Сакрэты дабавак для пакрыццяў на воднай аснове

Кароткі змест:

1. Змочвальны і дыспергуючы агент

2. Пенагаснік

3. Загушчальнік

4. Плёнкаўтваральныя дабаўкі

5. Антыкаразійны, супрацьгрыбковы і супрацьводны сродак

6. Іншыя дабаўкі

1 Змочвальны і дыспергуючы агент:

У пакрыццях на воднай аснове вада выкарыстоўваецца ў якасці растваральніка або дысперсійнага асяроддзя, а вада мае вялікую дыэлектрычную пранікальнасць, таму пакрыцці на воднай аснове стабілізуюцца ў асноўным электрастатычным адштурхваннем пры перакрыцці падвойнага электрычнага слоя. Акрамя таго, у сістэме пакрыццяў на воднай аснове часта прысутнічаюць палімеры і неіённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы, якія адсарбуюцца на паверхні пігментнага напаўняльніка, утвараючы стэрычныя перашкоды і стабілізуючы дысперсію. Такім чынам, фарбы і эмульсіі на воднай аснове дасягаюць стабільных вынікаў дзякуючы сумеснаму дзеянню электрастатычнага адштурхвання і стэрычных перашкод. Недахопам з'яўляецца нізкая ўстойлівасць да электралітаў, асабліва дарагіх электралітаў.

1.1 Змочвальны агент

Змочвальныя агенты для водных пакрыццяў падзяляюцца на аніённыя і неіённыя.

Спалучэнне змочвальнага агента і дыспергуючага агента дазваляе дасягнуць ідэальных вынікаў. Колькасць змочвальнага агента звычайна складае некалькі на тысячу. Яго негатыўным эфектам з'яўляецца ўтварэнне пены і зніжэнне воданепранікальнасці пакрыўнай плёнкі.

Адной з тэндэнцый развіцця змочвальных агентаў з'яўляецца паступовая замена змочвальных агентаў поліаксіэтыленалкіл(бензол)фенолэфірамі (APEO або APE), паколькі гэта прыводзіць да зніжэння ўзроўню мужчынскіх гармонаў у пацукоў і перашкаджае эндакрыннай працы. Поліаксіэтыленалкіл(бензол)фенолэфіры шырока выкарыстоўваюцца ў якасці эмульгатараў падчас эмульсійнай палімерызацыі.

Двайныя павярхоўна-актыўныя рэчывы таксама з'яўляюцца новымі распрацоўкамі. Гэта дзве амфіфільныя малекулы, злучаныя спейсерам. Найбольш прыкметнай асаблівасцю двухклеткавых павярхоўна-актыўных рэчываў з'яўляецца тое, што крытычная канцэнтрацыя міцэлаў (ККМ) больш чым на парадак ніжэйшая, чым у іх «аднаклеткавых» павярхоўна-актыўных рэчываў, за чым ідзе высокая эфектыўнасць. Напрыклад, TEGO Twin 4000, гэта двухклеткавае сілоксанавае павярхоўна-актыўнае рэчыва, якое валодае нестабільнымі пена- і пенагаспалявальнымі ўласцівасцямі.

Кампанія Air Products распрацавала павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini. Традыцыйныя павярхоўна-актыўныя рэчывы маюць гідрафобны хвост і гідрафільную галоўку, але гэта новае павярхоўна-актыўнае рэчыва мае дзве гідрафільныя групы і дзве ці тры гідрафобныя групы, што робіць яго шматфункцыянальным павярхоўна-актыўным рэчывам, вядомым як ацэтыленгліколі, напрыклад, EnviroGem AD01.

1.2 Дысперсант

Дысперсанты для латекснай фарбы падзяляюцца на чатыры катэгорыі: фасфатныя дысперсанты, дысперсанты полікіслотных гомапалімераў, дысперсанты полікіслотных сапалімераў і іншыя дысперсанты.

Найбольш шырока выкарыстоўванымі дысперсантамі фасфатаў з'яўляюцца поліфасфаты, такія як гексаметафасфат натрыю, поліфасфат натрыю (Calgon N, прадукт BK Giulini Chemical Company у Германіі), трыпаліфасфат калію (KTPP) і пірафасфат тэтрапалію (TKPP). Механізм яго дзеяння заключаецца ў стабілізацыі электрастатычнага адштурхвання праз вадародныя сувязі і хімічную адсорбцыю. Яго перавага заключаецца ў нізкай дазоўцы, каля 0,1%, і ён мае добры дысперсійны эфект на неарганічныя пігменты і напаўняльнікі. Але ёсць і недахопы: па-першае, разам з павышэннем значэння pH і тэмпературы, поліфасфат лёгка гідралізуецца, што прыводзіць да дрэннай стабільнасці пры працяглым захоўванні; няпоўнае растварэнне ў асяроддзі паўплывае на бляск глянцавай латекснай фарбы.

Дысперсанты фасфатных эфіраў — гэта сумесі монаэфіраў, дыэфіраў, рэшткавых спіртоў і фосфарнай кіслаты.

Дысперсанты фасфатных эфіраў стабілізуюць дысперсіі пігментаў, у тым ліку рэактыўныя пігменты, такія як аксід цынку. У рэцэптурах глянцавых фарбаў яны паляпшаюць бляск і ачышчальнасць. У адрозненне ад іншых змочвальных і дысперсуючых дабавак, даданне дысперсантаў фасфатных эфіраў не ўплывае на глейкасць пакрыцця па KU і ICI.

Дысперсанты на аснове полікіслотных гомапалімераў, такія як Tamol 1254 і Tamol 850, Tamol 850 — гэта гомапалімер метакрылавай кіслаты. Дысперсанты на аснове полікіслотных сапалімераў, такія як Orotan 731A, — гэта сапалімер дыізабутылену і малеінавай кіслаты. Характарыстыкі гэтых двух тыпаў дысперсантаў заключаюцца ў тым, што яны забяспечваюць моцную адсорбцыю або замацаванне на паверхні пігментаў і напаўняльнікаў, маюць больш доўгія малекулярныя ланцугі для ўтварэння стэрычных перашкод і растваральнасць у вадзе на канцах ланцугоў, а некаторыя дапаўняюцца электрастатычным адштурхваннем для дасягнення стабільных вынікаў. Каб дысперсанты мелі добрую дысперсійнасць, малекулярная маса павінна строга кантралявацца. Калі малекулярная маса занадта малая, стэрычных перашкод будзе недастаткова; калі малекулярная маса занадта вялікая, адбудзецца флокуляцыя. Для поліакрылатных дысперсантаў найлепшы эфект дысперсійнасці можна дасягнуць, калі ступень палімерызацыі складае 12-18.

Іншыя тыпы дысперсантаў, такія як AMP-95, маюць хімічную назву 2-аміна-2-метыл-1-прапанол. Амінагрупа адсарбуецца на паверхні неарганічных часціц, а гідраксільная група распаўсюджваецца на ваду, якая адыгрывае стабілізуючую ролю праз стэрычныя перашкоды. З-за свайго малога памеру стэрычныя перашкоды абмежаваныя. AMP-95 у асноўным з'яўляецца рэгулятарам pH.

У апошнія гады даследаванні дысперсантаў дазволілі пераадолець праблему флокуляцыі, выкліканай высокай малекулярнай масай, і распрацоўка высокамалекулярных рэчываў з'яўляецца адной з тэндэнцый. Напрыклад, высокамалекулярны дысперсант EFKA-4580, атрыманы метадам эмульсійнай палімерызацыі, спецыяльна распрацаваны для прамысловых пакрыццяў на воднай аснове, падыходзіць для дысперсіі арганічных і неарганічных пігментаў і мае добрую воданепранікальнасць.

Амінагрупы маюць добрую афіннасць да многіх пігментаў праз кіслотна-шчолачныя або вадародныя сувязі. Была нададзена ўвага дысперсантам блок-сапалімера з амінаакрылавай кіслатой у якасці якарнай групы.

Дысперсант з дыметыламінаэтылметакрылатам у якасці звязальнай групы

Змочвальная і дыспергуючая дабаўка Tego Dispers 655 выкарыстоўваецца ў аўтамабільных фарбах на воднай аснове не толькі для арыентацыі пігментаў, але і для прадухілення рэакцыі алюмініевага парашка з вадой.

З-за праблем навакольнага асяроддзя былі распрацаваны біяраскладальныя змочвальныя і дыспергуючыя агенты, такія як двухкамерныя змочвальныя і дыспергуючыя агенты серыі EnviroGem AE, якія з'яўляюцца змочвальнымі і дыспергуючымі агентамі з нізкім узроўнем пенаўтварэння.

2 пенагаснік:

Існуе мноства відаў традыцыйных пенагаснікаў для фарбаў на воднай аснове, якія звычайна падзяляюцца на тры катэгорыі: пенагаснікі на аснове мінеральнага алею, пенагаснікі на аснове полісілоксану і іншыя пенагаснікі.

Пенагаснікі на аснове мінеральнага алею звычайна выкарыстоўваюцца, галоўным чынам у матавых і паўглянцавых латексных фарбах.

Полісілаксанавыя пенагаснікі маюць нізкае павярхоўнае нацяжэнне, моцныя пенагасныя і супрацьпенныя ўласцівасці і не ўплываюць на бляск, але пры няправільным выкарыстанні яны могуць выклікаць такія дэфекты, як ўсаджванне пакрыўнай плёнкі і дрэнная перакрывальнасць.

Традыцыйныя пенагаснікі для фарбаў на воднай аснове несумяшчальныя з воднай фазай для дасягнення мэты пенагашэння, таму лёгка ўтварыць паверхневыя дэфекты ў пакрыцці.

У апошнія гады былі распрацаваны пенагаснікі малекулярнага ўзроўню.

Гэты пенагаснік — палімер, які ўтвараецца шляхам непасрэднага прышчэплівання актыўных пенагаснікаў на рэчыва-носьбіт. Малекулярны ланцуг палімера мае змочвальную гідраксільную групу, пенагаснік размеркаваны па ўсёй малекуле, актыўны рэчыва не лёгка агрэгуе, і сумяшчальнасць з сістэмай пакрыцця добрая. Да такіх малекулярных пенагаснікаў адносяцца мінеральныя алеі — серыя FoamStar A10, крэмнійзмяшчальныя — серыя FoamStar A30, і некрэмніевыя, неалейныя палімеры — серыя FoamStar MF.

Таксама паведамляецца, што гэты малекулярны пенагаснік выкарыстоўвае суперпрышчэпленыя зоркападобныя палімеры ў якасці несумяшчальных павярхоўна-актыўных рэчываў і дасягнуў добрых вынікаў у прымяненні пакрыццяў на воднай аснове. Малекулярны пенагаснік Air Products, пра які паведамлялі Стаўт і інш., — гэта агент для кантролю пенаўтварэння і пенагаснік на аснове ацэтыленгліколю з змочвальнымі ўласцівасцямі, напрыклад, Surfynol MD 20 і Surfynol DF 37.

Акрамя таго, для задавальнення патрэбаў вытворчасці пакрыццяў з нулявым утрыманнем лятучых арганічных злучэнняў існуюць таксама пенагаснікі без лятучых арганічных злучэнняў, такія як Agitan 315, Agitan E 255 і г.д.

3 загушчальнікі:

Існуе мноства відаў загушчальнікаў, у цяперашні час найбольш часта выкарыстоўваюцца загушчальнікі на аснове эфіраў цэлюлозы і іх вытворных, асацыятыўныя загушчальнікі, якія набракаюць шчолачамі (HASE), і поліўрэтанавыя загушчальнікі (HEUR).

3.1. Эфір цэлюлозы і яго вытворныя

Гідраксіэтылцэлюлоза (ГЭЦ) упершыню была выраблена ў прамысловасці кампаніяй Union Carbide ў 1932 годзе і мае больш чым 70-гадовую гісторыю. У цяперашні час загушчальнікі эфіру цэлюлозы і яго вытворных у асноўным ўключаюць гідраксіэтылцэлюлозу (ГЭЦ), метылгідраксіэтылцэлюлозу (МГЭЦ), этылгідраксіэтылцэлюлозу (ЭГЭЦ), метылгідраксіпрапілцэлюлозу (МГПК), метылцэлюлозу (МЦ) і ксантанавую камедь і г.д. Гэта неіённыя загушчальнікі, якія таксама адносяцца да неасацыяваных загушчальнікаў воднай фазы. Сярод іх ГЭЦ найбольш часта выкарыстоўваецца ў латексных фарбах.

Гідрафобна мадыфікаваная цэлюлоза (ГМЦ) дадае невялікую колькасць гідрафобных алкільных груп з доўгім ланцугом у гідрафільны каркас цэлюлозы, утвараючы асацыятыўны загушчальнік, напрыклад, Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Яго загушчальны эфект параўнальны з эфектам загушчальнікаў на аснове эфіраў цэлюлозы з значна большай малекулярнай масай. Ён паляпшае глейкасць і выраўноўванне ICI, а таксама зніжае павярхоўнае нацяжэнне, напрыклад, павярхоўнае нацяжэнне ГЦ складае каля 67 мН/м, а павярхоўнае нацяжэнне ГМЦ — 55-65 мН/м.

3.2 Загушчальнік, які набракае шчолачамі

Загушчальнікі, якія набракаюць шчолачамі, падзяляюцца на дзве катэгорыі: неасацыятыўныя загушчальнікі, якія набракаюць шчолачамі (ASE), і асацыятыўныя загушчальнікі, якія набракаюць шчолачамі (HASE), якія з'яўляюцца аніённымі загушчальнікамі. Неасацыяваны ASE - гэта поліакрылатная шчолачна набракальная эмульсія. Асацыятыўны HASE - гэта гідрафобна мадыфікаваная поліакрылатная шчолачна набракальная эмульсія.

3.3. Паліўрэтанавы загушчальнік і гідрафобна мадыфікаваны непаліўрэтанавы загушчальнік

Паліўрэтанавы загушчальнік, які называецца HEUR, — гэта мадыфікаваны гідрафобнымі групамі этоксіляваны поліўрэтанавы водарастваральны палімер, які адносіцца да неіённых асацыятыўных загушчальнікаў. HEUR складаецца з трох частак: гідрафобнай групы, гідрафільнага ланцуга і поліўрэтанавай групы. Гідрафобная група гуляе асацыятыўную ролю і з'яўляецца вырашальным фактарам загушчэння, звычайна гэта алеіл, актадэцыл, дадэцылфеніл, нонілфенол і г.д. Гідрафільны ланцуг можа забяспечваць хімічную стабільнасць і стабільнасць глейкасці, звычайна выкарыстоўваюцца поліэфіры, такія як поліаксіэтылен і яго вытворныя. Малекулярны ланцуг HEUR падаўжаецца поліўрэтанавымі групамі, такімі як IPDI, TDI і HMDI. Структурнай асаблівасцю асацыятыўных загушчальнікаў з'яўляецца тое, што яны заканчваюцца гідрафобнымі групамі. Аднак ступень замяшчэння гідрафобных груп на абодвух канцах некаторых камерцыйна даступных HEUR ніжэйшая за 0,9, а найлепшая — толькі 1,7. Умовы рэакцыі павінны строга кантралявацца, каб атрымаць поліўрэтанавы загушчальнік з вузкім малекулярна-масавым размеркаваннем і стабільнымі характарыстыкамі. Большасць HEUR сінтэзуюцца шляхам паэтапнай палімерызацыі, таму камерцыйна даступныя HEUR звычайна ўяўляюць сабой сумесі з шырокімі малекулярнымі масамі.

Рычы і інш. выкарысталі флуарэсцэнтны трасер - загушчальнік асацыяцыі пірэну (PAT, сярэдняя лікавая малекулярная маса 30000, сярэдняя масавая малекулярная маса 60000), каб выявіць, што пры канцэнтрацыі 0,02% (па масе) ступень агрэгацыі міцэл Acrysol RM-825 і PAT складала каля 6. Энергія асацыяцыі паміж загушчальнікам і паверхняй часціц латекса складае каля 25 кДж/моль; плошча, якую займае кожная малекула загушчальніка PAT на паверхні часціц латекса, складае каля 13 нм2, што прыкладна ў 14 разоў перавышае плошчу, якую займае змочвальнік Triton X-405, у параўнанні з 0,9 нм2. Асацыятыўны поліўрэтанавы загушчальнік, такі як RM-2020NPR, DSX 1550 і г.д.

Распрацоўка экалагічна чыстых асацыятыўных поліўрэтанавых загушчальнікаў атрымала шырокую ўвагу. Напрыклад, BYK-425 — гэта поліўрэтанавы загушчальнік, мадыфікаваны мачавінай, без ЛОС і АПЭО. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 і 3060 — гэта асацыятыўны поліўрэтанавы загушчальнік без ЛОС і АПЭО.

Акрамя лінейных асацыятыўных поліўрэтанавых загушчальнікаў, апісаных вышэй, існуюць таксама грабянепадобныя асацыятыўныя поліўрэтанавыя загушчальнікі. Так званы грабянепадобны асацыяцыйны поліўрэтанавы загушчальнік азначае, што ў сярэдзіне кожнай малекулы загушчальніка ёсць падвесная гідрафобная група. Такія загушчальнікі, як SCT-200 і SCT-275 і г.д.

Гідрафобна мадыфікаваны амінапластавы загушчальнік (гідрафобна мадыфікаваны этоксилированный амінапластавы загушчальнік — HEAT) ператварае спецыяльную амінасламу ў чатыры блакіраваныя гідрафобныя групы, але рэакцыйная здольнасць гэтых чатырох рэакцыйных цэнтраў адрозніваецца. Пры звычайным даданні гідрафобных груп ёсць толькі дзве заблакаваныя гідрафобныя групы, таму сінтэтычны гідрафобна мадыфікаваны амінапластавы загушчальнік не моцна адрозніваецца ад HEUR, напрыклад, Optiflo H 500. Калі дадаць больш гідрафобных груп, напрыклад, да 8%, умовы рэакцыі можна рэгуляваць для атрымання амінапластавых загушчальнікаў з некалькімі заблакаванымі гідрафобнымі групамі. Вядома, гэта таксама грабянепадобны загушчальнік. Гэты гідрафобна мадыфікаваны амінапластавы загушчальнік можа прадухіліць зніжэнне глейкасці фарбы з-за дадання вялікай колькасці павярхоўна-актыўных рэчываў і глікольных растваральнікаў пры даданні падбору колеру. Прычына ў тым, што моцныя гідрафобныя групы могуць прадухіліць дэсорбцыю, а некалькі гідрафобных груп маюць моцную асацыяцыю. Такія загушчальнікі, як Optiflo TVS.

Гідрафобны мадыфікаваны поліэфірны загушчальнік (HMPE). Характарыстыкі гідрафобна мадыфікаванага поліэфірнага загушчальніка падобныя да HEUR, і прадукты ўключаюць Aquaflow NLS200, NLS210 і NHS300 ад Hercules.

Механізм яго загушчэння заключаецца ў стварэнні вадародных сувязей і асацыяцыі канцавых груп. У параўнанні са звычайнымі загушчальнікамі, ён мае лепшыя ўласцівасці супраць асядання і прагінання. У залежнасці ад рознай палярнасці канцавых груп, мадыфікаваныя полімачавінныя загушчальнікі можна падзяліць на тры тыпы: нізкапалярныя полімачавінныя загушчальнікі, сярэднепалярныя полімачавінныя загушчальнікі і высокапалярныя полімачавінныя загушчальнікі. Першыя два выкарыстоўваюцца для загушчэння пакрыццяў на аснове растваральнікаў, у той час як высокапалярныя полімачавінныя загушчальнікі могуць выкарыстоўвацца як для высокапалярных пакрыццяў на аснове растваральнікаў, так і для пакрыццяў на воднай аснове. Камерцыйнымі прадуктамі полімачавінных загушчальнікаў нізкай, сярэдняй і высокай палярнасці з'яўляюцца BYK-411, BYK-410 і BYK-420 адпаведна.

Мадыфікаваная суспензія поліаміднага воску - гэта рэалагічная дабаўка, сінтэзаваная шляхам увядзення гідрафільных груп, такіх як PEG, у малекулярны ланцуг аміднага воску. У цяперашні час некаторыя маркі імпартуюцца і ў асноўным выкарыстоўваюцца для рэгулявання тыксатропіі сістэмы і паляпшэння антытыксатропіі. Супрацьпрасоўванне.