Ringkasan:
1. Agen pembasahan dan penyebaran
2. Penyahbuih
3. Pemekat
4. Bahan tambahan pembentuk filem
5. Ejen anti-karat, anti-cendawan dan anti-alga
6. Bahan tambahan lain
1 Agen pembasahan dan penyebaran:
Salutan berasaskan air menggunakan air sebagai pelarut atau medium penyebaran, dan air mempunyai pemalar dielektrik yang besar, jadi salutan berasaskan air terutamanya distabilkan oleh tolakan elektrostatik apabila lapisan berganda elektrik bertindih. Di samping itu, dalam sistem salutan berasaskan air, selalunya terdapat polimer dan surfaktan bukan ionik, yang terserap pada permukaan pengisi pigmen, membentuk halangan sterik dan menstabilkan penyebaran. Oleh itu, cat dan emulsi berasaskan air mencapai hasil yang stabil melalui tindakan bersama tolakan elektrostatik dan halangan sterik. Kelemahannya ialah rintangan elektrolit yang lemah, terutamanya untuk elektrolit berharga tinggi.
1.1 Agen pembasahan
Agen pembasah untuk salutan bawaan air dibahagikan kepada anionik dan nonionik.
Gabungan agen pembasah dan agen penyebaran boleh mencapai hasil yang ideal. Jumlah agen pembasah biasanya beberapa per seribu. Kesan negatifnya ialah pembuih dan mengurangkan rintangan air pada filem salutan.
Salah satu trend perkembangan agen pembasah adalah untuk menggantikan agen pembasah polioksietilena alkil (benzena) fenol eter (APEO atau APE) secara beransur-ansur, kerana ia membawa kepada pengurangan hormon lelaki dalam tikus dan mengganggu endokrin. Polioksietilena alkil (benzena) fenol eter digunakan secara meluas sebagai pengemulsi semasa pempolimeran emulsi.
Surfaktan berkembar juga merupakan perkembangan baharu. Ia merupakan dua molekul amfifilik yang dihubungkan oleh spacer. Ciri paling ketara bagi surfaktan sel berkembar ialah kepekatan misel kritikal (CMC) adalah lebih daripada satu peringkat magnitud yang lebih rendah daripada surfaktan "sel tunggal" mereka, diikuti dengan kecekapan yang tinggi. Seperti TEGO Twin 4000, ia merupakan surfaktan siloksana sel berkembar dan mempunyai sifat buih dan penyahbuih yang tidak stabil.
Air Products telah membangunkan surfaktan Gemini. Surfaktan tradisional mempunyai ekor hidrofobik dan kepala hidrofilik, tetapi surfaktan baharu ini mempunyai dua kumpulan hidrofilik dan dua atau tiga kumpulan hidrofobik, yang merupakan surfaktan pelbagai fungsi, yang dikenali sebagai asetilena glikol, produk seperti EnviroGem AD01.
1.2 Penyebar
Bahan penyebar untuk cat lateks dibahagikan kepada empat kategori: penyebar fosfat, penyebar homopolimer poliasid, penyebar kopolimer poliasid dan penyebar lain.
Penyebar fosfat yang paling banyak digunakan ialah polifosfat, seperti natrium heksametafosfat, natrium polifosfat (Calgon N, produk Syarikat Kimia BK Giulini di Jerman), kalium tripolifosfat (KTPP) dan tetrakalium pirofosfat (TKPP). Mekanisme tindakannya adalah untuk menstabilkan tolakan elektrostatik melalui ikatan hidrogen dan penjerapan kimia. Kelebihannya ialah dosnya rendah, kira-kira 0.1%, dan ia mempunyai kesan penyebaran yang baik pada pigmen dan pengisi bukan organik. Tetapi terdapat juga kekurangan: satu, bersama-sama dengan peningkatan nilai pH dan suhu, polifosfat mudah dihidrolisis, menyebabkan kestabilan penyimpanan jangka panjang menjadi buruk; Pelarutan yang tidak lengkap dalam medium akan menjejaskan kilauan cat lateks berkilat.
Penyebar ester fosfat adalah campuran monoester, diester, alkohol sisa dan asid fosforik.
Penyebar ester fosfat menstabilkan penyebaran pigmen, termasuk pigmen reaktif seperti zink oksida. Dalam formulasi cat berkilat, ia meningkatkan kilauan dan kebolehbersihan. Tidak seperti bahan tambahan pembasahan dan penyebaran yang lain, penambahan penyebar ester fosfat tidak menjejaskan kelikatan KU dan ICI salutan.
Dispersan homopolimer poliasid, seperti Tamol 1254 dan Tamol 850, Tamol 850 ialah homopolimer asid metakrilik. Dispersan kopolimer poliasid, seperti Orotan 731A, yang merupakan kopolimer diisobutilena dan asid maleik. Ciri-ciri kedua-dua jenis dispersan ini ialah ia menghasilkan penjerapan atau penambatan yang kuat pada permukaan pigmen dan pengisi, mempunyai rantai molekul yang lebih panjang untuk membentuk halangan sterik, dan mempunyai keterlarutan air pada hujung rantai, dan ada yang ditambah dengan tolakan elektrostatik untuk mencapai hasil yang stabil. Untuk menjadikan dispersan mempunyai kebolehcernaan yang baik, berat molekul mesti dikawal ketat. Jika berat molekul terlalu kecil, halangan sterik tidak akan mencukupi; jika berat molekul terlalu besar, penggumpalan akan berlaku. Untuk dispersan poliakrilat, kesan penyebaran terbaik boleh dicapai jika tahap pempolimeran ialah 12-18.
Jenis-jenis dispersan lain, seperti AMP-95, mempunyai nama kimia 2-amino-2-metil-1-propanol. Kumpulan amino terserap pada permukaan zarah bukan organik, dan kumpulan hidroksil meluas ke air, yang memainkan peranan penstabilan melalui halangan sterik. Disebabkan saiznya yang kecil, halangan sterik adalah terhad. AMP-95 terutamanya merupakan pengawal selia pH.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kajian mengenai bahan penyebar telah mengatasi masalah penggumpalan yang disebabkan oleh berat molekul yang tinggi, dan perkembangan berat molekul yang tinggi adalah salah satu trendnya. Contohnya, bahan penyebar berat molekul tinggi EFKA-4580 yang dihasilkan melalui pempolimeran emulsi dibangunkan khas untuk salutan industri berasaskan air, sesuai untuk penyebaran pigmen organik dan bukan organik, dan mempunyai rintangan air yang baik.
Kumpulan amino mempunyai afiniti yang baik untuk banyak pigmen melalui ikatan asid-bes atau hidrogen. Dispersan kopolimer blok dengan asid aminoakrilik sebagai kumpulan penambat telah diberi perhatian.
Penyebar dengan dimetilaminoetil metakrilat sebagai kumpulan penambat
Bahan tambahan pembasahan dan penyebaran Tego Dispers 655 digunakan dalam cat automotif bawaan air bukan sahaja untuk mengorientasikan pigmen tetapi juga untuk mencegah serbuk aluminium daripada bertindak balas dengan air.
Disebabkan oleh kebimbangan alam sekitar, agen pembasahan dan penyebaran terbiodegradasi telah dibangunkan, seperti agen pembasahan dan penyebaran sel berkembar siri EnviroGem AE, yang merupakan agen pembasahan dan penyebaran berbuih rendah.
2 penyahbuih:
Terdapat banyak jenis penyahbuih cat berasaskan air tradisional, yang secara amnya dibahagikan kepada tiga kategori: penyahbuih minyak mineral, penyahbuih polisiloksana dan penyahbuih lain.
Penyahbuih minyak mineral biasanya digunakan, terutamanya dalam cat lateks rata dan separa berkilat.
Penyahbuih polisiloksana mempunyai tegangan permukaan yang rendah, keupayaan penyahbuih dan antibuih yang kuat, dan tidak menjejaskan kilauan, tetapi apabila digunakan secara tidak betul, ia akan menyebabkan kecacatan seperti pengecutan filem salutan dan kebolehsalutan semula yang lemah.
Penyahbuih cat berasaskan air tradisional tidak serasi dengan fasa air untuk mencapai tujuan penyahbuih, jadi mudah untuk menghasilkan kecacatan permukaan dalam filem salutan.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penyahbuih peringkat molekul telah dibangunkan.
Agen antibuih ini merupakan polimer yang dibentuk dengan mencantumkan bahan aktif antibuih secara langsung pada bahan pembawa. Rantai molekul polimer mempunyai kumpulan hidroksil pembasahan, bahan aktif penyahbuih diagihkan di sekeliling molekul, bahan aktif tidak mudah diagregatkan, dan keserasian dengan sistem salutan adalah baik. Penyahbuih peringkat molekul sedemikian termasuk minyak mineral — siri FoamStar A10, siri FoamStar A30 yang mengandungi silikon, dan polimer bukan silikon, bukan minyak — siri FoamStar MF.
Juga dilaporkan bahawa penyahbuih peringkat molekul ini menggunakan polimer bintang super-cantuman sebagai surfaktan yang tidak serasi dan telah mencapai keputusan yang baik dalam aplikasi salutan berasaskan air. Penyahbuih gred molekul Air Products yang dilaporkan oleh Stout et al. ialah agen kawalan dan penyahbuih buih berasaskan asetilena glikol dengan kedua-dua sifat pembasahan, seperti Surfynol MD 20 dan Surfynol DF 37.
Di samping itu, bagi memenuhi keperluan penghasilan salutan sifar-VOC, terdapat juga penyahbuih bebas VOC, seperti Agitan 315, Agitan E 255, dan sebagainya.
3 Pemekat:
Terdapat banyak jenis pemekat, yang biasa digunakan pada masa ini ialah pemekat selulosa eter dan terbitannya, pemekat alkali-boleh kembang asosiatif (HASE) dan pemekat poliuretana (HEUR).
3.1. Eter selulosa dan terbitannya
Hidroksietil selulosa (HEC) pertama kali dihasilkan secara perindustrian oleh Union Carbide Company pada tahun 1932, dan mempunyai sejarah lebih daripada 70 tahun. Pada masa ini, pemekat selulosa eter dan terbitannya terutamanya termasuk hidroksietil selulosa (HEC), metil hidroksietil selulosa (MHEC), etil hidroksietil selulosa (EHEC), metil hidroksipropil selulosa asas (MHPC), metil selulosa (MC) dan gam xanthan, dan sebagainya. Ini adalah pemekat bukan ionik, dan juga tergolong dalam pemekat fasa air yang tidak berkaitan. Antaranya, HEC adalah yang paling biasa digunakan dalam cat lateks.
Selulosa yang diubah suai secara hidrofobik (HMHEC) memperkenalkan sejumlah kecil kumpulan alkil hidrofobik rantai panjang pada tulang belakang hidrofilik selulosa untuk menjadi pemekat bersekutu, seperti Natrosol Plus Gred 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Kesan pemekatannya setanding dengan pemekat eter selulosa dengan berat molekul yang jauh lebih besar. Ia meningkatkan kelikatan dan perataan ICI, dan mengurangkan tegangan permukaan, seperti tegangan permukaan HEC adalah kira-kira 67mN/m, dan tegangan permukaan HMHEC adalah 55-65mN/m.
3.2 Pemekat yang boleh mengembang alkali
Pemekat yang boleh mengembang alkali dibahagikan kepada dua kategori: pemekat yang boleh mengembang alkali tidak bersekutu (ASE) dan pemekat yang boleh mengembang alkali bersekutu (HASE), yang merupakan pemekat anionik. ASE tidak bersekutu ialah emulsi pengembang alkali poliakrilat. HASE bersekutu ialah emulsi pengembang alkali poliakrilat yang diubah suai secara hidrofobik.
3.3. Pemekat poliuretana dan pemekat bukan poliuretana yang diubah suai secara hidrofobik
Pemekat poliuretana, yang dirujuk sebagai HEUR, ialah polimer larut air poliuretana etoksilasi yang diubah suai kumpulan hidrofobik, yang tergolong dalam pemekat bersekutu bukan ionik. HEUR terdiri daripada tiga bahagian: kumpulan hidrofobik, rantai hidrofilik dan kumpulan poliuretana. Kumpulan hidrofobik memainkan peranan persatuan dan merupakan faktor penentu untuk pemekat, biasanya oleil, oktadesil, dodesilfenil, nonilfenol, dan sebagainya. Rantai hidrofilik boleh memberikan kestabilan kimia dan kestabilan kelikatan, yang biasa digunakan ialah polieter, seperti polioksietilena dan derivatifnya. Rantai molekul HEUR dilanjutkan oleh kumpulan poliuretana, seperti IPDI, TDI dan HMDI. Ciri struktur pemekat bersekutu ialah ia ditamatkan oleh kumpulan hidrofobik. Walau bagaimanapun, tahap penggantian kumpulan hidrofobik pada kedua-dua hujung beberapa HEUR yang tersedia secara komersial adalah lebih rendah daripada 0.9, dan yang terbaik hanya 1.7. Keadaan tindak balas harus dikawal ketat untuk mendapatkan pemekat poliuretana dengan taburan berat molekul yang sempit dan prestasi yang stabil. Kebanyakan HEUR disintesis melalui pempolimeran langkah demi langkah, jadi HEUR yang tersedia secara komersial biasanya merupakan campuran dengan berat molekul yang luas.
Richey et al. menggunakan pemekat persatuan pirena pengesan pendarfluor (PAT, bilangan berat molekul purata 30000, berat molekul purata 60000) untuk mendapati bahawa pada kepekatan 0.02% (berat), darjah pengagregatan misel Akrisol RM-825 dan PAT adalah kira-kira 6. Tenaga persatuan antara pemekat dan permukaan zarah lateks adalah kira-kira 25 KJ/mol; kawasan yang diduduki oleh setiap molekul pemekat PAT pada permukaan zarah lateks adalah kira-kira 13 nm2, iaitu kira-kira kawasan yang diduduki oleh agen pembasah Triton X-405 14 kali ganda daripada 0.9 nm2. Pemekat poliuretana bersekutu seperti RM-2020NPR, DSX 1550, dsb.
Pembangunan pemekat poliuretana bersekutu yang mesra alam telah mendapat perhatian meluas. Contohnya, BYK-425 ialah pemekat poliuretana yang diubah suai urea bebas VOC dan APEO. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 dan 3060 ialah pemekat poliuretana bersekutu tanpa VOC dan APEO.
Selain pemekat poliuretana bersekutu linear yang diterangkan di atas, terdapat juga pemekat poliuretana bersekutu seperti sikat. Apa yang dipanggil pemekat poliuretana bersekutu sikat bermaksud terdapat kumpulan hidrofobik loket di tengah-tengah setiap molekul pemekat. Pemekat seperti SCT-200 dan SCT-275 dan sebagainya.
Pemekat aminoplas yang diubah suai secara hidrofobik (pemekat aminoplas etoksilasi yang diubah suai secara hidrofobik—HEAT) mengubah resin amino khas kepada empat kumpulan hidrofobik yang tertutup, tetapi kereaktifan empat tapak tindak balas ini adalah berbeza. Dalam penambahan biasa kumpulan hidrofobik, hanya terdapat dua kumpulan hidrofobik yang disekat, jadi pemekat amino yang diubah suai secara hidrofobik sintetik tidak jauh berbeza daripada HEUR, seperti Optiflo H 500. Jika lebih banyak kumpulan hidrofobik ditambah, seperti sehingga 8%, keadaan tindak balas boleh diselaraskan untuk menghasilkan pemekat amino dengan berbilang kumpulan hidrofobik yang disekat. Sudah tentu, ini juga merupakan pemekat sikat. Pemekat amino yang diubah suai secara hidrofobik ini boleh menghalang kelikatan cat daripada menurun disebabkan oleh penambahan sejumlah besar surfaktan dan pelarut glikol apabila padanan warna ditambah. Sebabnya ialah kumpulan hidrofobik yang kuat boleh menghalang desorpsi, dan berbilang kumpulan hidrofobik mempunyai perkaitan yang kuat. Pemekat seperti Optiflo TVS.
Pemekat polieter diubah suai hidrofobik (HMPE) Prestasi pemekat polieter diubah suai secara hidrofobik adalah serupa dengan HEUR, dan produknya termasuk Aquaflow NLS200, NLS210 dan NHS300 daripada Hercules.
Mekanisme penebalannya adalah kesan ikatan hidrogen dan persatuan kumpulan hujung. Berbanding dengan pemekat biasa, ia mempunyai sifat anti-mendap dan anti-kendur yang lebih baik. Mengikut kekutuban kumpulan hujung yang berbeza, pemekat poliurea yang diubah suai boleh dibahagikan kepada tiga jenis: pemekat poliurea kekutuban rendah, pemekat poliurea kekutuban sederhana dan pemekat poliurea kekutuban tinggi. Dua yang pertama digunakan untuk pemekat salutan berasaskan pelarut, manakala pemekat poliurea kekutuban tinggi boleh digunakan untuk salutan berasaskan pelarut kekutuban tinggi dan salutan berasaskan air. Produk komersial dengan pemekat poliurea kekutuban rendah, kekutuban sederhana dan kekutuban tinggi masing-masing ialah BYK-411, BYK-410 dan BYK-420.
Bubur lilin poliamida yang diubah suai ialah bahan tambahan reologi yang disintesis dengan memperkenalkan kumpulan hidrofilik seperti PEG ke dalam rantai molekul lilin amida. Pada masa ini, beberapa jenama diimport dan digunakan terutamanya untuk melaraskan tiksotropi sistem dan meningkatkan anti-tiksotropi. Prestasi anti-kendur.
Masa siaran: 22 Nov-2022