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 vlaženje i disperziju:
Premazi na bazi vode koriste vodu kao otapalo ili disperzijski medij, a voda ima veliku dielektričnu konstantu, pa se premazi na bazi vode uglavnom stabiliziraju elektrostatskim odbijanjem kada se električni dvostruki sloj preklapa. Osim toga, u sustavu premaza na bazi vode često postoje polimeri i neionski surfaktanti koji se adsorbiraju na površinu pigmentnog punila, stvarajući stersku prepreku i stabilizirajući disperziju. Stoga boje i emulzije na bazi vode postižu stabilne rezultate zajedničkim djelovanjem elektrostatskog odbijanja i sterske prepreke. Nedostatak im je slaba otpornost na elektrolite, posebno kod skupih elektrolita.
1.1 Sredstvo za vlaženje
Sredstva za vlaženje premaza na bazi vode dijele se na anionske i neionske.
Kombinacija sredstva za kvašenje i disperzijskog sredstva može postići idealne rezultate. Količina sredstva za kvašenje je općenito nekoliko promila. Njegov negativan učinak je pjenjenje i smanjenje vodootpornosti premaznog filma.
Jedan od trendova razvoja sredstava za vlaženje je postupna zamjena sredstava za vlaženje polioksietilen alkil (benzen) fenol eterom (APEO ili APE), jer to dovodi do smanjenja muških hormona kod štakora i ometa endokrini sustav. Polioksietilen alkil (benzen) fenol eteri se široko koriste kao emulgatori tijekom emulzijske polimerizacije.
Dvostruki surfaktanti također su novi razvoj. To su dvije amfifilne molekule povezane razmaknicom. Najznačajnija značajka dvoćelijskih surfaktanata je da je kritična koncentracija micelija (CMC) više od reda veličine niža od one kod njihovih "jednoćelijskih" surfaktanata, nakon čega slijedi visoka učinkovitost. Kao što je TEGO Twin 4000, to je dvoćelijski siloksanski surfaktant koji ima nestabilna svojstva pjene i protiv pjenjenja.
Air Products je razvio Gemini surfaktante. Tradicionalni surfaktanti imaju hidrofobni rep i hidrofilnu glavu, ali ovaj novi surfaktant ima dvije hidrofilne skupine i dvije ili tri hidrofobne skupine, što ga čini višenamjenskim surfaktantom, poznatim kao acetilen glikoli, proizvodi poput EnviroGem AD01.
1.2 Disperzant
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 natrijev heksametafosfat, natrijev polifosfat (Calgon N, proizvod tvrtke BK Giulini Chemical Company u Njemačkoj), kalijev tripolifosfat (KTPP) i tetrakalijev pirofosfat (TKPP). Mehanizam njegovog djelovanja je stabilizacija elektrostatskog odbijanja putem vodikovih veza i kemijske adsorpcije. Njegova prednost je što je doza niska, oko 0,1%, i ima dobar disperzijski učinak na anorganske pigmente i punila. Ali postoje i nedostaci: prvi, uz povišenje pH vrijednosti i temperature, jest da se polifosfat lako hidrolizira, što uzrokuje lošu dugotrajnu stabilnost pri skladištenju; Nepotpuno otapanje 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 cinkovog oksida. U formulacijama sjajnih boja poboljšava sjaj i mogućnost čišćenja. Za razliku od drugih aditiva za kvašenje i dispergiranje, dodavanje disperzanta 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 stvaranje sterne prepreke i topljivost 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 kontrolirana. Ako je molekularna težina premala, neće biti dovoljne sterne prepreke; ako je molekularna težina prevelika, doći će do flokulacije. Kod poliakrilatnih disperzanata, najbolji učinak disperzije može se postići ako je stupanj polimerizacije 12-18.
Druge vrste disperzanata, poput AMP-95, imaju kemijski naziv 2-amino-2-metil-1-propanol. Amino skupina se adsorbira na površini anorganskih čestica, a hidroksilna skupina 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 prevladalo je problem flokulacije uzrokovane visokom molekularnom težinom, a razvoj 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 je za disperziju organskih i anorganskih pigmenata te ima dobru otpornost na vodu.
Aminoklupine imaju dobar afinitet za mnoge pigmente putem kiselinsko-baznih ili vodikovih veza. Pozornost je posvećena disperzantu blok kopolimera s aminoakrilnom kiselinom kao sidrenom skupinom.
Disperzant s dimetilaminoetil metakrilatom kao sidrenom skupinom
Tego Dispers 655 aditiv za vlaženje i dispergiranje koristi se u automobilskim bojama na bazi vode ne samo za orijentiranje pigmenata već i za sprječavanje reakcije aluminijskog praha s vodom.
Zbog ekoloških problema razvijena su biorazgradiva sredstva za vlaženje i dispergiranje, kao što su EnviroGem AE serija dvoćelijskih sredstava za vlaženje i dispergiranje, koja su sredstva za vlaženje i dispergiranje s niskim stvaranjem pjene.
2 sredstva protiv pjene:
Postoje mnoge vrste tradicionalnih odpjenjivača boja na bazi vode, koji se općenito 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 antipjenitelji imaju nisku površinsku napetost, jaka svojstva antipjenjenja i antipjenjenja te ne utječu na sjaj, ali ako se nepravilno koriste, uzrokovat će nedostatke poput skupljanja premaznog filma i lošeg ponovnog nanošenja.
Tradicionalni odpjenjivači boja na bazi vode nisu kompatibilni s vodenom fazom kako bi se postigla svrha odpjenjivanja, pa je lako stvoriti površinske nedostatke u filmu premaza.
Posljednjih godina razvijeni su depjenječi na molekularnoj razini.
Ovo sredstvo protiv pjenjenja je polimer nastao izravnim cijepljenjem aktivnih tvari protiv pjenjenja na noseću tvar. Molekularni lanac polimera ima hidroksilnu skupinu za vlaženje, aktivna tvar protiv pjenjenja je raspoređena po molekuli, aktivna tvar se ne agregira lako, a kompatibilnost sa sustavom premaza je dobra. Takvi molekularni odpjenjivači uključuju mineralna ulja - FoamStar A10 serija, one koji sadrže silicij - FoamStar A30 serija i polimere koji nisu od silicija i ulja - FoamStar MF serija.
Također je objavljeno da ovaj molekularni antipjenilac koristi supercijepljene zvjezdaste polimere kao nekompatibilne surfaktante te je postigao dobre rezultate u primjenama premaza na bazi vode. Molekularni antipjenilac tvrtke Air Products o kojem su izvijestili Stout i suradnici je sredstvo za kontrolu pjene i antipjenilac na bazi acetilen glikola s oba svojstva 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 etera i njegovih derivata, asocijativni zgušnjivači koji bubre u lužinama (HASE) i poliuretanski zgušnjivači (HEUR).
3.1. Celulozni eter i njegovi derivati
Hidroksietil celulozu (HEC) prvi je put industrijski proizvela tvrtka Union Carbide 1932. godine i ima povijest dužu 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 neionski zgušnjivači, a također spadaju u zgušnjivače koji nisu povezani s vodenom fazom. Među njima, HEC se najčešće koristi u lateks bojama.
Hidrofobno modificirana celuloza (HMHEC) uvodi malu količinu dugolančanih hidrofobnih alkilnih skupina na hidrofilni lanac celuloze kako bi postala asocijativno 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 67 mN/m, a površinska napetost HMHEC-a 55-65 mN/m.
3.2 Zgušnjivač koji bubri u lužinama
Zgušnjivači koji bubre u lužinama dijele se u dvije kategorije: neasocijativni zgušnjivači koji bubre u lužinama (ASE) i asocijativni zgušnjivači koji bubre u lužinama (HASE), koji su anionski zgušnjivači. Neasocijativni ASE je poliakrilatna emulzija koja bubri u lužinama. Asocijativni HASE je hidrofobno modificirana poliakrilatna emulzija koja bubri u lužinama.
3.3. Poliuretanski zgušnjivač i hidrofobno modificirani nepoliuretanski zgušnjivač
Poliuretanski zgušnjivač, poznat kao HEUR, je hidrofobnim skupinama modificirani etoksilirani poliuretanski polimer topljiv u vodi, koji pripada neionskim asocijativnim zgušnjivačima. HEUR se sastoji od tri dijela: hidrofobne skupine, hidrofilnog lanca i poliuretanske skupine. Hidrofobna skupina igra ulogu asocijacije i odlučujući je faktor za zgušnjavanje, obično oleil, oktadecil, dodecilfenil, nonilfenol itd. Hidrofilni lanac može osigurati kemijsku stabilnost i stabilnost viskoznosti, a najčešće se koriste polieteri, poput polioksietilena i njegovih derivata. Molekularni lanac HEUR-a produžuje se poliuretanskim skupinama, kao što su IPDI, TDI i HMDI. Strukturna značajka asocijativnih zgušnjivača je da su završeni hidrofobnim skupinama. Međutim, stupanj supstitucije hidrofobnih skupina na oba kraja nekih komercijalno dostupnih HEUR-ova niži je od 0,9, a najbolji je samo 1,7. Reakcijske uvjete treba strogo kontrolirati kako bi se dobio poliuretanski zgušnjivač s uskom raspodjelom molekularne težine i stabilnim performansama. Većina HEUR-ova sintetizira se postupnom polimerizacijom, tako da su komercijalno dostupni HEUR-ovi općenito smjese širokih molekularnih težina.
Richey i suradnici koristili su 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), stupanj agregacije micela Acrysol RM-825 i PAT-a bio oko 6. Energija asocijacije između zgušnjivača i površine čestica lateksa iznosi oko 25 KJ/mol; površina koju zauzima svaka molekula zgušnjivača PAT-a na površini čestica lateksa iznosi 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 poliuretanski zgušnjivač kao što su RM-2020NPR, DSX 1550 itd.
Razvoj ekološki prihvatljivih asocijativnih poliuretanskih zgušnjivača privukao je široku pozornost. 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.
Uz gore opisane linearne asocijativne poliuretanske zgušnjivače, postoje i češljasti asocijativni poliuretanski zgušnjivači. Takozvani češljasti asocijativni poliuretanski zgušnjivač znači da se u sredini svake molekule zgušnjivača nalazi viseća hidrofobna skupina. 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 skupine, ali reaktivnost ova četiri reakcijska mjesta je različita. Kod normalnog dodavanja hidrofobnih skupina postoje samo dvije blokirane hidrofobne skupine, tako da se sintetički hidrofobno modificirani amino zgušnjivač ne razlikuje puno od HEUR-a, kao što je Optiflo H 500. Ako se doda više hidrofobnih skupina, na primjer do 8%, reakcijski uvjeti mogu se prilagoditi kako bi se dobili amino zgušnjivači s više blokiranih hidrofobnih skupina. Naravno, ovo je također češljasti zgušnjivač. Ovaj hidrofobno modificirani amino zgušnjivač može spriječiti pad viskoznosti boje zbog dodavanja velike količine surfaktanata i glikolnih otapala kada se dodaje usklađivanje boja. Razlog je taj što jake hidrofobne skupine mogu spriječiti desorpciju, a više hidrofobnih skupina ima jaku povezanost. Takvi zgušnjivači poput Optiflo TVS-a.
Hidrofobni modificirani polieterski zgušnjivač (HMPE) Performanse hidrofobno modificiranog polieterskog zgušnjivača slične su HEUR-u, a proizvodi uključuju Aquaflow NLS200, NLS210 i NHS300 tvrtke Hercules.
Njegov mehanizam zgušnjavanja je učinak i vodikovih veza i udruživanja krajnjih skupina. U usporedbi s uobičajenim zgušnjivačima, ima bolja svojstva protiv taloženja i slijeganja. Prema različitim polaritetima krajnjih skupina, 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 otapala, dok se poliurea zgušnjivači visoke polarnosti mogu koristiti i za visokopolarne premaze na bazi otapala i za premaze na bazi vode. Komercijalni proizvodi poliurea zgušnjivača niske, srednje polarnosti i visoke polarnosti su BYK-411, BYK-410 i BYK-420.
Modificirana poliamidna voskovna suspenzija je reološki aditiv sintetiziran uvođenjem hidrofilnih skupina poput PEG-a u molekularni lanac amidnog voska. Trenutno se neke marke uvoze i uglavnom se koriste za podešavanje tiksotropije sustava i poboljšanje antitiksotropnosti. Protiv slijeganja.
Vrijeme objave: 22. studenog 2022.