Geheimnisser vun Zousätz fir Waasserbaséiert Beschichtungen

Resumé:

1. Befeuchtungs- a Dispergéierungsmëttel

2. Entschäumer

3. Verdickungsmëttel

4. Filmbildend Zousätz

5. Antikorrosiouns-, Schimmel- a Algenschutzmëttel

6. Aner Zousätz

1 Befeuchtungs- a Dispergéierungsmëttel:

Waasserbaséiert Beschichtunge benotzen Waasser als Léisungsmëttel oder Dispersiounsmedium, a Waasser huet eng grouss dielektresch Konstant, dofir gi Waasserbaséiert Beschichtunge haaptsächlech duerch d'elektrostatesch Ofstoussung stabiliséiert, wann déi elektresch Duebelschicht sech iwwerlappt. Zousätzlech gëtt et am Waasserbaséierte Beschichtungssystem dacks Polymeren an net-ionesch Tenside, déi op der Uewerfläch vum Pigmentfüllstoff adsorbéiert ginn, wouduerch e sterescht Hindernis entsteet an d'Dispersioun stabiliséiert gëtt. Dofir erreechen Waasserbaséiert Faarwen an Emulsiounen stabil Resultater duerch déi gemeinsam Aktioun vun der elektrostatescher Ofstoussung an dem steresche Hindernis. Säin Nodeel ass e schlechten Elektrolytwidderstand, besonnesch fir deier Elektrolyte.

1.1 Befeuchtungsmëttel

Befeuchtungsmëttel fir wassergebonnen Beschichtunge ginn an anionesch an net-ionesch opgedeelt.

D'Kombinatioun vu Befeuchtungsmëttel an Dispergéierungsmëttel kann ideal Resultater erreechen. D'Quantitéit vum Befeuchtungsmëttel ass am Allgemengen e puer pro dausend. Säin negativen Effekt ass d'Schäumung an d'Reduktioun vun der Waasserresistenz vum Beschichtungsfilm.

Ee vun den Entwécklungstrends vu Befeuchtungsmëttel ass et, Befeuchtungsmëttel duerch Polyoxyethylenalkyl(benzol)phenolether (APEO oder APE) schrëttweis z'ersetzen, well dëst zu enger Reduktioun vu männlechen Hormonen bei Ratten féiert an d'endokrin Aarbecht stéiert. Polyoxyethylenalkyl(benzol)phenolether gi wäit verbreet als Emulgatoren während der Emulsiounspolymerisatioun benotzt.

Zwillings-Surfaktanten sinn och nei Entwécklungen. Et sinn zwou amphiphil Molekülen, déi duerch e Spacer verbonne sinn. Déi bemierkenswäertst Eegeschaft vun Zwillingszell-Surfaktanten ass, datt d'kritesch Mizellenkonzentratioun (CMC) méi wéi eng Gréisstenuerdnung méi niddreg ass wéi déi vun hiren "Eenzelzellegen"-Surfaktanten, gefollegt vun enger héijer Effizienz. Wéi zum Beispill den TEGO Twin 4000 ass et en Zwillingszell-Siloxan-Surfaktant, an huet onstabil Schaum- an Entschäumungseigenschaften.

Air Products huet Gemini-Tenside entwéckelt. Traditionell Tenside hunn en hydrophoben Schwanz an en hydrophilen Kapp, awer dësen neien Tenside huet zwou hydrophil Gruppen an zwou oder dräi hydrophob Gruppen, wat e multifunktionellt Tenside ass, bekannt als Acetylenglykolen, Produkter wéi EnviroGem AD01.

1.2 Dispergéierungsmëttel

Dispergéierungsmëttel fir Latexfaarf ginn a véier Kategorien agedeelt: Phosphatdispergéierungsmëttel, Polysäure-Homopolymer-Dispergéierungsmëttel, Polysäure-Copolymer-Dispergéierungsmëttel an aner Dispergéierungsmëttel.

Déi am meeschte verbreet Phosphatdispergéierungsmëttel si Polyphosphate, wéi Natriumhexametaphosphat, Natriumpolyphosphat (Calgon N, Produkt vun der BK Giulini Chemical Company an Däitschland), Kaliumtripolyphosphat (KTPP) an Tetrakaliumpyrophosphat (TKPP). De Mechanismus vu senger Wierkung ass d'Stabiliséierung vun der elektrostatischer Ofstoussung duerch Waasserstoffbindungen an chemesch Adsorptioun. Säin Avantage ass, datt d'Doséierung niddreg ass, ongeféier 0,1%, an et e gudden Dispersiounseffekt op anorganesch Pigmenter a Fëllstoffer huet. Awer et gëtt och Nodeeler: zesumme mat der Erhéijung vum pH-Wäert an der Temperatur léisst Polyphosphat sech liicht hydrolyséieren, wat zu enger schlechter laangfristeger Lagerstabilitéit féiert; eng onvollstänneg Opléisung am Medium beaflosst de Glanz vun der glänzender Latexfaarf.

Phosphatester-Dispergmëttel si Mëschunge aus Monoester, Diester, Reschtalkoholer a Phosphorsäure.

Phosphatester-Dispergmëttel stabiliséieren Pigmentdispersiounen, dorënner reaktiv Pigmenter wéi Zinkoxid. A Glanzfaarfformuléierungen verbessert et de Glanz an d'Botzbarkeet. Am Géigesaz zu anere Befeuchtungs- an Dispergéierungsadditiven beaflosst d'Zousätzlech vu Phosphatester-Dispergmëttelen net d'KU- an ICI-Viskositéit vun der Beschichtung.

Polysäure-Homopolymer-Dispergéierungsmëttel, wéi Tamol 1254 an Tamol 850, Tamol 850 ass en Homopolymer vu Methacrylsäure. Polysäure-Copolymer-Dispergéierungsmëttel, wéi Orotan 731A, dat e Copolymer aus Diisobutylen a Maleinsäure ass. D'Charakteristike vun dësen zwou Zorte vun Dispergéierungsmëttel sinn, datt si eng staark Adsorptioun oder Verankerung op der Uewerfläch vu Pigmenter a Fëllstoffer produzéieren, méi laang Molekülketten hunn, fir e sterescht Hindernis ze bilden, an eng Waasserléislechkeet un den Ennen vun de Ketten hunn, an e puer gi vun elektrostatischer Ofstoussung ergänzt, fir stabil Resultater z'erreechen. Fir datt den Dispergéierungsmëttel eng gutt Dispergéierungsfäegkeet huet, muss d'Molekulargewiicht strikt kontrolléiert ginn. Wann d'Molekulargewiicht ze kleng ass, gëtt et net genuch sterescht Hindernis; wann d'Molekulargewiicht ze grouss ass, geschitt Flokkulatioun. Fir Polyacrylat-Dispergéierungsmëttel kann de beschten Dispergéierungseffekt erreecht ginn, wann de Polymerisatiounsgrad 12-18 ass.

Aner Zorte vun Dispergéiermëttel, wéi AMP-95, hunn den chemeschen Numm 2-Amino-2-Methyl-1-propanol. D'Aminogrupp ass op der Uewerfläch vun den anorganesche Partikelen adsorbéiert, an d'Hydroxylgrupp erstreckt sech bis an d'Waasser, wat eng stabiliséierend Roll duerch sterescht Hindernis spillt. Wéinst senger klenger Gréisst ass de sterescht Hindernis limitéiert. AMP-95 ass haaptsächlech e pH-Reguléierer.

An de leschte Joren huet d'Fuerschung iwwer Dispergéierungsmëttel de Problem vun der Flokkulatioun, déi duerch héich Molekulargewiicht verursaacht gëtt, geléist, an d'Entwécklung vun héije Molekulargewiichter ass ee vun den Trends. Zum Beispill ass den héichmolekulare Dispergéierungsmëttel EFKA-4580, deen duerch Emulsiounspolymerisatioun produzéiert gëtt, speziell fir industriell Beschichtungen op Waasserbasis entwéckelt, gëeegent fir d'Dispersioun vun organeschen an anorganesche Pigmenter a weist eng gutt Waasserbeständegkeet op.

Aminogruppen hunn eng gutt Affinitéit fir vill Pigmenter duerch Säure-Basen- oder Waasserstoffbindungen. Dem Blockcopolymer-Dispergatiounsmëttel mat Aminoacrylsäure als Ankergrupp gouf Opmierksamkeet geschenkt.

Dispergéierungsmëttel mat Dimethylaminoethylmethacrylat als Ankergrupp

Den Tego Dispers 655 Befeuchtungs- an Dispergéierungsadditiv gëtt a wassergebonnenen Autolacken net nëmme benotzt fir d'Pigmenter ze orientéieren, mä och fir ze verhënneren datt den Aluminiumpulver mat Waasser reagéiert.

Wéinst Ëmweltbedenken goufen biologesch ofbaubar Befeuchtungs- a Dispergéierungsmëttel entwéckelt, wéi zum Beispill d'EnviroGem AE Serie Zwillingsell-Befeuchtungs- a Dispergéierungsmëttel, déi niddreg schäumend Befeuchtungs- a Dispergéierungsmëttel sinn.

2 Entschäumer:

Et gëtt vill Zorte vun traditionelle Waasserbaséierte Faarfentschäumer, déi allgemeng an dräi Kategorien agedeelt ginn: Mineralueleg-Entschäumer, Polysiloxan-Entschäumer an aner Schaumentschäumer.

Mineralueleg-Entschäumer ginn dacks benotzt, haaptsächlech a matte a hallefglänzende Latexfaarwen.

Polysiloxan-Entschäumer hunn eng niddreg Uewerflächenspannung, staark Entschäumungs- an Antischäumungsfäegkeeten a beaflossen de Glanz net, awer wann se falsch benotzt ginn, verursaache se Mängel wéi Schrumpfung vum Beschichtungsfilm a schlecht Wiederbeschichtungsfäegkeet.

Traditionell Waasserbaséiert Faarfentschäumer sinn net mat der Waasserphas kompatibel fir den Zweck vun der Entschäumung z'erreechen, sou datt et einfach ass Uewerflächendefekter am Beschichtungsfilm ze produzéieren.

An de leschte Jore goufen Entschäumer op molekularer Ebene entwéckelt.

Dëst Antischäummëttel ass e Polymer, deen duerch direkt Pfropfung vun Antischäummëttel-aktive Substanzen op d'Trägersubstanz geformt gëtt. D'Molekularkette vum Polymer huet eng naassmaachend Hydroxylgrupp, déi antischäumend aktiv Substanz ass ronderëm d'Molekül verdeelt, déi aktiv Substanz ass net einfach ze aggregéieren, an d'Kompatibilitéit mam Beschichtungssystem ass gutt. Zu dëse molekularen Antischäummëttel gehéieren Mineralueleg - FoamStar A10 Serie, Siliziumhalteg - FoamStar A30 Serie, a Silizium-fräi, Uelegfräi Polymeren - FoamStar MF Serie.

Et gëtt och bericht, datt dësen Entschäumer op molekularem Niveau super-gegraffte Stärpolymeren als inkompatibel Tenside benotzt a gutt Resultater a Beschichtungsapplikatiounen op Waasserbasis erreecht huet. Den Entschäumer op molekularer Qualitéit vun Air Products, deen vum Stout et al. bericht gouf, ass e Schaumkontrollmëttel op Acetylenglykolbasis an Entschäumer mat béide Befeuchtungseigenschaften, wéi zum Beispill Surfynol MD 20 a Surfynol DF 37.

Zousätzlech, fir den Ufuerderunge vun der Produktioun vun Null-VOC-Beschichtungen gerecht ze ginn, gëtt et och VOC-fräi Entschäumer, wéi Agitan 315, Agitan E 255, etc.

3 Verdickungsmëttel:

Et gëtt vill Zorte vu Verdickungsmëttel, déi de Moment dacks benotzt ginn, sinn Celluloseether a seng Derivater Verdickungsmëttel, assoziativ alkali-schwellbar Verdickungsmëttel (HASE) a Polyurethan-Verdickungsmëttel (HEUR).

3.1. Celluloseether a seng Derivater

Hydroxyethylcellulose (HEC) gouf fir d'éischt industriell vun der Union Carbide Company am Joer 1932 produzéiert a kann iwwer 70 Joer al ginn. Aktuell gehéieren zu de Verdickungsmëttel fir Celluloseether a seng Derivater haaptsächlech Hydroxyethylcellulose (HEC), Methylhydroxyethylcellulose (MHEC), Ethylhydroxyethylcellulose (EHEC), Methylhydroxypropylcellulose (MHPC), Methylcellulose (MC) a Xanthangummi, etc., dës sinn net-ionesch Verdickungsmëttel a gehéieren och zu net-assoziéierte Waasserphas-Verdickungsmëttel. Dorënner ass HEC dat meescht benotzt a Latexfaarwen.

Hydrophob modifizéiert Cellulose (HMHEC) féiert eng kleng Quantitéit vu laangkettegen hydrophoben Alkylgruppen op d'hydrophil Réckgrat vun der Cellulose an, fir e associativen Verdickungsmëttel ze ginn, wéi zum Beispill Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Säin Verdickungseffekt ass vergläichbar mat deem vu Celluloseether-Verdickungsmëttel mat vill méi héijem Molekulargewiicht. Et verbessert d'Viskositéit an d'Ausgläichung vun ICI, a reduzéiert d'Uewerflächespannung, sou datt d'Uewerflächespannung vun HEC ongeféier 67mN/m an d'Uewerflächespannung vun HMHEC 55-65mN/m ass.

3.2 Alkali-schwellbar Verdickungsmëttel

Alkali-schwellbar Verdickungsmëttel ginn an zwou Kategorien agedeelt: net-assoziativ alkali-schwellbar Verdickungsmëttel (ASE) an assoziativ alkali-schwellbar Verdickungsmëttel (HASE), déi anionesch Verdickungsmëttel sinn. Net-assoziéiert ASE ass eng Polyacrylat-Alkali-schwellbar Emulsioun. Assoziativ HASE ass eng hydrophob modifizéiert Polyacrylat-Alkali-schwellbar Emulsioun.

3.3. Polyurethan-Verdickungsmëttel a hydrophob modifizéiert Net-Polyurethan-Verdickungsmëttel

E Polyurethan-Verdickungsmëttel, bekannt als HEUR, ass e hydrophobesch Grupp-modifizéierten ethoxylierte Polyurethan-Waasserléisleche Polymer, deen zum net-ionesche assoziative Verdickungsmëttel gehéiert. HEUR besteet aus dräi Deeler: hydrophobesch Grupp, hydrophiler Kette a Polyurethan-Grupp. Déi hydrophobesch Grupp spillt eng Associatiounsroll a ass den entscheedende Faktor fir d'Verdickung, normalerweis Oleyl, Octadecyl, Dodecylphenyl, Nonylphenol, etc. Déi hydrophil Kette kann chemesch Stabilitéit a Viskositéitsstabilitéit ubidden, dacks gi Polyether benotzt, wéi Polyoxyethylen a seng Derivater. D'Molekularkette vum HEUR gëtt duerch Polyurethangruppen, wéi IPDI, TDI an HMDI, verlängert. Déi strukturell Eegeschaft vun assoziative Verdickungsmëttel ass, datt se duerch hydrophobesch Gruppen terminéiert sinn. Wéi och ëmmer, de Grad vun der Substitutioun vun hydrophobe Gruppen op béide Enden vun e puer kommerziell verfügbaren HEURen ass méi niddereg wéi 0,9, an am Beschten ass et nëmmen 1,7. D'Reaktiounsbedingunge solle strikt kontrolléiert ginn, fir e Polyurethan-Verdickungsmëttel mat enger enker Molekulargewiichtsverdeelung a stabiler Leeschtung ze kréien. Déi meescht HEURe ginn duerch schrëttweis Polymerisatioun synthetiséiert, dofir sinn kommerziell verfügbar HEURe meeschtens Mëschunge mat breede Molekulargewichte.

Richey et al. hunn e fluoreszenten Tracer-Pyren-Associatiounsverdickmëttel (PAT, Zuelenduerchschnëttlecht Molekulargewiicht 30000, Gewiichtsduerchschnëttlecht Molekulargewiicht 60000) benotzt, fir festzestellen, datt bei enger Konzentratioun vun 0,02% (Gewiicht) de Mizellen-Aggregatiounsgrad vun Acrysol RM-825 a PAT ongeféier 6 war. D'Associatiounsenergie tëscht dem Verdickungsmëttel an der Uewerfläch vun de Latexpartikelen ass ongeféier 25 KJ/mol; d'Fläch, déi vun all PAT-Verdickungsmëttelmolekül op der Uewerfläch vun de Latexpartikelen besat gëtt, ass ongeféier 13 nm2, wat ongeféier d'Fläch ass, déi vum Triton X-405 Befeuchtungsmëttel 14-mol sou grouss ass wéi déi vun 0,9 nm2. Assoziativt Polyurethanverdickmëttel wéi RM-2020NPR, DSX 1550, etc.

D'Entwécklung vun ëmweltfrëndleche assoziative Polyurethan-Verdickungsmëttel huet vill Opmierksamkeet kritt. Zum Beispill ass BYK-425 e VOC- an APEO-fräie Harnstoff-modifizéierte Polyurethan-Verdickungsmëttel. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 an 3060 sinn en assoziative Polyurethan-Verdickungsmëttel ouni VOC an APEO.

Nieft den uewe beschriwwenen linearen assoziativen Polyurethan-Verdickungsmëttel gëtt et och kammähnlech assoziativ Polyurethan-Verdickungsmëttel. De sougenannte kammassociate-Polyurethan-Verdickungsmëttel bedeit, datt et eng unhängend hydrophob Grupp an der Mëtt vun all Verdickungsmëttelmolekül gëtt. Sou Verdickungsmëttel wéi SCT-200 an SCT-275 etc.

Den hydrophob modifizéierten Aminoplast-Verdickungsmëttel (hydrophob modifizéierten ethoxylierte Aminoplast-Verdickungsmëttel - HEAT) ännert den speziellen Aminoharz a véier ofgekappte hydrophob Gruppen, awer d'Reaktivitéit vun dëse véier Reaktiounsplazen ass anescht. Beim normale Zousaz vun hydrophobe Gruppen gëtt et nëmmen zwou blockéiert hydrophob Gruppen, sou datt den syntheteschen hydrophobe modifizéierten Amino-Verdickungsmëttel net vill anescht ass wéi den HEUR, wéi zum Beispill den Optiflo H 500. Wa méi hydrophob Gruppen derbäigesat ginn, wéi zum Beispill bis zu 8%, kënnen d'Reaktiounsbedéngungen ugepasst ginn, fir Amino-Verdickungsmëttel mat méi blockéierten hydrophobe Gruppen ze produzéieren. Natierlech ass dëst och e Kamm-Verdickungsmëttel. Dësen hydrophobe modifizéierten Amino-Verdickungsmëttel kann verhënneren, datt d'Viskositéit vun der Faarf fällt wéinst der Zousaz vun enger grousser Quantitéit u Tenside a Glykol-Léisungsmëttel, wann d'Faarfanpassung derbäigesat gëtt. De Grond dofir ass, datt staark hydrophob Gruppen d'Desorptioun verhënnere kënnen, a méi hydrophob Gruppen eng staark Associatioun hunn. Sou Verdickungsmëttel wéi den Optiflo TVS.

Hydrophob modifizéiert Polyetherverdickungsmittel (HMPE) D'Leeschtung vum hydrophob modifizéierte Polyetherverdickungsmittel ass ähnlech wéi déi vun HEUR, an zu de Produkter gehéieren den Aquaflow NLS200, NLS210 an NHS300 vun Hercules.

Säi Verdickungsmechanismus ass den Effekt souwuel vun der Waasserstoffbindung wéi och vun der Associatioun vun Endgruppen. Am Verglach mat übleche Verdickungsmëttel huet et besser Anti-Setzlings- an Anti-Sag-Eegeschaften. Jee no den ënnerschiddleche Polaritéite vun den Endgruppen kënnen modifizéiert Polyharnstoff-Verdickungsmëttel an dräi Typen opgedeelt ginn: Polyharnstoff-Verdickungsmëttel mat gerénger Polaritéit, Polyharnstoff-Verdickungsmëttel mat mëttlerer Polaritéit a Polyharnstoff-Verdickungsmëttel mat héijer Polaritéit. Déi éischt zwee gi fir d'Verdickung vu Léisungsmëttelbaséierte Beschichtungen benotzt, während Polyharnstoff-Verdickungsmëttel mat héijer Polaritéit souwuel fir Léisungsmëttelbaséiert Beschichtungen mat héijer Polaritéit wéi och fir Waasserbaséiert Beschichtungen benotzt kënne ginn. Kommerziell Produkter mat Polyharnstoff-Verdickungsmëttel mat gerénger Polaritéit, mëttlerer Polaritéit an héijer Polaritéit sinn BYK-411, BYK-410 a BYK-420 respektiv.

Modifizéiert Polyamidwachs-Schlamm ass en rheologeschen Zousaz, deen duerch d'Aféierung vu hydrophile Gruppen wéi PEG an d'Molekularkette vum Amidwachs synthetiséiert gëtt. Am Moment ginn e puer Marken importéiert a gi haaptsächlech benotzt fir d'Thixotropie vum System unzepassen an d'Anti-Thixotropie ze verbesseren. Anti-Sag-Leeschtung.