Ringkasan:
1. Zat pembasah dan pendispersi
2. Penghilang busa
3. Pengental
4. Aditif pembentuk film
5. Agen anti korosi, anti jamur, dan anti alga
6. Aditif lainnya
1. Zat pembasah dan pendispersi:
Pelapis berbasis air menggunakan air sebagai pelarut atau media dispersi, dan air memiliki konstanta dielektrik yang besar, sehingga pelapis berbasis air terutama distabilkan oleh tolakan elektrostatik ketika lapisan ganda listrik tumpang tindih. Selain itu, dalam sistem pelapis berbasis air, sering terdapat polimer dan surfaktan non-ionik, yang teradsorpsi pada permukaan pengisi pigmen, membentuk halangan sterik dan menstabilkan dispersi. Oleh karena itu, cat dan emulsi berbasis air mencapai hasil yang stabil melalui aksi gabungan tolakan elektrostatik dan halangan sterik. Kekurangannya adalah ketahanan elektrolit yang buruk, terutama untuk elektrolit yang mahal.
1.1 Zat pembasah
Zat pembasah untuk pelapis berbasis air dibagi menjadi anionik dan nonionik.
Kombinasi zat pembasah dan zat pendispersi dapat menghasilkan hasil yang ideal. Jumlah zat pembasah umumnya beberapa per seribu. Efek negatifnya adalah pembentukan busa dan mengurangi ketahanan air pada lapisan film.
Salah satu tren perkembangan zat pembasah adalah secara bertahap menggantikan zat pembasah polioksietilen alkil (benzena) fenol eter (APEO atau APE), karena zat ini menyebabkan penurunan hormon jantan pada tikus dan mengganggu sistem endokrin. Polioksietilen alkil (benzena) fenol eter banyak digunakan sebagai pengemulsi selama polimerisasi emulsi.
Surfaktan kembar juga merupakan perkembangan baru. Surfaktan ini terdiri dari dua molekul amfifilik yang dihubungkan oleh sebuah penghubung. Fitur yang paling menonjol dari surfaktan sel kembar adalah konsentrasi misel kritis (CMC) yang lebih rendah lebih dari satu orde besarnya dibandingkan dengan surfaktan "sel tunggal", diikuti oleh efisiensi yang tinggi. Contohnya adalah TEGO Twin 4000, surfaktan siloksan sel kembar, yang memiliki sifat pembentukan busa dan penghilang busa yang tidak stabil.
Air Products telah mengembangkan surfaktan Gemini. Surfaktan tradisional memiliki ekor hidrofobik dan kepala hidrofilik, tetapi surfaktan baru ini memiliki dua gugus hidrofilik dan dua atau tiga gugus hidrofobik, yang merupakan surfaktan multifungsi, dikenal sebagai asetilen glikol, produk seperti EnviroGem AD01.
1.2 Dispersan
Zat pendispersi untuk cat lateks dibagi menjadi empat kategori: zat pendispersi fosfat, zat pendispersi homopolimer poliasam, zat pendispersi kopolimer poliasam, dan zat pendispersi lainnya.
Dispersan fosfat yang paling banyak digunakan adalah polifosfat, seperti natrium heksametafosfat, natrium polifosfat (Calgon N, produk dari BK Giulini Chemical Company di Jerman), kalium tripolifosfat (KTPP), dan tetrakalium pirofosfat (TKPP). Mekanisme kerjanya adalah menstabilkan tolakan elektrostatik melalui ikatan hidrogen dan adsorpsi kimia. Keuntungannya adalah dosisnya rendah, sekitar 0,1%, dan memiliki efek dispersi yang baik pada pigmen dan pengisi anorganik. Namun juga ada kekurangannya: pertama, seiring dengan peningkatan nilai pH dan suhu, polifosfat mudah terhidrolisis, menyebabkan stabilitas penyimpanan jangka panjang yang buruk; pelarutan yang tidak sempurna dalam medium akan memengaruhi kilap cat lateks mengkilap.
Dispersan ester fosfat adalah campuran monoester, diester, alkohol residu, dan asam fosfat.
Dispersan ester fosfat menstabilkan dispersi pigmen, termasuk pigmen reaktif seperti seng oksida. Dalam formulasi cat mengkilap, dispersan ini meningkatkan kilap dan kemampuan pembersihan. Tidak seperti aditif pembasah dan pendispersi lainnya, penambahan dispersan ester fosfat tidak memengaruhi viskositas KU dan ICI lapisan cat.
Dispersan homopolimer poliasam, seperti Tamol 1254 dan Tamol 850, Tamol 850 adalah homopolimer asam metakrilat. Dispersan kopolimer poliasam, seperti Orotan 731A, yang merupakan kopolimer diisobutilena dan asam maleat. Karakteristik kedua jenis dispersan ini adalah menghasilkan adsorpsi atau penambatan yang kuat pada permukaan pigmen dan pengisi, memiliki rantai molekul yang lebih panjang untuk membentuk halangan sterik, dan memiliki kelarutan dalam air di ujung rantai, dan beberapa dilengkapi dengan tolakan elektrostatik untuk mencapai hasil yang stabil. Untuk membuat dispersan memiliki dispersibilitas yang baik, berat molekul harus dikontrol secara ketat. Jika berat molekul terlalu kecil, akan terjadi halangan sterik yang tidak cukup; jika berat molekul terlalu besar, akan terjadi flokulasi. Untuk dispersan poliakrilat, efek dispersi terbaik dapat dicapai jika derajat polimerisasi adalah 12-18.
Jenis dispersan lainnya, seperti AMP-95, memiliki nama kimia 2-amino-2-metil-1-propanol. Gugus amino teradsorpsi pada permukaan partikel anorganik, dan gugus hidroksil memanjang ke air, yang berperan sebagai penstabil melalui halangan sterik. Karena ukurannya yang kecil, halangan sterik terbatas. AMP-95 terutama berfungsi sebagai pengatur pH.
Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian tentang dispersan telah mengatasi masalah flokulasi yang disebabkan oleh berat molekul tinggi, dan pengembangan dispersan berat molekul tinggi merupakan salah satu trennya. Misalnya, dispersan berat molekul tinggi EFKA-4580 yang diproduksi melalui polimerisasi emulsi dikembangkan khusus untuk pelapis industri berbasis air, cocok untuk dispersi pigmen organik dan anorganik, dan memiliki ketahanan air yang baik.
Gugus amino memiliki afinitas yang baik terhadap banyak pigmen melalui ikatan asam-basa atau ikatan hidrogen. Dispersan kopolimer blok dengan asam aminoakrilat sebagai gugus penambat telah mendapat perhatian.
Dispersan dengan dimetilaminoetil metakrilat sebagai gugus pengikat.
Aditif pembasah dan pendispersi Tego Dispers 655 digunakan dalam cat otomotif berbasis air tidak hanya untuk mengarahkan pigmen tetapi juga untuk mencegah bubuk aluminium bereaksi dengan air.
Karena pertimbangan lingkungan, telah dikembangkan bahan pembasah dan pendispersi yang dapat terurai secara hayati, seperti bahan pembasah dan pendispersi sel ganda seri EnviroGem AE, yang merupakan bahan pembasah dan pendispersi dengan busa rendah.
2 penghilang busa:
Terdapat banyak jenis penghilang busa cat berbasis air tradisional, yang umumnya terbagi menjadi tiga kategori: penghilang busa minyak mineral, penghilang busa polisiloksan, dan penghilang busa lainnya.
Penghilang busa berbahan dasar minyak mineral umumnya digunakan, terutama pada cat lateks matte dan semi-kilap.
Zat penghilang busa polisiloksan memiliki tegangan permukaan rendah, kemampuan penghilang busa dan anti-busa yang kuat, dan tidak memengaruhi kilap, tetapi jika digunakan secara tidak tepat, akan menyebabkan cacat seperti penyusutan lapisan cat dan kemampuan pelapisan ulang yang buruk.
Penghilang busa cat berbasis air tradisional tidak kompatibel dengan fase air untuk mencapai tujuan penghilangan busa, sehingga mudah menghasilkan cacat permukaan pada lapisan cat.
Dalam beberapa tahun terakhir, zat penghilang busa tingkat molekuler telah dikembangkan.
Zat anti-busa ini adalah polimer yang dibentuk dengan cara mencangkokkan zat aktif anti-busa secara langsung pada zat pembawa. Rantai molekul polimer memiliki gugus hidroksil yang bersifat membasahi, zat aktif anti-busa terdistribusi di sekitar molekul, zat aktif tidak mudah menggumpal, dan kompatibilitasnya dengan sistem pelapis baik. Zat anti-busa tingkat molekuler tersebut meliputi minyak mineral — seri FoamStar A10, yang mengandung silikon — seri FoamStar A30, dan polimer non-silikon dan non-minyak — seri FoamStar MF.
Dilaporkan juga bahwa penghilang busa tingkat molekuler ini menggunakan polimer bintang super-cangkok sebagai surfaktan yang tidak kompatibel, dan telah mencapai hasil yang baik dalam aplikasi pelapisan berbasis air. Penghilang busa tingkat molekuler Air Products yang dilaporkan oleh Stout dkk. adalah agen pengontrol busa dan penghilang busa berbasis asetilen glikol dengan sifat pembasahan, seperti Surfynol MD 20 dan Surfynol DF 37.
Selain itu, untuk memenuhi kebutuhan produksi pelapis tanpa VOC, tersedia juga penghilang busa bebas VOC, seperti Agitan 315, Agitan E 255, dan lain sebagainya.
3 Bahan Pengental:
Terdapat banyak jenis pengental, saat ini yang umum digunakan adalah pengental selulosa eter dan turunannya, pengental alkali-mengembang asosiatif (HASE) dan pengental poliuretan (HEUR).
3.1. Selulosa eter dan turunannya
Hidroksietil selulosa (HEC) pertama kali diproduksi secara industri oleh Union Carbide Company pada tahun 1932, dan memiliki sejarah lebih dari 70 tahun. Saat ini, pengental eter selulosa dan turunannya terutama meliputi hidroksietil selulosa (HEC), metil hidroksietil selulosa (MHEC), etil hidroksietil selulosa (EHEC), metil hidroksipropil selulosa basa (MHPC), metil selulosa (MC) dan gom xanthan, dll., yang merupakan pengental non-ionik, dan juga termasuk pengental fase air non-asosiasi. Di antara mereka, HEC adalah yang paling umum digunakan dalam cat lateks.
Selulosa yang dimodifikasi secara hidrofobik (HMHEC) memperkenalkan sejumlah kecil gugus alkil hidrofobik rantai panjang pada tulang punggung hidrofilik selulosa untuk menjadi pengental asosiatif, seperti Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Efek pengentalannya sebanding dengan pengental eter selulosa dengan berat molekul yang jauh lebih besar. Ia meningkatkan viskositas dan perataan ICI, dan mengurangi tegangan permukaan, misalnya tegangan permukaan HEC sekitar 67 mN/m, dan tegangan permukaan HMHEC adalah 55-65 mN/m.
3.2 Pengental yang dapat mengembang karena alkali
Pengental yang dapat mengembang karena alkali dibagi menjadi dua kategori: pengental yang dapat mengembang karena alkali non-asosiatif (ASE) dan pengental yang dapat mengembang karena alkali asosiatif (HASE), yang merupakan pengental anionik. ASE non-asosiatif adalah emulsi poliakrilat yang mengembang karena alkali. HASE asosiatif adalah emulsi poliakrilat yang dimodifikasi secara hidrofobik dan mengembang karena alkali.
3.3. Pengental poliuretan dan pengental non-poliuretan yang dimodifikasi secara hidrofobik
Pengental poliuretan, yang disebut HEUR, adalah polimer poliuretan etoksilasi yang larut dalam air dan dimodifikasi dengan gugus hidrofobik, yang termasuk dalam pengental asosiatif non-ionik. HEUR terdiri dari tiga bagian: gugus hidrofobik, rantai hidrofilik, dan gugus poliuretan. Gugus hidrofobik berperan sebagai asosiasi dan merupakan faktor penentu pengentalan, biasanya oleil, oktadesil, dodecilfenil, nonilfenol, dll. Rantai hidrofilik dapat memberikan stabilitas kimia dan stabilitas viskositas, yang umum digunakan adalah polieter, seperti polioksietilen dan turunannya. Rantai molekuler HEUR diperpanjang oleh gugus poliuretan, seperti IPDI, TDI, dan HMDI. Ciri struktural pengental asosiatif adalah diakhiri oleh gugus hidrofobik. Namun, derajat substitusi gugus hidrofobik di kedua ujung beberapa HEUR yang tersedia secara komersial lebih rendah dari 0,9, dan yang terbaik hanya 1,7. Kondisi reaksi harus dikontrol secara ketat untuk mendapatkan pengental poliuretan dengan distribusi berat molekul yang sempit dan kinerja yang stabil. Sebagian besar HEUR disintesis melalui polimerisasi bertahap, sehingga HEUR yang tersedia secara komersial umumnya merupakan campuran dengan berat molekul yang luas.
Richey dkk. menggunakan pengental asosiasi pirena pelacak fluoresen (PAT, berat molekul rata-rata 30000, berat molekul rata-rata 60000) untuk menemukan bahwa pada konsentrasi 0,02% (berat), derajat agregasi misel Acrysol RM-825 dan PAT sekitar 6. Energi asosiasi antara pengental dan permukaan partikel lateks sekitar 25 KJ/mol; luas yang ditempati oleh setiap molekul pengental PAT pada permukaan partikel lateks sekitar 13 nm2, yang kira-kira 14 kali lebih besar daripada luas yang ditempati oleh zat pembasah Triton X-405 yaitu 0,9 nm2. Pengental poliuretan asosiatif seperti RM-2020NPR, DSX 1550, dll.
Pengembangan pengental poliuretan asosiatif ramah lingkungan telah mendapat perhatian luas. Misalnya, BYK-425 adalah pengental poliuretan modifikasi urea bebas VOC dan APEO. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 dan 3060 adalah pengental poliuretan asosiatif tanpa VOC dan APEO.
Selain pengental poliuretan asosiatif linier yang dijelaskan di atas, terdapat juga pengental poliuretan asosiatif berbentuk sisir. Pengental poliuretan asosiatif berbentuk sisir berarti terdapat gugus hidrofobik yang menggantung di tengah setiap molekul pengental. Contohnya adalah pengental seperti SCT-200 dan SCT-275, dan lain sebagainya.
Pengental aminoplast yang dimodifikasi secara hidrofobik (pengental aminoplast etoksilasi yang dimodifikasi secara hidrofobik—HEAT) mengubah resin amino khusus menjadi empat gugus hidrofobik tertutup, tetapi reaktivitas keempat situs reaksi ini berbeda. Pada penambahan gugus hidrofobik normal, hanya ada dua gugus hidrofobik yang diblokir, sehingga pengental amino yang dimodifikasi secara hidrofobik sintetis tidak jauh berbeda dari HEUR, seperti Optiflo H 500. Jika lebih banyak gugus hidrofobik ditambahkan, misalnya hingga 8%, kondisi reaksi dapat disesuaikan untuk menghasilkan pengental amino dengan beberapa gugus hidrofobik yang diblokir. Tentu saja, ini juga merupakan pengental sisir. Pengental amino yang dimodifikasi secara hidrofobik ini dapat mencegah penurunan viskositas cat akibat penambahan sejumlah besar surfaktan dan pelarut glikol saat pencocokan warna ditambahkan. Alasannya adalah gugus hidrofobik yang kuat dapat mencegah desorpsi, dan beberapa gugus hidrofobik memiliki asosiasi yang kuat. Pengental seperti Optiflo TVS.
Pengental polieter termodifikasi hidrofobik (HMPE) Kinerja pengental polieter termodifikasi hidrofobik serupa dengan HEUR, dan produk-produknya meliputi Aquaflow NLS200, NLS210, dan NHS300 dari Hercules.
Mekanisme pengentalannya merupakan efek dari ikatan hidrogen dan asosiasi gugus ujung. Dibandingkan dengan pengental umum, ia memiliki sifat anti-pengendapan dan anti-melorot yang lebih baik. Berdasarkan polaritas gugus ujung yang berbeda, pengental poliurea yang dimodifikasi dapat dibagi menjadi tiga jenis: pengental poliurea polaritas rendah, pengental poliurea polaritas menengah, dan pengental poliurea polaritas tinggi. Dua jenis pertama digunakan untuk mengentalkan lapisan berbasis pelarut, sedangkan pengental poliurea polaritas tinggi dapat digunakan untuk lapisan berbasis pelarut polaritas tinggi dan lapisan berbasis air. Produk komersial pengental poliurea polaritas rendah, polaritas menengah, dan polaritas tinggi masing-masing adalah BYK-411, BYK-410, dan BYK-420.
Bubur lilin poliamida termodifikasi adalah aditif reologi yang disintesis dengan memasukkan gugus hidrofilik seperti PEG ke dalam rantai molekul lilin amida. Saat ini, beberapa merek diimpor dan terutama digunakan untuk menyesuaikan tiksotropi sistem dan meningkatkan kinerja anti-tiksotropi dan anti-sag.
Waktu posting: 22 November 2022