Ūdens bāzes pārklājumu piedevu noslēpumi

Kopsavilkums:

1. Mitrināšanas un disperģēšanas līdzeklis

2. Putu slāpētājs

3. Biezinātājs

4. Plēvi veidojošas piedevas

5. Pretkorozijas, pretpelējuma un pretaļģu līdzeklis

6. Citas piedevas

1 Mitrināšanas un disperģēšanas līdzeklis:

Ūdens bāzes pārklājumos kā šķīdinātāju vai dispersijas vidi tiek izmantots ūdens, un ūdenim ir liela dielektriskā konstante, tāpēc ūdens bāzes pārklājumus galvenokārt stabilizē elektrostatiskā atgrūšana, kad elektriskais dubultslānis pārklājas. Turklāt ūdens bāzes pārklājumu sistēmā bieži ir polimēri un nejonu virsmaktīvās vielas, kas adsorbējas uz pigmenta pildvielas virsmas, veidojot sterisku šķērsli un stabilizējot dispersiju. Tādēļ ūdens bāzes krāsas un emulsijas sasniedz stabilus rezultātus, pateicoties elektrostatiskās atgrūšanas un steriskās šķēršļa kopīgai iedarbībai. To trūkums ir slikta elektrolītu izturība, īpaši dārgiem elektrolītiem.

1.1 Mitrināšanas līdzeklis

Ūdens bāzes pārklājumu mitrinošie līdzekļi tiek iedalīti anjonu un nejonu mitrinātājos.

Ideālus rezultātus var sasniegt, kombinējot mitrinošu un disperģējošu līdzekli. Mitrinošā līdzekļa daudzums parasti ir dažas promiles. Tā negatīvā ietekme ir putošana un pārklājuma plēves ūdensizturības samazināšana.

Viena no mitrinošo līdzekļu attīstības tendencēm ir pakāpeniski aizstāt polioksietilēnalkila (benzola) fenola ētera (APEO vai APE) mitrinošo līdzekli, jo tas izraisa vīriešu hormonu samazināšanos žurkām un traucē endokrīno sistēmu. Polioksietilēnalkila (benzola) fenola ēteri tiek plaši izmantoti kā emulgatori emulsijas polimerizācijas laikā.

Dvīņu virsmaktīvās vielas arī ir jauni sasniegumi. Tās ir divas amfifīlas molekulas, kas savienotas ar starpliku. Visievērojamākā divšūnu virsmaktīvo vielu iezīme ir tā, ka kritiskā micellu koncentrācija (CMC) ir vairāk nekā par kārtu zemāka nekā to "vienšūnu" virsmaktīvajām vielām, kam seko augsta efektivitāte. Tāpat kā TEGO Twin 4000, tā ir divšūnu siloksāna virsmaktīvā viela, un tai piemīt nestabilas putas un putu veidošanās novēršanas īpašības.

Uzņēmums Air Products ir izstrādājis Gemini virsmaktīvās vielas. Tradicionālajām virsmaktīvām vielām ir hidrofoba aste un hidrofila galva, bet šai jaunajai virsmaktīvajai vielai ir divas hidrofilas grupas un divas vai trīs hidrofobas grupas, kas ir daudzfunkcionāla virsmaktīvā viela, kas pazīstama kā acetilēnglikoli, tādi produkti kā EnviroGem AD01.

1.2 Disperģētājs

Lateksa krāsas disperģētāji ir iedalīti četrās kategorijās: fosfātu disperģētāji, poliskābju homopolimēru disperģētāji, poliskābju kopolimēru disperģētāji un citi disperģētāji.

Visplašāk izmantotie fosfātu disperģētāji ir polifosfāti, piemēram, nātrija heksametafosfāts, nātrija polifosfāts (Calgon N, BK Giulini Chemical Company produkts Vācijā), kālija tripolifosfāts (KTPP) un tetrakālija pirofosfāts (TKPP). To darbības mehānisms ir elektrostatiskās atgrūšanās stabilizēšana, izmantojot ūdeņraža saites un ķīmisko adsorbciju. To priekšrocība ir zema deva, aptuveni 0,1%, un tām ir laba disperģējošā iedarbība uz neorganiskiem pigmentiem un pildvielām. Taču ir arī trūkumi: pirmkārt, līdz ar pH vērtības un temperatūras paaugstināšanos polifosfāts viegli hidrolizējas, kas pasliktina ilgtermiņa uzglabāšanas stabilitāti; nepilnīga izšķīšana vidē ietekmēs spīdīgas lateksa krāsas spīdumu.

Fosfātu esteru disperģētāji ir monoesteru, diesteru, atlikušo spirtu un fosforskābes maisījumi.

Fosfātu estera disperģētāji stabilizē pigmentu dispersijas, tostarp reaktīvus pigmentus, piemēram, cinka oksīdu. Spīdīgo krāsu formulās tas uzlabo spīdumu un tīrāmību. Atšķirībā no citām mitrinošām un disperģējošām piedevām, fosfātu estera disperģētāju pievienošana neietekmē pārklājuma KU un ICI viskozitāti.

Poliacīdā homopolimēra disperģētājs, piemēram, Tamol 1254 un Tamol 850, Tamol 850 ir metakrilskābes homopolimērs. Poliacīdā kopolimēra disperģētājs, piemēram, Orotan 731A, ir diizobutilēna un maleīnskābes kopolimērs. Šo divu veidu disperģētāju īpašības ir tādas, ka tie rada spēcīgu adsorbciju vai noenkurošanos uz pigmentu un pildvielu virsmas, tiem ir garākas molekulārās ķēdes, lai veidotu sterisku šķērsli, un tiem ir ūdenī šķīstoša ķēžu galos, un dažiem tiek pievienota elektrostatiskā atgrūšana, lai sasniegtu stabilus rezultātus. Lai disperģētājam būtu laba disperģējamība, molekulmasa ir stingri jākontrolē. Ja molekulmasa ir pārāk maza, steriskais šķērslis nebūs pietiekams; ja molekulmasa ir pārāk liela, notiks flokulācija. Poliakrilāta disperģētājiem labāko dispersijas efektu var panākt, ja polimerizācijas pakāpe ir 12–18.

Citiem disperģētāju veidiem, piemēram, AMP-95, ir ķīmiskais nosaukums 2-amino-2-metil-1-propanols. Aminogrupa ir adsorbēta uz neorganisko daļiņu virsmas, un hidroksilgrupa sniedzas līdz ūdenim, kam ir stabilizējoša loma, izmantojot steriskus šķēršļus. Mazā izmēra dēļ steriskie šķēršļi ir ierobežoti. AMP-95 galvenokārt ir pH regulators.

Pēdējos gados disperģētāju pētījumos ir pārvarēta flokulācijas problēma, ko izraisa augsta molekulmasa, un viena no tendencēm ir augsta molekulmasa izstrāde. Piemēram, emulsijas polimerizācijas ceļā iegūtais augsta molekulmasa disperģētājs EFKA-4580 ir īpaši izstrādāts rūpnieciskiem pārklājumiem uz ūdens bāzes, piemērots organisko un neorganisko pigmentu dispersijai un tam ir laba ūdens izturība.

Aminogrupām ir laba afinitāte pret daudziem pigmentiem, izmantojot skābju-bāzes vai ūdeņraža saites. Ir pievērsta uzmanība blokkopolimēra disperģētājam ar aminoakrilskābi kā piesaistes grupu.

Disperģējošs līdzeklis ar dimetilaminoetilmetakrilātu kā piesaistes grupu

Tego Dispers 655 mitrinošā un disperģējošā piedeva tiek izmantota ūdens bāzes automobiļu krāsās ne tikai pigmentu orientēšanai, bet arī alumīnija pulvera reakcijas novēršanai ar ūdeni.

Vides apsvērumu dēļ ir izstrādāti bioloģiski noārdāmi mitrinoši un disperģējoši līdzekļi, piemēram, EnviroGem AE sērijas divšūnu mitrinoši un disperģējoši līdzekļi, kas ir mazputojoši mitrinoši un disperģējoši līdzekļi.

2 putu slāpētāji:

Ir daudz veidu tradicionālo ūdens bāzes krāsu putu slāpētāju, kurus parasti iedala trīs kategorijās: minerāleļļas putu slāpētāji, polisiloksāna putu slāpētāji un citi putu slāpētāji.

Minerāleļļas putu slāpētāji tiek plaši izmantoti, galvenokārt matētās un pusmatētās lateksa krāsās.

Polisiloksāna putu slāpētājiem ir zems virsmas spraigums, spēcīgas putu slāpēšanas un pretputošanas spējas, un tie neietekmē spīdumu, taču, nepareizi lietojot, tie radīs defektus, piemēram, pārklājuma plēves saraušanos un sliktu pārklāšanas spēju.

Tradicionālie uz ūdens bāzes veidotie krāsas putu noņemšanas līdzekļi nav saderīgi ar ūdens fāzi, lai sasniegtu putu noņemšanas mērķi, tāpēc pārklājuma plēvē ir viegli rasties virsmas defekti.

Pēdējos gados ir izstrādāti molekulārā līmeņa putu slāpētāji.

Šis pretputošanas līdzeklis ir polimērs, kas veidojas, tieši uzpotējot pretputošanas aktīvās vielas uz nesējvielas. Polimēra molekulārajā ķēdē ir mitrinoša hidroksilgrupa, pretputošanas aktīvā viela ir izkliedēta pa molekulu, aktīvā viela neagregējas viegli, un saderība ar pārklājuma sistēmu ir laba. Šādi molekulārā līmeņa pretputošanas līdzekļi ietver minerāleļļas — FoamStar A10 sērija, silīciju saturošus — FoamStar A30 sērija un polimērus bez silīcija, bez eļļas — FoamStar MF sērija.

Tāpat ziņots, ka šis molekulārā līmeņa putu slāpētājs kā nesaderīgas virsmaktīvās vielas izmanto superpotētus zvaigžņveida polimērus un ir sasniedzis labus rezultātus uz ūdens bāzes veidotos pārklājumu veidos. Stout et al. aprakstītais Air Products molekulārā līmeņa putu slāpētājs ir uz acetilēnglikola bāzes veidots putu kontroles līdzeklis un putu slāpētājs ar abām mitrināšanas īpašībām, piemēram, Surfynol MD 20 un Surfynol DF 37.

Turklāt, lai apmierinātu nulles GOS pārklājumu ražošanas vajadzības, ir pieejami arī GOS nesaturoši putu slāpētāji, piemēram, Agitan 315, Agitan E 255 utt.

3 biezinātāji:

Ir daudz dažādu biezinātāju, pašlaik visbiežāk izmanto celulozes ētera un tā atvasinājumu biezinātājus, asociatīvos sārmu uzbriestošos biezinātājus (HASE) un poliuretāna biezinātājus (HEUR).

3.1. Celulozes ēteris un tā atvasinājumi

Hidroksietilcelulozi (HEC) rūpnieciski pirmo reizi sāka ražot Union Carbide Company 1932. gadā, un tās vēsture ir vairāk nekā 70 gadi. Pašlaik celulozes ētera un tā atvasinājumu biezinātāji galvenokārt ietver hidroksietilcelulozi (HEC), metilhidroksietilcelulozi (MHEC), etilhidroksietilcelulozi (EHEC), metilhidroksipropilcelulozi (MHPC), metilcelulozi (MC) un ksantāna sveķus u.c., tie ir nejonu biezinātāji un arī pieder pie nesaistītajiem ūdens fāzes biezinātājiem. Starp tiem HEC visbiežāk izmanto lateksa krāsās.

Hidrofobiski modificēta celuloze (HMHEC) ievada nelielu daudzumu garķēdes hidrofobu alkilgrupu celulozes hidrofilajā mugurkaulā, lai kļūtu par asociatīvu biezinātāju, piemēram, Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Tās biezināšanas efekts ir salīdzināms ar celulozes ētera biezinātājiem ar daudz lielāku molekulmasu. Tā uzlabo ICI viskozitāti un izlīdzināšanu, kā arī samazina virsmas spraigumu, piemēram, HEC virsmas spraigums ir aptuveni 67 mN/m, un HMHEC virsmas spraigums ir 55–65 mN/m.

3.2 Sārmā uzbriestošs biezinātājs

Sārmu uzbriestošie biezinātāji tiek iedalīti divās kategorijās: neasociatīvie sārmu uzbriestošie biezinātāji (ASE) un asociatīvie sārmu uzbriestošie biezinātāji (HASE), kas ir anjonu biezinātāji. Neasociētais ASE ir poliakrilāta sārmu uzbriestoša emulsija. Asociatīvais HASE ir hidrofobiski modificēta poliakrilāta sārmu uzbriestoša emulsija.

3.3. Poliuretāna biezinātājs un hidrofobiski modificēts nepoliuretāna biezinātājs

Poliuretāna biezinātājs, ko dēvē par HEUR, ir hidrofobas grupas modificēts etoksilēts poliuretāna ūdenī šķīstošs polimērs, kas pieder pie nejonu asociatīvajiem biezinātājiem. HEUR sastāv no trim daļām: hidrofobas grupas, hidrofilas ķēdes un poliuretāna grupas. Hidrofobai grupai ir asociācijas loma un tā ir izšķirošais faktors biezināšanā, parasti oleilgrupa, oktadecilgrupa, dodecilfenilgrupa, nonilfenolgrupa utt. Hidrofilā ķēde var nodrošināt ķīmisko stabilitāti un viskozitātes stabilitāti, parasti tiek izmantoti poliēteri, piemēram, polioksietilēns un tā atvasinājumi. HEUR molekulāro ķēdi pagarina poliuretāna grupas, piemēram, IPDI, TDI un HMDI. Asociatīvo biezinātāju strukturālā iezīme ir tā, ka tos pārtrauc hidrofobas grupas. Tomēr dažu komerciāli pieejamu HEUR hidrofobo grupu aizvietošanas pakāpe abos galos ir zemāka par 0,9, un labākā ir tikai 1,7. Reakcijas apstākļi ir stingri jākontrolē, lai iegūtu poliuretāna biezinātāju ar šauru molekulmasas sadalījumu un stabilu veiktspēju. Lielākā daļa HEUR tiek sintezēti ar pakāpenisku polimerizāciju, tāpēc komerciāli pieejamie HEUR parasti ir plašu molekulmasu maisījumi.

Ričijs un līdzautori izmantoja fluorescējošu marķiera pirēna asociācijas biezinātāju (PAT, vidējā skaitliskā molekulmasa 30 000, vidējā masas molekulmasa 60 000), lai konstatētu, ka 0,02 % (svara) koncentrācijā Acrysol RM-825 un PAT micellu agregācijas pakāpe bija aptuveni 6. Asociācijas enerģija starp biezinātāju un lateksa daļiņu virsmu ir aptuveni 25 kJ/mol; katras PAT biezinātāja molekulas aizņemtā platība uz lateksa daļiņu virsmas ir aptuveni 13 nm2, kas ir aptuveni 14 reizes lielāka par Triton X-405 mitrinātāja aizņemto platību nekā 0,9 nm2. Asociatīvie poliuretāna biezinātāji, piemēram, RM-2020NPR, DSX 1550 utt.

Plašu uzmanību ir piesaistījusi videi draudzīgu asociatīvo poliuretāna biezinātāju izstrāde. Piemēram, BYK-425 ir ar urīnvielu modificēts poliuretāna biezinātājs bez GOS un APEO. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 un 3060 ir asociatīvs poliuretāna biezinātājs bez GOS un APEO.

Papildus iepriekš aprakstītajiem lineārajiem asociatīvajiem poliuretāna biezinātājiem pastāv arī ķemmes formas asociatīvie poliuretāna biezinātāji. Tā sauktais ķemmes asociācijas poliuretāna biezinātājs nozīmē, ka katras biezinātāja molekulas vidū ir piekārta hidrofoba grupa. Tādi biezinātāji kā SCT-200 un SCT-275 utt.

Hidrofobiski modificētais aminoplasta biezinātājs (hidrofobiski modificēts etoksilēts aminoplasta biezinātājs — HEAT) pārveido īpašos aminosveķus četrās slēgtās hidrofobās grupās, taču šo četru reakcijas vietu reaģētspēja ir atšķirīga. Parastā hidrofobo grupu pievienošanā ir tikai divas bloķētas hidrofobas grupas, tāpēc sintētiskais hidrofobiski modificētais aminos biezinātājs daudz neatšķiras no HEUR, piemēram, Optiflo H 500. Ja pievieno vairāk hidrofobu grupu, piemēram, līdz 8%, reakcijas apstākļus var pielāgot, lai iegūtu aminos biezinātājus ar vairākām bloķētām hidrofobām grupām. Protams, tas ir arī ķemmes biezinātājs. Šis hidrofobiski modificētais aminos biezinātājs var novērst krāsas viskozitātes samazināšanos, pievienojot lielu daudzumu virsmaktīvo vielu un glikola šķīdinātāju, pievienojot krāsu saskaņošanu. Iemesls ir tāds, ka spēcīgas hidrofobās grupas var novērst desorbciju, un vairākām hidrofobām grupām ir spēcīga saistība. Šādi biezinātāji ir Optiflo TVS.

Hidrofobiski modificēts poliētera biezinātājs (HMPE). Hidrofobiski modificēta poliētera biezinātāja veiktspēja ir līdzīga HEUR, un produkti ietver Hercules Aquaflow NLS200, NLS210 un NHS300.

Tā sabiezināšanas mehānisms ir gan ūdeņraža saišu, gan gala grupu asociācijas efekts. Salīdzinot ar parastajiem biezinātājiem, tam ir labākas īpašības pret nosēšanos un noliekšanos. Atkarībā no gala grupu polaritātes modificētos poliurīnvielas biezinātājus var iedalīt trīs veidos: zemas polaritātes poliurīnvielas biezinātāji, vidējas polaritātes poliurīnvielas biezinātāji un augstas polaritātes poliurīnvielas biezinātāji. Pirmie divi tiek izmantoti uz šķīdinātāju bāzes veidotu pārklājumu sabiezināšanai, savukārt augstas polaritātes poliurīnvielas biezinātājus var izmantot gan uz šķīdinātāju bāzes veidotiem pārklājumiem ar augstu polaritāti, gan uz ūdens bāzes veidotiem pārklājumiem. Komerciāli pieejamie zemas polaritātes, vidējas polaritātes un augstas polaritātes poliurīnvielas biezinātāju produkti ir attiecīgi BYK-411, BYK-410 un BYK-420.

Modificēta poliamīda vaska suspensija ir reoloģiska piedeva, kas tiek sintezēta, ievadot amīda vaska molekulārajā ķēdē hidrofilas grupas, piemēram, PEG. Pašlaik daži zīmoli tiek importēti un galvenokārt tiek izmantoti, lai pielāgotu sistēmas tiksotropiju un uzlabotu anti-tiksotropiju. Pretnodiluma īpašības.