Sažetak:
1. Sredstvo za vlaženje i disperziju
2. Sredstvo protiv pjenjenja
3. Zgušnjivač
4. Aditivi za stvaranje filma
5. Sredstvo protiv korozije, plijesni i algi
6. Ostali aditivi
1 Sredstvo za kvašenje i disperziju:
Premazi na bazi vode koriste vodu kao rastvarač ili disperzioni medij, a voda ima veliku dielektričnu konstantu, tako da se premazi na bazi vode uglavnom stabilizuju elektrostatskim odbijanjem kada se električni dvostruki sloj preklapa. Pored toga, u sistemu premaza na bazi vode često postoje polimeri i nejonski surfaktanti koji se adsorbuju na površinu pigmentnog punila, formirajući sternu prepreku i stabilizujući disperziju. Stoga, boje i emulzije na bazi vode postižu stabilne rezultate zajedničkim djelovanjem elektrostatskog odbijanja i sterne prepreke. Nedostatak je slaba otpornost na elektrolite, posebno kod skupih elektrolita.
1.1 Sredstvo za vlaženje
Sredstva za vlaženje premaza na bazi vode dijele se na anionska i nejonska.
Kombinacija sredstva za kvašenje i disperzijskog sredstva može postići idealne rezultate. Količina sredstva za kvašenje je uglavnom nekoliko promila. Njegov negativan učinak je pjenjenje i smanjenje vodootpornosti premaznog filma.
Jedan od trendova razvoja sredstava za vlaženje je postepena zamjena sredstava za vlaženje polioksietilen alkil (benzen) fenol eterom (APEO ili APE), jer to dovodi do smanjenja muških hormona kod pacova i ometa endokrini sistem. Polioksietilen alkil (benzen) fenol eteri se široko koriste kao emulgatori tokom emulzione polimerizacije.
Dvostruki surfaktanti su također novi razvoj. To su dva amfifilna molekula povezana razmaknicom. Najznačajnija karakteristika dvoćelijskih surfaktanata je da je kritična koncentracija micela (CMC) više od reda veličine niža od koncentracije njihovih "jednoćelijskih" surfaktanata, nakon čega slijedi visoka efikasnost. Kao što je TEGO Twin 4000, to je dvoćelijski siloksanski surfaktant koji ima nestabilna svojstva pjene i uklanjanja pjene.
Air Products je razvio Gemini surfaktante. Tradicionalni surfaktanti imaju hidrofobni rep i hidrofilnu glavu, ali ovaj novi surfaktant ima dvije hidrofilne grupe i dvije ili tri hidrofobne grupe, što ga čini multifunkcionalnim surfaktantom, poznatim kao acetilen glikoli, proizvodi poput EnviroGem AD01.
1.2 Disperzanti
Disperzanti za lateks boje podijeljeni su u četiri kategorije: fosfatni disperzanti, disperzanti polikiselinskih homopolimera, disperzanti polikiselinskih kopolimera i ostali disperzanti.
Najčešće korišteni disperzanti fosfata su polifosfati, kao što su natrijum heksametafosfat, natrijum polifosfat (Calgon N, proizvod BK Giulini Chemical Company u Njemačkoj), kalijum tripolifosfat (KTPP) i tetrakalium pirofosfat (TKPP). Mehanizam njegovog djelovanja je stabilizacija elektrostatičkog odbijanja putem vodoničnih veza i hemijske adsorpcije. Njegova prednost je što je doza niska, oko 0,1%, i ima dobar disperzivni efekat na neorganske pigmente i punila. Ali postoje i nedostaci: jedan od njih je da se polifosfat, uz povišenje pH vrijednosti i temperature, lako hidrolizira, što uzrokuje lošu stabilnost pri dugotrajnom skladištenju; Nepotpuno rastvaranje u mediju utjecat će na sjaj sjajne lateks boje.
Disperzanti fosfatnih estera su smjese monoestera, diestera, rezidualnih alkohola i fosforne kiseline.
Disperzanti fosfatnih estera stabiliziraju disperzije pigmenata, uključujući reaktivne pigmente poput cink oksida. U formulacijama sjajnih boja poboljšava sjaj i mogućnost čišćenja. Za razliku od drugih aditiva za kvašenje i dispergiranje, dodavanje disperzanata fosfatnih estera ne utječe na KU i ICI viskoznost premaza.
Polikiselinsko homopolimerno disperzantno sredstvo, kao što su Tamol 1254 i Tamol 850, Tamol 850 je homopolimer metakrilne kiseline. Polikiselinsko kopolimerno disperzantno sredstvo, kao što je Orotan 731A, je kopolimer diizobutilena i maleinske kiseline. Karakteristike ove dvije vrste disperzanata su da proizvode snažnu adsorpciju ili sidrenje na površini pigmenata i punila, imaju duže molekularne lance za formiranje sterne prepreke i imaju rastvorljivost u vodi na krajevima lanca, a neki su dopunjeni elektrostatskim odbijanjem za postizanje stabilnih rezultata. Da bi disperzant imao dobru disperzibilnost, molekularna težina mora biti strogo kontrolisana. Ako je molekularna težina premala, neće biti dovoljne sterne prepreke; ako je molekularna težina prevelika, doći će do flokulacije. Kod poliakrilatnih disperzanata, najbolji efekat disperzije može se postići ako je stepen polimerizacije 12-18.
Druge vrste disperzanata, kao što je AMP-95, imaju hemijski naziv 2-amino-2-metil-1-propanol. Amino grupa se adsorbuje na površini neorganskih čestica, a hidroksilna grupa se proteže do vode, koja igra stabilizirajuću ulogu putem sterne prepreke. Zbog svoje male veličine, sterna prepreka je ograničena. AMP-95 je uglavnom regulator pH vrijednosti.
Posljednjih godina, istraživanje disperzanata prevazišlo je problem flokulacije uzrokovane visokom molekularnom težinom, a razvoj disperzanata visoke molekularne težine jedan je od trendova. Na primjer, disperzant visoke molekularne težine EFKA-4580 proizveden emulzijskom polimerizacijom posebno je razvijen za industrijske premaze na bazi vode, pogodan za disperziju organskih i neorganskih pigmenata, te ima dobru otpornost na vodu.
Aminokrupe imaju dobar afinitet za mnoge pigmente putem kiselinsko-baznih ili vodikovih veza. Pažnja je posvećena disperzantu blok kopolimera s aminoakrilnom kiselinom kao sidrenom grupom.
Disperzans s dimetilaminoetil metakrilatom kao sidrenom grupom
Tego Dispers 655 aditiv za kvašenje i disperziju se koristi u automobilskim bojama na bazi vode ne samo za orijentaciju pigmenata, već i za sprječavanje reakcije aluminijskog praha s vodom.
Zbog ekoloških problema, razvijena su biorazgradiva sredstva za kvašenje i disperziju, kao što su EnviroGem AE serija dvoćelijskih sredstava za kvašenje i disperziju, koja su sredstva za kvašenje i disperziju s niskim pjenjenjem.
2 sredstva protiv pjene:
Postoje mnoge vrste tradicionalnih odpjenjivača za boje na bazi vode, koji se uglavnom dijele u tri kategorije: odpjenjivači na bazi mineralnog ulja, odpjenjivači na bazi polisiloksana i ostali odpjenjivači.
Sredstva protiv pjenjenja na bazi mineralnih ulja se često koriste, uglavnom u mat i polusjajnim lateks bojama.
Polisiloksanski antipjenušači imaju nisku površinsku napetost, jaka svojstva antipjenušanja i antipjenušanja, te ne utječu na sjaj, ali ako se nepravilno koriste, uzrokovat će nedostatke poput skupljanja premaznog filma i lošeg ponovnog nanošenja.
Tradicionalni antipjenušači za boje na bazi vode nisu kompatibilni s vodenom fazom kako bi se postigla svrha antipjenušanja, tako da je lako stvoriti površinske nedostatke u filmu premaza.
Posljednjih godina razvijeni su antipjenioci na molekularnom nivou.
Ovo sredstvo protiv pjenjenja je polimer formiran direktnim kalemljenjem aktivnih supstanci protiv pjenjenja na noseću supstancu. Molekularni lanac polimera ima hidroksilnu grupu za vlaženje, aktivna supstanca protiv pjenjenja je raspoređena po molekulu, aktivna supstanca se ne agregira lako, a kompatibilnost sa sistemom premaza je dobra. Takvi sredstva protiv pjenjenja na molekularnom nivou uključuju mineralna ulja - FoamStar A10 serija, one koji sadrže silicijum - FoamStar A30 serija i polimere koji nisu od silicija i ulja - FoamStar MF serija.
Također je objavljeno da ovaj molekularni antipjenilac koristi super-kalemljene zvjezdaste polimere kao nekompatibilne surfaktante i da je postigao dobre rezultate u primjenama premaza na bazi vode. Molekularni antipjenilac kompanije Air Products, o kojem su izvijestili Stout i saradnici, je sredstvo za kontrolu pjene i antipjenilac na bazi acetilen glikola sa svojstvima vlaženja, kao što su Surfynol MD 20 i Surfynol DF 37.
Osim toga, kako bi se zadovoljile potrebe proizvodnje premaza s nultom količinom VOC-a, postoje i sredstva za uklanjanje pjene bez VOC-a, kao što su Agitan 315, Agitan E 255 itd.
3 zgušnjivača:
Postoji mnogo vrsta zgušnjivača, a trenutno se najčešće koriste zgušnjivači na bazi celuloznog etra i njegovih derivata, asocijativni zgušnjivači koji bubre u alkalijama (HASE) i poliuretanski zgušnjivači (HEUR).
3.1. Celulozni eter i njegovi derivati
Hidroksietil celulozu (HEC) prvi put je industrijski proizvela kompanija Union Carbide 1932. godine, a njena istorija je duža od 70 godina. Trenutno, zgušnjivači celuloznog etera i njegovih derivata uglavnom uključuju hidroksietil celulozu (HEC), metil hidroksietil celulozu (MHEC), etil hidroksietil celulozu (EHEC), metil hidroksipropil celulozu (MHPC), metil celulozu (MC) i ksantan gumu itd. To su nejonski zgušnjivači, a također spadaju u nevezane zgušnjivače u vodenoj fazi. Među njima, HEC se najčešće koristi u lateks bojama.
Hidrofobno modificirana celuloza (HMHEC) uvodi malu količinu dugolančanih hidrofobnih alkilnih grupa na hidrofilni lanac celuloze kako bi postala asocijativni zgušnjivač, kao što su Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Njegov učinak zgušnjavanja usporediv je s učinkom zgušnjivača na bazi celuloznih etera s mnogo većom molekularnom težinom. Poboljšava viskoznost i izravnavanje ICI-ja, te smanjuje površinsku napetost, tako da je površinska napetost HEC-a oko 67mN/m, a površinska napetost HMHEC-a 55-65mN/m.
3.2 Zgušnjivač koji bubri pod utjecajem alkalija
Zgušnjivači koji bubre uz pomoć alkalija dijele se u dvije kategorije: neasocijativni zgušnjivači koji bubre uz pomoć alkalija (ASE) i asocijativni zgušnjivači koji bubre uz pomoć alkalija (HASE), koji su anionski zgušnjivači. Neasocijativni ASE je poliakrilatna emulzija koja bubri uz pomoć alkalija. Asocijativni HASE je hidrofobno modificirana poliakrilatna emulzija koja bubri uz pomoć alkalija.
3.3. Poliuretanski zgušnjivač i hidrofobno modificirani nepoliuretanski zgušnjivač
Poliuretanski zgušnjivač, poznat kao HEUR, je hidrofobno-grupno modificirani etoksilirani poliuretanski polimer rastvorljiv u vodi, koji pripada nejonskim asocijativnim zgušnjivačima. HEUR se sastoji od tri dijela: hidrofobne grupe, hidrofilnog lanca i poliuretanske grupe. Hidrofobna grupa igra ulogu asocijacije i odlučujući je faktor za zgušnjavanje, obično oleil, oktadecil, dodecilfenil, nonilfenol itd. Hidrofilni lanac može osigurati hemijsku stabilnost i stabilnost viskoznosti, a najčešće se koriste polieteri, poput polioksietilena i njegovih derivata. Molekularni lanac HEUR-a produžen je poliuretanskim grupama, kao što su IPDI, TDI i HMDI. Strukturna karakteristika asocijativnih zgušnjivača je da su završeni hidrofobnim grupama. Međutim, stepen supstitucije hidrofobnih grupa na oba kraja nekih komercijalno dostupnih HEUR-ova je niži od 0,9, a najbolji je samo 1,7. Reakcijske uslove treba strogo kontrolisati kako bi se dobio poliuretanski zgušnjivač sa uskom raspodjelom molekularne težine i stabilnim performansama. Većina HEUR-ova se sintetizira postupnom polimerizacijom, tako da su komercijalno dostupni HEUR-ovi uglavnom smjese širokih molekularnih težina.
Richey i saradnici su koristili fluorescentni traser, zgušnjivač asocijacije pirena (PAT, prosječna brojčana molekularna težina 30000, prosječna težinska molekularna težina 60000) kako bi otkrili da je pri koncentraciji od 0,02% (težinski), stepen agregacije micela Acrysol RM-825 i PAT-a bio oko 6. Energija asocijacije između zgušnjivača i površine čestica lateksa je oko 25 KJ/mol; površina koju zauzima svaki molekul zgušnjivača PAT na površini čestica lateksa je oko 13 nm2, što je otprilike 14 puta veća površina od površine koju zauzima sredstvo za kvašenje Triton X-405 od 0,9 nm2. Asocijativni zgušnjivač poliuretana kao što su RM-2020NPR, DSX 1550, itd.
Razvoj ekološki prihvatljivih asocijativnih poliuretanskih zgušnjivača privukao je široku pažnju. Na primjer, BYK-425 je poliuretanski zgušnjivač modificiran ureom bez VOC-a i APEO-a. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 i 3060 su asocijativni poliuretanski zgušnjivač bez VOC-a i APEO-a.
Pored gore opisanih linearnih asocijativnih poliuretanskih zgušnjivača, postoje i češljasti asocijativni poliuretanski zgušnjivači. Takozvani češljasti asocijativni poliuretanski zgušnjivač znači da se u sredini svake molekule zgušnjivača nalazi viseća hidrofobna grupa. Takvi zgušnjivači kao što su SCT-200 i SCT-275 itd.
Hidrofobno modificirani aminoplastni zgušnjivač (hidrofobno modificirani etoksilirani aminoplastni zgušnjivač - HEAT) mijenja posebnu amino smolu u četiri zatvorene hidrofobne grupe, ali reaktivnost ova četiri reakcijska mjesta je različita. Kod normalnog dodavanja hidrofobnih grupa postoje samo dvije blokirane hidrofobne grupe, tako da se sintetički hidrofobno modificirani amino zgušnjivač ne razlikuje mnogo od HEUR-a, kao što je Optiflo H 500. Ako se doda više hidrofobnih grupa, na primjer do 8%, reakcijski uvjeti se mogu prilagoditi kako bi se dobili amino zgušnjivači s više blokiranih hidrofobnih grupa. Naravno, ovo je također češljasti zgušnjivač. Ovaj hidrofobno modificirani amino zgušnjivač može spriječiti pad viskoznosti boje zbog dodavanja velike količine surfaktanata i glikolnih rastvarača kada se dodaje sredstvo za usklađivanje boja. Razlog je taj što jake hidrofobne grupe mogu spriječiti desorpciju, a više hidrofobnih grupa ima jaku povezanost. Takvi zgušnjivači kao što je Optiflo TVS.
Hidrofobni modificirani polieterski zgušnjivač (HMPE) Performanse hidrofobno modificiranog polieterskog zgušnjivača slične su HEUR-u, a proizvodi uključuju Aquaflow NLS200, NLS210 i NHS300 proizvođača Hercules.
Njegov mehanizam zgušnjavanja je efekat i vodoničnih veza i asocijacije krajnjih grupa. U poređenju sa uobičajenim zgušnjivačima, ima bolja svojstva protiv taloženja i slijeganja. Prema različitim polaritetima krajnjih grupa, modificirani poliurea zgušnjivači mogu se podijeliti u tri vrste: poliurea zgušnjivači niske polarnosti, poliurea zgušnjivači srednje polarnosti i poliurea zgušnjivači visoke polarnosti. Prva dva se koriste za zgušnjavanje premaza na bazi rastvarača, dok se poliurea zgušnjivači visoke polarnosti mogu koristiti i za visokopolarne premaze na bazi rastvarača i za premaze na bazi vode. Komercijalni proizvodi poliurea zgušnjivača niske, srednje polarnosti i visoke polarnosti su BYK-411, BYK-410 i BYK-420, respektivno.
Modificirana suspenzija poliamidnog voska je reološki aditiv sintetiziran uvođenjem hidrofilnih grupa poput PEG-a u molekularni lanac amidnog voska. Trenutno se neki brendovi uvoze i uglavnom se koriste za podešavanje tiksotropije sistema i poboljšanje antitiksotropnosti. Performanse protiv slijeganja.
Vrijeme objave: 22. novembar 2022.