Тајните на адитивите за премази на база на вода

Резиме:

1. Средство за навлажнување и дисперзија

2. Средство за отстранување на пена

3. Згуснувач

4. Филмоформирачки адитиви

5. Средство против корозија, мувла и алги

6. Други адитиви

1 Средство за навлажнување и дисперзија:

Премазите на база на вода користат вода како растворувач или медиум за дисперзија, а водата има голема диелектрична константа, па затоа премазите на база на вода главно се стабилизираат со електростатско одбивање кога електричниот двоен слој се преклопува. Покрај тоа, во системот за премази на база на вода, често има полимери и нејонски сурфактанти, кои се адсорбираат на површината на пигментниот филер, формирајќи стерична пречка и стабилизирајќи ја дисперзијата. Затоа, боите и емулзиите на база на вода постигнуваат стабилни резултати преку заедничко дејство на електростатско одбивање и стерична пречка. Нивниот недостаток е слабата отпорност на електролити, особено за скапи електролити.

1.1 Средство за влажнење

Средствата за навлажнување за премази на база на вода се поделени на анјонски и нејонски.

Комбинацијата од средство за влажнење и средство за дисперзија може да постигне идеални резултати. Количината на средство за влажнење е генерално неколку промили. Нејзиниот негативен ефект е пенење и намалување на водоотпорноста на филмот за обложување.

Еден од трендовите во развојот на средствата за навлажнување е постепено да се заменат средствата за навлажнување со полиоксиетилен алкил (бензен) фенол етер (APEO или APE), бидејќи тоа доведува до намалување на машките хормони кај стаорците и се меша со ендокрините. Полиоксиетилен алкил (бензен) фенол етерите се широко користени како емулгатори за време на полимеризацијата на емулзијата.

Двојните сурфактанти се исто така нов развој. Тоа се два амфифилни молекули поврзани со растојание. Најзначајната карактеристика на двоклеточните сурфактанти е тоа што критичната концентрација на мицели (CMC) е повеќе од еден ред на големина помала од онаа на нивните „едноклеточни“ сурфактанти, проследено со висока ефикасност. Како што е TEGO Twin 4000, тоа е двоклеточен силоксан сурфактант и има нестабилни својства на пена и отстранување на пена.

„Ер Продактс“ разви сурфактанти „Џемини“. Традиционалните сурфактанти имаат хидрофобна опашка и хидрофилна глава, но овој нов сурфактант има две хидрофилни групи и две или три хидрофобни групи, што е мултифункционален сурфактант, познат како ацетилен гликоли, производи како што е EnviroGem AD01.

1.2 Дисперзант

Дисперзентите за латекс бои се поделени во четири категории: фосфатни дисперзенси, полиацидни хомополимерни дисперзенси, полиацидни кополимерни дисперзенси и други дисперзенси.

Најшироко користени фосфатни дисперзанти се полифосфатите, како што се натриум хексаметафосфат, натриум полифосфат (Calgon N, производ на BK Giulini Chemical Company во Германија), калиум триполифосфат (KTPP) и тетракалиум пирофосфат (TKPP). Механизмот на неговото дејство е да ја стабилизира електростатската репулзија преку водородни врски и хемиска адсорпција. Неговата предност е што дозата е ниска, околу 0,1%, и има добар ефект на дисперзија врз неорганските пигменти и полнила. Но, исто така, постојат недостатоци: едниот, заедно со зголемувањето на pH вредноста и температурата, полифосфатот лесно се хидролизира, предизвикува лоша стабилност при долгорочно складирање; нецелосното растворање во медиум ќе влијае на сјајот на сјајната латекс боја.

Дисперзентите на фосфатни естри се мешавини од моноестри, диестери, резидуални алкохоли и фосфорна киселина.

Дисперзентите на фосфатни естри ги стабилизираат дисперзиите на пигменти, вклучувајќи ги и реактивните пигменти како што е цинк оксидот. Во формулациите на сјајни бои, го подобруваат сјајот и можноста за чистење. За разлика од другите адитиви за навлажнување и дисперзија, додавањето на дисперзенти на фосфатни естри не влијае на вискозитетот KU и ICI на премазот.

Полиациден хомополимер дисперзант, како што се Tamol 1254 и Tamol 850, Tamol 850 е хомополимер на метакрилна киселина. Полиациден кополимер дисперзант, како што е Orotan 731A, кој е кополимер на диизобутилен и малеинска киселина. Карактеристиките на овие два вида дисперзанти се дека тие создаваат силна адсорпција или закотвување на површината на пигменти и полнила, имаат подолги молекуларни ланци за да формираат стерична пречка и имаат растворливост во вода на краевите на ланецот, а некои се дополнети со електростатско одбивање за да се постигнат стабилни резултати. За дисперзантот да има добра дисперзибилност, молекуларната тежина мора строго да се контролира. Ако молекуларната тежина е премногу мала, нема да има доволно стерична пречка; ако молекуларната тежина е преголема, ќе се појави флокулација. За полиакрилатните дисперзанти, најдобриот ефект на дисперзија може да се постигне ако степенот на полимеризација е 12-18.

Други видови дисперзанти, како што е AMP-95, имаат хемиско име 2-амино-2-метил-1-пропанол. Амино групата е адсорбирана на површината на неорганските честички, а хидроксилната група се протега до водата, која игра стабилизирачка улога преку стерична пречка. Поради својата мала големина, стерската пречка е ограничена. AMP-95 е главно регулатор на pH вредноста.

Во последниве години, истражувањата за дисперзанти го надминаа проблемот со флокулација предизвикана од висока молекуларна тежина, а развојот на високомолекуларни тежини е еден од трендовите. На пример, дисперзентот со висока молекуларна тежина EFKA-4580 произведен со емулзиска полимеризација е специјално развиен за индустриски премази на база на вода, погоден за дисперзија на органски и неоргански пигменти и има добра водоотпорност.

Амино групите имаат добар афинитет кон многу пигменти преку киселинско-базна или водородна врска. Обрнато е внимание на блок кополимерниот дисперзент со аминоакрилна киселина како група за прицврстување.

Дисперзант со диметиламиноетил метакрилат како група за прицврстување

Додатокот за навлажнување и дисперзија Tego Dispers 655 се користи во водени автомобилски бои не само за ориентирање на пигментите, туку и за спречување на реакцијата на алуминиумскиот прав со вода.

Поради еколошките проблеми, развиени се биоразградливи агенси за навлажнување и дисперзија, како што се агенсите за навлажнување и дисперзија со двојни ќелии од серијата EnviroGem AE, кои се агенси за навлажнување и дисперзија со ниска пена.

2 средство за отстранување на пена:

Постојат многу видови традиционални противпеначи на боја на база на вода, кои генерално се поделени во три категории: противпеначи на минерално масло, противпеначи на полисилоксан и други противпеначи.

Депеначите на минерално масло најчесто се користат, главно во рамни и полусјајни латекс бои.

Полисилоксанските противпеначи имаат низок површински напон, силни способности за отстранување на пена и против пена и не влијаат на сјајот, но кога се користат неправилно, ќе предизвикаат дефекти како што се собирање на премазната фолија и слаба можност за повторно премачкување.

Традиционалните средства за отстранување на пена од боја на база на вода се некомпатибилни со водената фаза за да се постигне целта на отстранување на пена, па затоа лесно е да се создадат површински дефекти на филмот за обложување.

Во последниве години, развиени се средства за депена на молекуларно ниво.

Ова средство против пенење е полимер формиран со директно накалемење на активни супстанции против пенење на супстанцијата-носач. Молекуларниот ланец на полимерот има хидроксилна група за влажнење, активната супстанција против пенење е распределена околу молекулата, активната супстанција не се агрегира лесно, а компатибилноста со системот за обложување е добра. Ваквите средства за пенење на молекуларно ниво вклучуваат минерални масла - серија FoamStar A10, силициумски масла - серија FoamStar A30 и полимери без силициум и без масло - серија FoamStar MF.

Исто така, е објавено дека овој средство за отстранување на пена на молекуларно ниво користи супер-калемени ѕвездени полимери како некомпатибилни сурфактанти и постигнал добри резултати во апликациите за премачкување на база на вода. Молекуларниот средство за отстранување на пена на Air Products, објавен од Stout et al., е средство за контрола на пена на база на ацетилен гликол и средство за отстранување на пена со својства на влажнење, како што се Surfynol MD 20 и Surfynol DF 37.

Дополнително, за да се задоволат потребите за производство на премази без VOC, постојат и средства за отстранување на пена без VOC, како што се Agitan 315, Agitan E 255 итн.

3 згуснувачи:

Постојат многу видови згуснувачи, а моментално најчесто се користат целулозен етер и неговите деривати, асоцијативни алкално-бабрести згуснувачи (HASE) и полиуретански згуснувачи (HEUR).

3.1. Целулозно етер и негови деривати

Хидроксиетил целулозата (HEC) за прв пат е произведена индустриски од страна на компанијата „Јунион Карбајд“ во 1932 година и има историја од повеќе од 70 години. Во моментов, згуснувачите на целулозен етер и неговите деривати главно вклучуваат хидроксиетил целулоза (HEC), метил хидроксиетил целулоза (MHEC), етил хидроксиетил целулоза (EHEC), метил хидроксипропил база целулоза (MHPC), метил целулоза (MC) и ксантанска гума итн., овие се нејонски згуснувачи, а исто така припаѓаат на згуснувачи во водена фаза кои не се поврзани. Меѓу нив, HEC е најчесто користен во латекс боите.

Хидрофобно модифицираната целулоза (HMHEC) воведува мала количина на хидрофобни алкилни групи со долг синџир на хидрофилниот ‘рбет на целулозата за да стане асоцијативен згуснувач, како што се Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Нејзиниот ефект на згуснување е споредлив со оној на згуснувачите на целулоза етер со многу поголема молекуларна тежина. Го подобрува вискозитетот и израмнувањето на ICI и го намалува површинскиот напон, како на пример површинскиот напон на HEC е околу 67mN/m, а површинскиот напон на HMHEC е 55-65mN/m.

3.2 Згуснувач што отекува со алкали

Алкално-барачките згуснувачи се поделени во две категории: неасоцијативни алкално-барачки згуснувачи (ASE) и асоцијативни алкално-барачки згуснувачи (HASE), кои се анјонски згуснувачи. Неасоцијативниот ASE е полиакрилатна алкална емулзија на барање. Асоцијативниот HASE е хидрофобно модифицирана полиакрилатна алкална емулзија на барање.

3.3. Полиуретански згуснувач и хидрофобно модифициран неполиуретански згуснувач

Полиуретанскиот згуснувач, познат како HEUR, е хидрофобна група-модифициран етоксилиран полиуретански полимер растворлив во вода, кој припаѓа на нејонските асоцијативни згуснувачи. HEUR е составен од три дела: хидрофобна група, хидрофилна низа и полиуретанска група. Хидрофобната група игра асоцијативна улога и е одлучувачки фактор за згуснување, обично олеил, октадецил, додецилфенил, нонилфенол итн. Хидрофилниот низ може да обезбеди хемиска стабилност и вискозитет, најчесто користени се полиетери, како што се полиоксиетилен и неговите деривати. Молекуларниот низа на HEUR е продолжен со полиуретански групи, како што се IPDI, TDI и HMDI. Структурната карактеристика на асоцијативните згуснувачи е тоа што тие се завршуваат со хидрофобни групи. Сепак, степенот на супституција на хидрофобните групи на двата краја на некои комерцијално достапни HEUR е помал од 0,9, а најдобриот е само 1,7. Условите на реакција треба строго да се контролираат за да се добие полиуретански згуснувач со тесна распределба на молекуларната тежина и стабилни перформанси. Повеќето HEUR се синтетизираат со постепена полимеризација, па затоа комерцијално достапните HEUR се генерално мешавини со широки молекуларни тежини.

Ричи и сор. користеле флуоресцентен трасерски згуснувач за асоцијација на пирен (PAT, бројна просечна молекуларна тежина 30000, тежинска просечна молекуларна тежина 60000) за да откријат дека при концентрација од 0,02% (тежински), степенот на мицелна агрегација на Acrysol RM-825 и PAT бил околу 6. Енергијата на асоцијација помеѓу згуснувачот и површината на латекс честичките е околу 25 KJ/mol; површината што ја зафаќа секоја молекула на згуснувач PAT на површината на латекс честичките е околу 13 nm2, што е приближно колку површината што ја зафаќа средството за навлажнување Triton X-405, 14 пати поголема од 0,9 nm2. Асоцијативен полиуретански згуснувач како што се RM-2020NPR, DSX 1550, итн.

Развојот на еколошки асоцијативни полиуретански згуснувачи доби широко внимание. На пример, BYK-425 е полиуретански згуснувач модифициран со уреа без VOC и APEO. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 и 3060 се асоцијативен полиуретански згуснувач без VOC и APEO.

Покрај линеарните асоцијативни полиуретански згуснувачи опишани погоре, постојат и чешелести асоцијативни полиуретански згуснувачи. Таканаречениот чешелест асоцијативен полиуретански згуснувач значи дека постои висечка хидрофобна група во средината на секој молекул на згуснувач. Згуснувачи како што се SCT-200 и SCT-275 итн.

Хидрофобно модифициран згуснувач на аминопласти (хидрофобно модифициран етоксилиран згуснувач на аминопласти - HEAT) ја менува специјалната амино смола во четири ограничени хидрофобни групи, но реактивноста на овие четири места на реакција е различна. При нормално додавање на хидрофобни групи, постојат само две блокирани хидрофобни групи, така што синтетичкиот хидрофобно модифициран амино згуснувач не се разликува многу од HEUR, како што е Optiflo H 500. Ако се додадат повеќе хидрофобни групи, како на пример до 8%, условите на реакцијата може да се прилагодат за да се произведат амино згуснувачи со повеќе блокирани хидрофобни групи. Се разбира, ова е исто така згуснувач во облик на чешел. Овој хидрофобен модифициран амино згуснувач може да спречи опаѓање на вискозитетот на бојата поради додавање на голема количина на сурфактанти и растворувачи на гликол кога се додава усогласување на боите. Причината е што силните хидрофобни групи можат да спречат десорпција, а повеќе хидрофобните групи имаат силна асоцијација. Згуснувачи како Optiflo TVS.

Хидрофобен модифициран полиетерски згуснувач (HMPE) Перформансите на хидрофобно модифициран полиетерски згуснувач се слични на HEUR, а производите вклучуваат Aquaflow NLS200, NLS210 и NHS300 од Hercules.

Неговиот механизам на згуснување е ефект и на водородни врски и на поврзување на крајните групи. Во споредба со вообичаените згуснувачи, има подобри својства против таложење и против спуштање. Според различните поларитети на крајните групи, модифицираните полиуреа згуснувачи можат да се поделат на три вида: полиуреа згуснувачи со ниска поларност, полиуреа згуснувачи со средна поларност и полиуреа згуснувачи со висока поларност. Првите две се користат за згуснување на премази на база на растворувач, додека полиуреа згуснувачите со висока поларност можат да се користат и за премази на база на растворувач со висока поларност и за премази на база на вода. Комерцијални производи со низок поларитет, среден поларитет и полиуреа згуснувачи со висока поларност се BYK-411, BYK-410 и BYK-420, соодветно.

Модифициран полиамид восочен восочен раствор е реолошки додаток синтетизиран со воведување на хидрофилни групи како што е PEG во молекуларниот ланец на амидниот восок. Во моментов, некои марки се увезуваат и главно се користат за прилагодување на тиксотропијата на системот и подобрување на анти-тиксотропијата. Перформанси против висење.