

A hidroxietilullelulose (HEC) foi produzida pela primeira vez pela Union Carbide Company em 1932 e tem um histórico de mais de 70 anos. 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, etc., esses são espessantes não iônicos e também pertencem a espessantes de fase hídrica não associados. Entre eles, o HEC é o mais comumente usado na tinta látex.

A celulose modificada hidrofobicamente (HMHEC) introduz uma pequena quantidade de grupos alquil hidrofóbicos de cadeia longa no esqueleto hidrofílico da celulose para se tornar um espessante associativo, como natosol mais grau 330, 331, violoncelize SG-100, Bermocoll EHM-100. Seu efeito espessante é comparável ao dos espessantes de éter de celulose com peso molecular muito maior. Melhora a viscosidade e nivelamento do ICI e reduz a tensão superficial, como a tensão superficial do HEC, é de cerca de 67mn/m, e a tensão superficial do HMHEC é de 55-65mn/m.

3.2 espessante alcalino

Os espessantes abrangentes de alcalina são divididos em duas categorias: espessantes alcalinos não-sociativos (ASE) e espessantes associativos de alcalina associativos (hase), que são espessantes aniônicos. ASE não associado é uma emulsão de inchaço alcalina de poliacrilato. O Hase Associativo é uma emulsão de inchaço alcalina de poliacrilato hidrofobicamente modificado.

3.3. Espessante de poliuretano e espessante não poliuretano modificado hidrofobicamente

O espessante de poliuretano, referido como Heur, é um polímero solúvel em poliuretano etoxilado com grupo hidrofóbico, que pertence ao espessante associativo não iônico. O Heur é composto por três partes: grupo hidrofóbico, cadeia hidrofílica e grupo de poliuretano. O grupo hidrofóbico desempenha um papel de associação e é o fator decisivo para espessamento, geralmente oleil, octadecil, dodecilfenil, não -alilfenol, etc. A cadeia hidrofílica pode fornecer estabilidade química e estabilidade da viscosidade, comumente usados ​​são poliéteres, como polioxioxioxioxiono e sua derivada. A cadeia molecular de Heur é estendida por grupos de poliuretano, como IPDI, TDI e HMDI. A característica estrutural dos espessantes associativos é que eles são encerrados por grupos hidrofóbicos. No entanto, o grau de substituição de grupos hidrofóbicos nas duas extremidades de alguns Heurs disponíveis comercialmente é inferior a 0,9 e o melhor é apenas 1,7. As condições de reação devem ser estritamente controladas para obter um espessante de poliuretano com uma distribuição de peso molecular estreita e desempenho estável. A maioria dos Heurs é sintetizada pela polimerização gradual, portanto, os Heurs disponíveis comercialmente são geralmente misturas de pesos moleculares amplos.

Richey et al. Utilizou o espessante da associação de pireno fluorescente (PAT, número molecular médio de peso molecular 30000, peso molecular médio de peso 60000) para descobrir que, a uma concentração de 0,02% (peso), o grau de agregação de micelas de acrysol RM-825 e PAT foi de cerca de 6. A energia da associação entre o espessante e a superfície das partículas de látex é de cerca de 25 kJ/mol; A área ocupada por cada molécula de espessante de pat na superfície das partículas de látex é de cerca de 13 nm2, que se trata da área ocupada pelo agente de umedecimento Triton X-405 14 vezes o de 0,9 nm2. Espessante de poliuretano associativo, como RM-2020NPR, DSX 1550, etc.

O desenvolvimento de espessantes de poliuretano associativo ambientalmente amigável recebeu atenção generalizada. Por exemplo, o BYK-425 é um espessante de poliuretano modificado por Urea e Voc e ApEo. Reolato 210, Borchi Gel 0434, Tego Viscoplus 3010, 3030 e 3060 são um espessante de poliuretano associativo sem VOC e APEO.

Além dos espessantes de poliuretano associativo linear descritos acima, também existem espessantes de poliuretano associativo em forma de pente. O chamado espessante de poliuretano da associação de pente significa que existe um grupo hidrofóbico pendente no meio de cada molécula de espessante. Espessantes como SCT-200 e SCT-275 etc.

O espessante aminoplasto modificado hidrofobicamente (espessante aminoplasto etoxilado modificado hidrofobicamente - calor) muda a resina amino especial em quatro grupos hidrofóbicos tapados, mas a reatividade desses quatro locais de reação é diferente. Na adição normal de grupos hidrofóbicos, existem apenas dois grupos hidrofóbicos bloqueados; portanto, o espessante de amino modificado hidrofóbico sintético não é muito diferente de Heur, como o Optiflo H 500. Se mais grupos hidrofóbicos forem adicionados, como 8%, As condições de reação podem ser ajustadas para produzir espessantes amino com vários grupos hidrofóbicos bloqueados. Claro, este também é um espessante do pente. Este espessante amino modificado hidrofóbico pode impedir que a viscosidade da tinta caia devido à adição de uma grande quantidade de surfactantes e solventes de glicol quando a correspondência de cores é adicionada. A razão é que grupos hidrofóbicos fortes podem prevenir a dessorção e vários grupos hidrofóbicos têm forte associação. Espessantes como TVs Optiflo.

Espessante de poliéter modificado hidrofóbico (HMPE) O desempenho do espessante poliéter modificado hidrofobicamente é semelhante ao Heur, e os produtos incluem o AquaFlow NLS200, NLS210 e NHS300 de Hercules.

Seu mecanismo de espessamento é o efeito da ligação de hidrogênio e da associação de grupos finais. Comparado com espessantes comuns, possui melhores propriedades anti-setting e anti-SAG. De acordo com as diferentes polaridades dos grupos finais, os espessantes de poliureia modificados podem ser divididos em três tipos: espessantes de polaridade de baixa polaridade, espessantes de polureia de polaridade média e espessantes de polaridade de alta polaridade. Os dois primeiros são usados ​​para revestimentos de espessamento à base de solvente, enquanto os espessantes de poliureia de alta polaridade podem ser usados ​​para revestimentos à base de solvente de alta polaridade e revestimentos à base de água. Produtos comerciais de baixa polaridade, polaridade média e espessantes de polaridade de 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 amida. Atualmente, algumas marcas são importadas e são usadas principalmente para ajustar a tixotropia do sistema e melhorar a anti-tixotropia. Desempenho anti-sag.