Secretele aditivilor pentru acoperiri pe bază de apă

Rezumat:

1.. Agent de umectare și dispersie

2. Defoamer

3.

4. Aditivi care formează filmul

5. Anti-coroziune, anti-mildew și agent anti-alge

6. Alți aditivi

1 agent de umectare și dispersie:

Acoperirile pe bază de apă folosesc apa ca solvent sau mediu de dispersie, iar apa are o constantă dielectrică mare, astfel încât acoperirile pe bază de apă sunt stabilizate în principal de repulsia electrostatică atunci când se suprapune dublu strat electric. În plus, în sistemul de acoperire pe bază de apă, există adesea polimeri și surfactanți non-ionici, care sunt adsorbiți pe suprafața umpluturii de pigment, formând piedică sterică și stabilizând dispersia. Prin urmare, vopselele și emulsiile pe bază de apă obțin rezultate stabile prin acțiunea articulară a repulsiei electrostatice și a piedrei sterice. Dezavantajul său este o rezistență slabă a electrolitului, în special pentru electroliții la un preț ridicat.

1.1 Agent de umectare

Agenții de umectare pentru acoperirile pornite cu apă sunt împărțiți în anionici și neionici.

Combinația de agent de umectare și agent de dispersie poate obține rezultate ideale. Cantitatea de agent de umectare este, în general, câteva la mie. Efectul său negativ este spumarea și reduce rezistența la apă a filmului de acoperire.

Una dintre tendințele de dezvoltare ale agenților de umectare este de a înlocui treptat agenții de umezire a fenolului (benzen) eter (APEO sau APE) alchil (benzen) eter (APEO sau APE), deoarece duce la reducerea hormonilor masculi la șobolani și interferează cu endocrina. Eterii fenolului polioxietilen alchil (benzen) sunt utilizate pe scară largă ca emulgatori în timpul polimerizării emulsiei.

Surfactanții gemeni sunt, de asemenea, noi evoluții. Este vorba de două molecule amfifile legate de un distanțier. Cea mai notabilă caracteristică a tensioactivilor cu două celule cu două celule este că concentrația critică de micelle (CMC) este mai mult decât un ordin de mărime mai mic decât cel al surfactanților lor „cu o singură celulă”, urmată de o eficiență ridicată. Cum ar fi Tego Twin 4000, este un agent tensioactiv cu celule duble și are proprietăți instabile de spumă și de defecare.

Air Products a dezvoltat surfactanți Gemeni. Surfactanții tradiționali au o coadă hidrofobă și un cap hidrofil, dar acest nou agent tensioactiv are două grupuri hidrofile și două sau trei grupuri hidrofobe, care este un surfactant multifuncțional, cunoscut sub numele de acetilen glicoluri, produse precum Envirogem AD01.

1.2 Dispersant

Dispersanții pentru vopseaua din latex sunt împărțiți în patru categorii: dispersanți fosfați, dispersanți de omopolimeri poliacide, dispersanți de copolimer poliacid și alți dispersanți.

Cei mai utilizați dispersanți de fosfat sunt polifosfați, cum ar fi hexametafosfatul de sodiu, polifosfat de sodiu (Calgon N, produs al companiei chimice BK Giulini din Germania), tripolifosfat de potasiu (KTPP) și tetrapotasiu pirofosfat (TKPP). Mecanismul acțiunii sale este de a stabiliza repulsia electrostatică prin legarea la hidrogen și adsorbția chimică. Avantajul său este că doza este scăzută, cu aproximativ 0,1%și are un efect de dispersie bun asupra pigmenților și umpluturilor anorganice. Dar, de asemenea, există deficiențe: una, împreună cu creșterea valorii și temperaturii pH-ului, polifosfatul este ușor hidrolizat, provoacă o stabilitate de stocare pe termen lung rău; Dizolvarea incompletă în mediu va afecta luciotul vopselei din latex lucios.

Dispersanții de ester fosfat sunt amestecuri de monoesteri, diesteri, alcooli reziduali și acid fosforic.

Dispersanții de ester fosfat stabilizează dispersiile pigmentului, inclusiv pigmenți reactivi, cum ar fi oxidul de zinc. În formulările de vopsea lucioasă, îmbunătățește luciul și curățenia. Spre deosebire de alți aditivi de umectare și dispersie, adăugarea de dispersanți de ester fosfat nu afectează vâscozitatea KU și ICI a acoperirii.

Dispersant homopolimer poliacid, cum ar fi Tamol 1254 și Tamol 850, Tamol 850 este un homopolimer de acid metacrilic. Dispersant de copolimer poliacid, cum ar fi Orotan 731a, care este un copolimer de diizobutilenă și acid maleic. Caracteristicile acestor două tipuri de dispersanți sunt că produc o adsorbție puternică sau ancorare pe suprafața pigmenților și a umpluturilor, au lanțuri moleculare mai lungi pentru a forma o piedică sterică și au o soluție de apă la capetele lanțului, iar unele sunt completate de repulsia electrostatică la obține rezultate stabile. Pentru ca dispersantul să aibă o dispersie bună, greutatea moleculară trebuie controlată strict. Dacă greutatea moleculară este prea mică, nu va exista o piedică sterică insuficientă; Dacă greutatea moleculară este prea mare, va apărea floculare. Pentru dispersanții de poliacrilat, cel mai bun efect de dispersie poate fi obținut dacă gradul de polimerizare este de 12-18.

Alte tipuri de dispersanți, cum ar fi AMP-95, au un nume chimic de 2-amino-2-metil-1-propanol. Grupul amino este adsorbit pe suprafața particulelor anorganice, iar grupa hidroxil se extinde la apă, ceea ce joacă un rol de stabilizare prin pietre sterice. Datorită dimensiunilor sale mici, obstacolul steric este limitat. AMP-95 este în principal un regulator de pH.

În ultimii ani, cercetările privind dispersanții au depășit problema floculării cauzate de o greutate moleculară mare, iar dezvoltarea greutății moleculare mari este una dintre tendințe. De exemplu, EFKA-4580 dispersant cu greutate moleculară mare produs prin polimerizarea emulsiei este special dezvoltat pentru acoperirile industriale pe bază de apă, adecvată pentru dispersia pigmentului organic și anorganic și are o rezistență bună la apă.

Grupurile amino au o afinitate bună pentru mulți pigmenți prin legarea acid-bază sau a hidrogenului. Dispersantul de copolimer bloc cu acid aminoacrilic, deoarece grupul de ancorare a fost acordat atenție.

Dispersant cu dimetilaminoetil metacrilat ca grup de ancorare

Tego dispers 655 Aditivul de umectare și dispersare este utilizat în vopselele auto din Waterborne nu numai pentru a orienta pigmenții, ci și pentru a preveni reacționarea pulberii de aluminiu cu apa.

Din cauza problemelor de mediu, au fost dezvoltați agenți de umezire și dispersie biodegradabilă, cum ar fi agenții de umectare și dispersie a celulelor duble din seria Envirogem AE, care sunt agenți de umezire și dispersie scăzute.

2 Defoamer:

Există multe tipuri de defecțiuni tradiționale de vopsea pe bază de apă, care sunt în general împărțite în trei categorii: defoamere de ulei mineral, defoameri de polisiloxan și alți defoameri.

Defoamerele de ulei mineral sunt utilizate în mod obișnuit, în principal în vopsele din latex plat și semi-lucel.

Defoamerele de polisiloxan au o tensiune de suprafață scăzută, capacități puternice de defoaming și antifoaming și nu afectează luciul, dar atunci când sunt utilizate în mod necorespunzător, acestea vor provoca defecte precum contracția filmului de acoperire și recoatabilitate slabă.

Defoamerele tradiționale de vopsea pe bază de apă sunt incompatibile cu faza de apă pentru a atinge scopul de a se defoamamenta, astfel încât este ușor să se producă defecte de suprafață în filmul de acoperire.

În ultimii ani, s-au dezvoltat defoamere la nivel molecular.

Acest agent antifoaming este un polimer format prin altoirea directă a substanțelor active antifoaming pe substanța purtătoare. Lanțul molecular al polimerului are o grupă hidroxil umezitoare, substanța activă de deficiență este distribuită în jurul moleculei, substanța activă nu este ușor de agregat, iar compatibilitatea cu sistemul de acoperire este bună. Astfel de defoamere la nivel molecular includ uleiuri minerale-seria Foamstar A10, seria care conține siliciu-seria A30 FOAMSTAR și non-silicon, polimeri non-petrol-seria MF FOAMSTAR.

De asemenea, se raportează că acest defoamer la nivel molecular folosește polimeri stelari super-grefați ca surfactanți incompatibili și a obținut rezultate bune în aplicații de acoperire pe bază de apă. Produsele AIR Produse moleculare Defoamer raportat de Stout și colab. este un agent de control al spumei pe bază de acetilen glicol și defoamer cu ambele proprietăți de umectare, cum ar fi Surfynol MD 20 și Surfynol DF 37.

În plus, pentru a răspunde nevoilor de a produce acoperiri cu VOC zero, există și defoamere fără COV, cum ar fi Agitan 315, Agitan E 255, etc.

3 îngroșări:

Există multe tipuri de îngroșări, utilizate în prezent sunt eterul de celuloză și îngroșările derivatelor sale, îngroșările asociative alcaline (HASE) și îngroșările poliuretane (HEUR).

3.1. Eterul de celuloză și derivații săi

Hydroxietil celuloza (HEC) a fost produsă pentru prima dată industrial de către Union Carbide Company în 1932 și are un istoric de peste 70 de ani. În prezent, îngroșările eterului de celuloză și derivații săi includ în principal hidroxietil celuloză (HEC), metil hidroxietil celuloză (MHEC), etil hidroxietil celuloză (EHEC), metil hydroxipropilic celuloză (MHPC), metil celuloză (MC) și xanthan Gum, etc., aceștia sunt îngroșători neionici și aparțin, de asemenea, de îngroșători de fază de apă ne-asociată. Printre ele, HEC este cel mai des utilizat în vopseaua din latex.

Celuloza modificată hidrofob (HMHEC) introduce o cantitate mică de grupări alchil hidrofobe cu lanț lung pe coloana vertebrală hidrofilă a celulozei pentru a deveni un îngroșător asociativ, cum ar fi natrosolul plus gradul 330, 331, cellolosizarea SG-100, Bermocoll EHM-100. Efectul său de îngroșare este comparabil cu cel al îngroșărilor de eter de celuloză cu o greutate moleculară mult mai mare. Îmbunătățește vâscozitatea și nivelarea ICI și reduce tensiunea de suprafață, cum ar fi tensiunea de suprafață a HEC este de aproximativ 67 mn/m, iar tensiunea de suprafață a HMHEC este de 55-65MN/m.

3.2 îngroșător alcalin

Grosnerii cu alcalini sunt împărțiți în două categorii: îngroșători care nu pot fi asociativi (ASE) și îngroșătoare asociative alcioase (HASE), care sunt îngroșări anionice. ASE ne-asociată este o emulsie de umflare alcalin poliacrilat. Hase asociativă este o emulsie de umflare alcalin modificată hidrofob.

3.3. Îngroșarea poliuretanului și a îngroșării non-poliaretan modificate hidrofob

Îngroșarea poliuretanului, denumită HEUR, este un polimer solubil în apă etoxilat de grup hidrofob modificat în grup, care aparține îngroșării asociative non-ionice. Eur este compus din trei părți: grup hidrofob, lanț hidrofil și grup poliuretan. Grupul hidrofob joacă un rol de asociere și este factorul decisiv pentru îngroșarea, de obicei oleil, octadecil, dodecilfenil, nonilfenol, etc. Lanțul hidrofil poate oferi stabilitate chimică și stabilitatea vâscozității, utilizate în mod obișnuit sunt polioteri, cum ar fi polioxihetilena și derivații săi. Lanțul molecular al HEUR este extins de grupuri poliuretanice, cum ar fi IPDI, TDI și HMDI. Caracteristica structurală a îngroșărilor asociative este aceea că sunt încheiate de grupuri hidrofobe. Cu toate acestea, gradul de substituție a grupurilor hidrofobe la ambele capete ale unor HEUR -uri disponibile în comerț este mai mic de 0,9, iar cel mai bun este doar 1,7. Condițiile de reacție trebuie controlate strict pentru a obține un îngroșător de poliuretan cu o distribuție îngustă a greutății moleculare și o performanță stabilă. Majoritatea Heurs sunt sintetizate prin polimerizare în trepte, astfel încât Heurs disponibile în comerț sunt, în general, amestecuri de greutăți moleculare largi.

Richey și colab. Utilizat îngroșarea de asociere a pirenelor fluorescente de tracer (PAT, număr mediu molecular 30000, greutate moleculară medie 60000) pentru a afla că la o concentrație de 0,02% (greutate), gradul de agregare a micellei de acrysol RM-825 și PAT a fost de aproximativ 6. Energia de asociere între îngroșare și suprafața particulelor de latex este de aproximativ 25 kJ/mol; Suprafața ocupată de fiecare moleculă de îngroșare a pachetului de pe suprafața particulelor de latex este de aproximativ 13 nm2, ceea ce este aproximativ zona ocupată de agentul de umectare Triton X-405 de 14 ori de 0,9 nm2. Îngroșare de poliuretan asociativ, cum ar fi RM-2020NPR, DSX 1550, etc.

Dezvoltarea îngroșărilor de poliuretan asociativ ecologic a primit o atenție pe scară largă. De exemplu, BYK-425 este un îngroșător de poliuretan modificat de uree și fără APEO. Rheolat 210, Borchi Gel 0434, Tego Viscoplus 3010, 3030 și 3060 sunt este un îngroșător de poliuretan asociativ fără COV și APEO.

În plus față de îngroșările liniare ale poliuretanului asociativ descrise mai sus, există și îngroșători de poliuretan asociativ asemănător pieptenei. Așa-numitul îngroșător de poliuretan al asociației pieptene înseamnă că există o grupă hidrofobă pandantivă în mijlocul fiecărei molecule de îngroșare. Astfel de îngroșători precum SCT-200 și SCT-275 etc.

Îngroșarea aminoplastului modificat hidrofob (îngroșarea aminoplastului etoxilat hidrofob modificat hidrofob) modifică rășina de amino specială în patru grupuri hidrofobe cappuse, dar reactivitatea acestor patru situri de reacție este diferită. În adăugarea normală a grupărilor hidrofobe, există doar două grupuri hidrofobe blocate, astfel încât îngroșarea amino modificată hidrofobă sintetică nu este mult diferită de Heur, cum ar fi Optiflo H 500. Dacă se adaugă mai multe grupuri hidrofobe, cum ar fi până la 8%, Condițiile de reacție pot fi ajustate pentru a produce îngroșări amino cu mai multe grupuri hidrofobe blocate. Desigur, acesta este și un îngroșător de pieptene. Această îngroșare amino modificată hidrofobă poate împiedica scăderea vâscozității vopselei din cauza adăugării unei cantități mari de agent tensioactivi și a solvenților de glicol atunci când se adaugă potrivirea culorilor. Motivul este că grupurile hidrofobe puternice pot preveni desorbția, iar mai multe grupuri hidrofobe au o asociere puternică. Astfel de îngroșători precum televizoarele optiflo.

Îngroșarea polieterului modificat hidrofob (HMPE) Performanța îngroșării polieterului modificat hidrofob este similară cu HEUR, iar produsele includ Aquaflow NLS200, NLS210 și NHS300 din Hercules.

Mecanismul său de îngroșare este efectul legăturii de hidrogen și al asocierii grupurilor finale. În comparație cu îngroșările obișnuite, are proprietăți mai bune anti-stabilire și anti-sag. Conform diferitelor polarități ale grupurilor finale, îngroșările de poliurea modificate pot fi împărțite în trei tipuri: îngroșători de poliurea cu polaritate scăzută, îngroșători de poliurea de polaritate medie și îngroșări de poliurea polaritate ridicată. Primele două sunt utilizate pentru îngroșarea acoperirilor pe bază de solvent, în timp ce îngroșările de poliuree cu polaritate ridicată pot fi utilizate atât pentru acoperiri pe bază de solvent cu polaritate înaltă, cât și pentru acoperiri pe bază de apă. Produsele comerciale de polaritate scăzută, polaritate medie și îngroșări de poliurea de polaritate ridicată sunt BYK-411, BYK-410 și, respectiv, BYK-420.

Suspensia de ceară de poliamidă modificată este un aditiv reologic sintetizat prin introducerea grupurilor hidrofile, cum ar fi PEG în lanțul molecular al ceară de amidă. În prezent, unele mărci sunt importate și sunt utilizate în principal pentru a regla tixotropia sistemului și pentru a îmbunătăți anti-tixotropia. Performanță anti-SAG.