Összefoglalás:
1. Nedvesítő és diszpergálószer
2. Habzásgátló
3. Sűrítőanyag
4. Filmképző adalékanyagok
5. Korróziógátló, penészgátló és algaölő szer
6. Egyéb adalékanyagok
1 Nedvesítő és diszpergálószer:
A vízbázisú bevonatok oldószerként vagy diszperziós közegként vizet használnak, és a víz nagy dielektromos állandóval rendelkezik, így a vízbázisú bevonatokat főként az elektromos kettős réteg átfedésekor fellépő elektrosztatikus taszítás stabilizálja. Ezenkívül a vízbázisú bevonórendszerben gyakran vannak polimerek és nemionos felületaktív anyagok, amelyek a pigmenttöltőanyag felületén adszorbeálódnak, szterikus gátat képezve és stabilizálva a diszperziót. Ezért a vízbázisú festékek és emulziók az elektrosztatikus taszítás és a szterikus gátlás együttes hatásán keresztül érnek el stabil eredményeket. Hátránya a gyenge elektrolitállóság, különösen a drága elektrolitok esetében.
1.1 Nedvesítőszer
A vízbázisú bevonatok nedvesítőszerei anionos és nemionos nedvesítőszerekre oszthatók.
A nedvesítőszer és a diszpergálószer kombinációjával ideális eredmény érhető el. A nedvesítőszer mennyisége általában néhány ezrelék. Negatív hatása a habzás és a bevonatfilm vízállóságának csökkenése.
A nedvesítőszerek egyik fejlesztési trendje a polioxietilén-alkil (benzol) fenol-éter (APEO vagy APE) nedvesítőszerek fokozatos felváltása, mivel ez a patkányokban a hím hormonok csökkenéséhez vezet, és zavarja az endokrin rendszert. A polioxietilén-alkil (benzol) fenol-étereket széles körben használják emulgeálószerként az emulziós polimerizáció során.
Az iker-felületaktív anyagok szintén új fejlesztések. Két amfifil molekula kapcsolódik egy távtartóval. Az iker-cellás felületaktív anyagok legfigyelemreméltóbb tulajdonsága, hogy a kritikus micellakoncentráció (CMC) több mint egy nagyságrenddel alacsonyabb, mint az „egysejtű” felületaktív anyagaiké, ezt követi a nagy hatékonyság. A TEGO Twin 4000-hez hasonlóan ez egy iker-cellás sziloxán felületaktív anyag, amely instabil hab- és habzásgátló tulajdonságokkal rendelkezik.
Az Air Products kifejlesztette a Gemini felületaktív anyagokat. A hagyományos felületaktív anyagok hidrofób farokkal és hidrofil fejjel rendelkeznek, de ez az új felületaktív anyag két hidrofil csoporttal és két vagy három hidrofób csoporttal rendelkezik, így egy multifunkcionális felületaktív anyag, amelyet acetilénglikoloknak neveznek, mint például az EnviroGem AD01.
1.2 Diszpergálószer
A latexfestékek diszpergálószereit négy kategóriába sorolják: foszfát diszpergálószerek, polisav homopolimer diszpergálószerek, polisav kopolimer diszpergálószerek és egyéb diszpergálószerek.
A legszélesebb körben használt foszfátdiszpergálószerek a polifoszfátok, mint például a nátrium-hexametafoszfát, a nátrium-polifoszfát (Calgon N, a németországi BK Giulini Chemical Company terméke), a kálium-tripolifoszfát (KTPP) és a tetrakálium-pirofoszfát (TKPP). Hatásmechanizmusuk az elektrosztatikus taszítás stabilizálása hidrogénkötések és kémiai adszorpció révén. Előnye, hogy alacsony, körülbelül 0,1%-os adagolású, és jó diszperziós hatással van a szervetlen pigmentekre és töltőanyagokra. Vannak azonban hiányosságai is: egyrészt a pH-érték és a hőmérséklet emelkedésével együtt a polifoszfát könnyen hidrolizálódik, ami rossz tárolási stabilitást eredményez; a közegben való tökéletlen oldódás befolyásolja a fényes latexfesték fényét.
A foszfát-észter diszpergálószerek monoészterek, diészterek, maradék alkoholok és foszforsav keverékei.
A foszfát-észter diszpergálószerek stabilizálják a pigmentdiszperziókat, beleértve a reaktív pigmenteket, például a cink-oxidot is. Fényes festékkészítményekben javítja a fényességet és a tisztíthatóságot. Más nedvesítő és diszpergáló adalékokkal ellentétben a foszfát-észter diszpergálószerek hozzáadása nem befolyásolja a bevonat KU és ICI viszkozitását.
A polisav homopolimer diszpergálószerek, mint például a Tamol 1254 és a Tamol 850, a Tamol 850 a metakrilsav homopolimerje. A polisav kopolimer diszpergálószerek, mint például az Orotan 731A, diizobutilén és maleinsav kopolimerje. E két típusú diszpergálószer jellemzői, hogy erős adszorpciót vagy rögzítést biztosítanak a pigmentek és töltőanyagok felületén, hosszabb molekulaláncokkal rendelkeznek a szterikus gát kialakításához, és vízoldékonyak a láncvégeken, némelyiket elektrosztatikus taszítás egészíti ki a stabil eredmények elérése érdekében. A diszpergálószer jó diszpergálhatósága érdekében a molekulatömeget szigorúan ellenőrizni kell. Ha a molekulatömeg túl kicsi, nem lesz elegendő szterikus gátlás; ha a molekulatömeg túl nagy, flokkuláció következik be. A poliakrilát diszpergálószerek esetében a legjobb diszperziós hatás 12-18 polimerizációs fok esetén érhető el.
Más típusú diszpergálószerek, mint például az AMP-95, kémiai neve 2-amino-2-metil-1-propanol. Az aminocsoport a szervetlen részecskék felületén adszorbeálódik, a hidroxilcsoport pedig a vízig terjed, amely szterikus gátlás révén stabilizáló szerepet játszik. Kis mérete miatt a szterikus gátlás korlátozott. Az AMP-95 főként pH-szabályozó.
Az utóbbi években a diszpergálószerekkel kapcsolatos kutatások leküzdötték a nagy molekulatömegű anyagok flokkulációjának problémáját, és a nagy molekulatömegű anyagok fejlesztése az egyik trend. Például az emulziós polimerizációval előállított EFKA-4580 nagy molekulatömegű diszpergálószer kifejezetten vízbázisú ipari bevonatokhoz lett kifejlesztve, alkalmas szerves és szervetlen pigmentek diszpergálására, és jó vízállósággal rendelkezik.
Az aminocsoportok sav-bázis vagy hidrogénkötéseken keresztül jó affinitással kötődnek számos pigmenthez. Felhívták a figyelmet a rögzítőcsoportként aminoakrilsavat tartalmazó blokk kopolimer diszpergálószerekre.
Dimetil-aminoetil-metakrilát rögzítőcsoporttal rendelkező diszpergálószer
A Tego Dispers 655 nedvesítő és diszpergáló adalékot vízbázisú autóipari festékekben használják nemcsak a pigmentek orientálására, hanem az alumíniumpor vízzel való reakciójának megakadályozására is.
Környezetvédelmi aggályok miatt biológiailag lebomló nedvesítő és diszpergáló szereket fejlesztettek ki, mint például az EnviroGem AE sorozatú ikercellás nedvesítő és diszpergáló szereket, amelyek alacsony habzású nedvesítő és diszpergáló szerek.
2 habzásgátló:
Sokféle hagyományos vízbázisú festék habzásgátló létezik, amelyeket általában három kategóriába sorolnak: ásványolaj habzásgátlók, polisziloxán habzásgátlók és egyéb habzásgátlók.
Az ásványolaj alapú habzásgátlókat gyakran használják, főként matt és félfényes latexfestékekben.
A polisziloxán habzásgátlók alacsony felületi feszültséggel, erős habzásgátló és habzásgátló képességgel rendelkeznek, és nem befolyásolják a fényességet, de nem megfelelő használat esetén olyan hibákat okozhatnak, mint a bevonatfilm zsugorodása és a rossz újrafesthetőség.
A hagyományos vízbázisú festék habzásgátlók nem kompatibilisek a vízfázissal a habzásgátló hatás elérése érdekében, így könnyen felületi hibák keletkezhetnek a bevonófilmben.
Az utóbbi években molekuláris szintű habzásgátlókat fejlesztettek ki.
Ez a habzásgátló szer egy polimer, amelyet úgy állítanak elő, hogy a habzásgátló hatóanyagokat közvetlenül a hordozóanyagra oltják. A polimer molekulalánca nedvesítő hidroxilcsoportot tartalmaz, a habzásgátló hatóanyag a molekula körül eloszlik, a hatóanyag nem könnyen aggregálódik, és a bevonórendszerrel való kompatibilitása jó. Ilyen molekuláris szintű habzásgátlók például az ásványolajok – FoamStar A10 sorozat, a szilíciumtartalmú – FoamStar A30 sorozat, valamint a szilíciummentes, olajmentes polimerek – FoamStar MF sorozat.
Azt is jelentették, hogy ez a molekuláris szintű habzásgátló szuperoltott csillagpolimereket használ inkompatibilis felületaktív anyagként, és jó eredményeket ért el vízbázisú bevonó alkalmazásokban. A Stout és munkatársai által ismertetett Air Products molekuláris minőségű habzásgátló egy acetilénglikol alapú habszabályozó és habzásgátló, amely mindkét nedvesítő tulajdonsággal rendelkezik, mint például a Surfynol MD 20 és a Surfynol DF 37.
Ezenkívül a nulla VOC-tartalmú bevonatok előállításának igényeinek kielégítésére VOC-mentes habzásgátlók is kaphatók, mint például az Agitan 315, az Agitan E 255 stb.
3 sűrítőanyag:
Sokféle sűrítőanyag létezik, jelenleg leggyakrabban a cellulóz-éter és származékai sűrítőanyagokat, az asszociatív lúgos duzzadó sűrítőanyagokat (HASE) és a poliuretán sűrítőanyagokat (HEUR) használják.
3.1. Cellulóz-éter és származékai
A hidroxietil-cellulózt (HEC) először a Union Carbide Company állította elő iparilag 1932-ben, és több mint 70 éves múltra tekint vissza. Jelenleg a cellulóz-éter és származékai sűrítőanyagai főként a hidroxietil-cellulózt (HEC), a metil-hidroxietil-cellulózt (MHEC), az etil-hidroxietil-cellulózt (EHEC), a metil-hidroxipropil-cellulózt (MHPC), a metil-cellulózt (MC) és a xantángumit tartalmazzák. Ezek nemionos sűrítőanyagok, és szintén a nem asszociált vízfázisú sűrítők közé tartoznak. Közülük a HEC a leggyakrabban használt latexfestékekben.
A hidrofób módon módosított cellulóz (HMHEC) kis mennyiségű hosszú szénláncú hidrofób alkilcsoportot visz be a cellulóz hidrofil gerincére, így asszociatív sűrítőanyaggá válik, mint például a Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Sűrítőhatása összehasonlítható a sokkal nagyobb molekulatömegű cellulózéter sűrítőké. Javítja az ICI viszkozitását és egyenletességét, valamint csökkenti a felületi feszültséget, például a HEC felületi feszültsége körülbelül 67 mN/m, a HMHEC felületi feszültsége pedig 55-65 mN/m.
3.2 Lúg hatására duzzadó sűrítőanyag
A lúgos duzzadó sűrítők két kategóriába sorolhatók: nem asszociatív lúgos duzzadó sűrítők (ASE) és asszociatív lúgos duzzadó sűrítők (HASE), amelyek anionos sűrítők. A nem asszociatív ASE egy poliakrilát lúgos duzzadó emulzió. Az asszociatív HASE egy hidrofób módon módosított poliakrilát lúgos duzzadó emulzió.
3.3. Poliuretán sűrítő és hidrofóbosan módosított nem poliuretán sűrítő
A poliuretán sűrítő, más néven HEUR, egy hidrofób csoporttal módosított etoxilezett poliuretán vízoldható polimer, amely a nemionos asszociatív sűrítők közé tartozik. A HEUR három részből áll: hidrofób csoportból, hidrofil láncból és poliuretán csoportból. A hidrofób csoport asszociációs szerepet játszik, és a sűrítés meghatározó tényezője, általában oleil-, oktadecil-, dodecilfenil-, nonilfenol- stb. A hidrofil lánc kémiai stabilitást és viszkozitási stabilitást biztosíthat, általában poliétereket, például polioxietilént és származékait használják. A HEUR molekuláris láncát poliuretán csoportok, például IPDI, TDI és HMDI bővítik. Az asszociatív sűrítők szerkezeti jellemzője, hogy hidrofób csoportok végződnek. Egyes kereskedelmi forgalomban kapható HEUR-ok mindkét végén a hidrofób csoportok helyettesítésének mértéke azonban alacsonyabb, mint 0,9, a legjobb pedig csak 1,7. A reakciókörülményeket szigorúan ellenőrizni kell, hogy szűk molekulatömeg-eloszlású és stabil teljesítményű poliuretán sűrítőt kapjunk. A legtöbb HEUR-t lépésenkénti polimerizációval szintetizálják, így a kereskedelmi forgalomban kapható HEUR-ok általában széles molekulatömegű keverékek.
Richey és munkatársai fluoreszcens nyomjelző pirén asszociációs sűrítőt (PAT, szám szerinti átlagos molekulatömeg 30000, tömeg szerinti átlagos molekulatömeg 60000) használtak, és azt találták, hogy 0,02% (tömeg) koncentrációban az Acrysol RM-825 és a PAT micella aggregációs foka körülbelül 6. A sűrítő és a latexrészecskék felülete közötti asszociációs energia körülbelül 25 KJ/mol; az egyes PAT sűrítő molekulák által a latexrészecskék felületén elfoglalt terület körülbelül 13 nm2, ami körülbelül a Triton X-405 nedvesítőszer által elfoglalt terület 14-szerese a 0,9 nm2-nek. Az asszociatív poliuretán sűrítők, mint például az RM-2020NPR, DSX 1550 stb.
A környezetbarát asszociatív poliuretán sűrítők fejlesztése széles körű figyelmet kapott. Például a BYK-425 egy VOC- és APEO-mentes, karbamiddal módosított poliuretán sűrítő. A Rheolate 210, a Borchi Gel 0434, a Tego ViscoPlus 3010, 3030 és 3060 egy VOC- és APEO-mentes asszociatív poliuretán sűrítő.
A fent leírt lineáris asszociatív poliuretán sűrítőkön kívül léteznek fésűszerű asszociatív poliuretán sűrítők is. Az úgynevezett fésűasszociációs poliuretán sűrítő azt jelenti, hogy minden sűrítőmolekula közepén egy függő hidrofób csoport található. Ilyen sűrítők például az SCT-200 és az SCT-275 stb.
A hidrofób módon módosított aminoplaszt sűrítő (hidrofób módon módosított etoxilezett aminoplaszt sűrítő – HEAT) a speciális amino gyantát négy lezárt hidrofób csoporttá alakítja, de e négy reakcióhely reakcióképessége eltérő. A hidrofób csoportok normál hozzáadásakor csak két blokkolt hidrofób csoport van, így a szintetikus hidrofób módon módosított aminoplaszt sűrítő nem sokban különbözik a HEUR-tól, például az Optiflo H 500-tól. Ha több hidrofób csoportot adunk hozzá, például akár 8%-ot, a reakciókörülmények úgy állíthatók be, hogy több blokkolt hidrofób csoporttal rendelkező amino sűrítőket kapjunk. Természetesen ez egy fésűs sűrítő is. Ez a hidrofób módon módosított aminoplaszt sűrítő megakadályozhatja a festék viszkozitásának csökkenését a nagy mennyiségű felületaktív anyag és glikol oldószer hozzáadása miatt, amikor színillesztést adunk hozzá. Ennek az az oka, hogy az erős hidrofób csoportok megakadályozhatják a deszorpciót, és a több hidrofób csoport erősen kapcsolódik egymáshoz. Ilyen sűrítők például az Optiflo TVS.
Hidrofób módósított poliéter sűrítő (HMPE) A hidrofób módósított poliéter sűrítő teljesítménye hasonló a HEUR-hez, és a termékek közé tartozik a Hercules Aquaflow NLS200, NLS210 és NHS300 termékei.
Sűrítőanyag-képződési mechanizmusa a hidrogénkötések és a végcsoportok asszociációjának eredménye. A hagyományos sűrítőkkel összehasonlítva jobb ülepedési és megereszkedésgátló tulajdonságokkal rendelkezik. A végcsoportok különböző polaritása szerint a módosított polikarbamid sűrítők három típusba sorolhatók: alacsony polaritású polikarbamid sűrítők, közepes polaritású polikarbamid sűrítők és nagy polaritású polikarbamid sűrítők. Az első kettőt oldószeralapú bevonatok sűrítésére használják, míg a nagy polaritású polikarbamid sűrítők mind nagy polaritású oldószeralapú bevonatokhoz, mind vízbázisú bevonatokhoz használhatók. Az alacsony polaritású, közepes polaritású és nagy polaritású polikarbamid sűrítők kereskedelmi forgalomban kapható termékei a BYK-411, a BYK-410 és a BYK-420.
A módosított poliamidviasz-szuszpenzió egy reológiai adalékanyag, amelyet hidrofil csoportok, például PEG amidviasz molekuláris láncába történő bevezetésével szintetizálnak. Jelenleg néhány márkát importálnak, és főként a rendszer tixotrópiájának beállítására és tixotrópia-gátló tulajdonságának javítására, valamint a megereszkedésgátló tulajdonságok javítására használnak.
Közzététel ideje: 2022. november 22.