Sammendrag:
1. Fukt- og dispergeringsmiddel
2. Skumdemper
3. Fortykningsmiddel
4. Filmdannende tilsetningsstoffer
5. Antikorrosjons-, mugg- og algemiddel
6. Andre tilsetningsstoffer
1 Fukt- og dispergeringsmiddel:
Vannbaserte belegg bruker vann som løsemiddel eller dispersjonsmedium, og vann har en høy dielektrisk konstant, så vannbaserte belegg stabiliseres hovedsakelig av elektrostatisk frastøting når det elektriske dobbeltlaget overlapper hverandre. I tillegg er det i det vannbaserte beleggsystemet ofte polymerer og ikke-ioniske overflateaktive stoffer som adsorberes på overflaten av pigmentfyllstoffet, og danner sterisk hindring og stabiliserer dispersjonen. Derfor oppnår vannbaserte malinger og emulsjoner stabile resultater gjennom den kombinerte virkningen av elektrostatisk frastøting og sterisk hindring. Ulempen er dårlig elektrolyttmotstand, spesielt for dyre elektrolytter.
1.1 Fuktemiddel
Fuktemidler for vannbaserte belegg er delt inn i anioniske og ikke-ioniske.
Kombinasjonen av fuktemiddel og dispergeringsmiddel kan oppnå ideelle resultater. Mengden fuktemiddel er vanligvis noen få promille. Den negative effekten er skumming og reduksjon av vannmotstanden til beleggfilmen.
En av utviklingstrendene innen fuktemidler er å gradvis erstatte fuktemidler i form av polyoksyetylenalkyl (benzen)fenoleter (APEO eller APE), fordi det fører til reduksjon av mannlige hormoner hos rotter og forstyrrer det endokrine systemet. Polyoksyetylenalkyl (benzen)fenoletere er mye brukt som emulgatorer under emulsjonspolymerisasjon.
Tvillingsurfaktanter er også en ny utvikling. Det er to amfifile molekyler som er koblet sammen av en avstandsstykke. Det mest bemerkelsesverdige trekket ved tvillingcelle-surfaktanter er at den kritiske micellekonsentrasjonen (CMC) er mer enn en størrelsesorden lavere enn for deres "enkeltcellede" overflateaktive stoffer, etterfulgt av høy effektivitet. Som TEGO Twin 4000 er det et tvillingcellet siloksan-surfaktant, og har ustabile skum- og skumdempende egenskaper.
Air Products har utviklet Gemini-surfaktanter. Tradisjonelle overflateaktive stoffer har en hydrofob hale og et hydrofilt hode, men dette nye overflateaktive stoffet har to hydrofile grupper og to eller tre hydrofobe grupper, og er et multifunksjonelt overflateaktivt stoff, kjent som acetylenglykoler, produkter som EnviroGem AD01.
1.2 Dispergeringsmiddel
Dispergeringsmidler for lateksmaling er delt inn i fire kategorier: fosfatdispergeringsmidler, polysyrehomopolymerdispergeringsmidler, polysyrekopolymerdispergeringsmidler og andre dispergeringsmidler.
De mest brukte fosfatdispergeringsmidlene er polyfosfater, som natriumheksametafosfat, natriumpolyfosfat (Calgon N, produkt fra BK Giulini Chemical Company i Tyskland), kaliumtripolyfosfat (KTPP) og tetrakaliumpyrofosfat (TKPP). Virkningsmekanismen er å stabilisere elektrostatisk frastøting gjennom hydrogenbinding og kjemisk adsorpsjon. Fordelen er at doseringen er lav, omtrent 0,1 %, og den har en god dispergeringseffekt på uorganiske pigmenter og fyllstoffer. Men det finnes også mangler: For det første hydrolyseres polyfosfat lett, i tillegg til økning av pH-verdi og temperatur, noe som gir dårlig langtidslagringsstabilitet. Ufullstendig oppløsning i medium vil påvirke glansen til blank lateksmaling.
Fosfatesterdispergeringsmidler er blandinger av monoestere, diestere, restalkoholer og fosforsyre.
Fosfatesterdispergeringsmidler stabiliserer pigmentdispersjoner, inkludert reaktive pigmenter som sinkoksid. I blankmalingsformuleringer forbedrer det glans og rengjøringsevne. I motsetning til andre fuktende og dispergerende tilsetningsstoffer påvirker ikke tilsetning av fosfatesterdispergeringsmidler KU- og ICI-viskositeten til belegget.
Polysyre homopolymer dispergeringsmiddel, som Tamol 1254 og Tamol 850, Tamol 850 er en homopolymer av metakrylsyre. Polysyre kopolymer dispergeringsmiddel, som Orotan 731A, som er en kopolymer av diisobutylen og maleinsyre. Egenskapene til disse to typene dispergeringsmidler er at de produserer sterk adsorpsjon eller forankring på overflaten av pigmenter og fyllstoffer, har lengre molekylkjeder for å danne sterisk hindring, og har vannløselighet i kjedeendene, og noen er supplert med elektrostatisk frastøting for å oppnå stabile resultater. For å gjøre dispergeringsmidlet med god dispergerbarhet, må molekylvekten kontrolleres strengt. Hvis molekylvekten er for liten, vil det være utilstrekkelig sterisk hindring; hvis molekylvekten er for stor, vil flokkulering oppstå. For polyakrylatdispergeringsmidler kan den beste dispergeringseffekten oppnås hvis polymerisasjonsgraden er 12-18.
Andre typer dispergeringsmidler, som AMP-95, har det kjemiske navnet 2-amino-2-metyl-1-propanol. Aminogruppen er adsorbert på overflaten av de uorganiske partiklene, og hydroksylgruppen strekker seg til vannet, som spiller en stabiliserende rolle gjennom sterisk hindring. På grunn av sin lille størrelse er sterisk hindring begrenset. AMP-95 er hovedsakelig en pH-regulator.
I de senere årene har forskningen på dispergeringsmidler overvunnet problemet med flokkulering forårsaket av høy molekylvekt, og utviklingen av høy molekylvekt er en av trendene. For eksempel er det høymolekylære dispergeringsmiddelet EFKA-4580 produsert ved emulsjonspolymerisasjon spesielt utviklet for vannbaserte industrielle belegg, egnet for dispersjon av organiske og uorganiske pigmenter, og har god vannbestandighet.
Aminogrupper har god affinitet for mange pigmenter gjennom syre-base- eller hydrogenbindinger. Blokk-kopolymer-dispergeringsmiddelet med aminoakrylsyre som forankringsgruppe har blitt viet oppmerksomhet.
Dispergeringsmiddel med dimetylaminoetylmetakrylat som forankringsgruppe
Tego Dispers 655 fukte- og dispergeringsadditiv brukes i vannbaserte bilmalinger, ikke bare for å orientere pigmentene, men også for å forhindre at aluminiumpulveret reagerer med vann.
På grunn av miljøhensyn har det blitt utviklet biologisk nedbrytbare fukte- og dispergeringsmidler, som EnviroGem AE-serien med to celler, som er lavskummende fukte- og dispergeringsmidler.
2 skumdempere:
Det finnes mange typer tradisjonelle vannbaserte malingsskumdempere, som vanligvis deles inn i tre kategorier: mineraloljeskumdempere, polysiloksanskumdempere og andre skumdempere.
Mineraloljeskumdempere brukes ofte, hovedsakelig i matte og halvblanke lateksmalinger.
Polysiloksan-skumdempere har lav overflatespenning, sterke skumdempende og skumdempende egenskaper, og påvirker ikke glansen, men ved feil bruk vil de forårsake defekter som krymping av beleggfilmen og dårlig overmalbarhet.
Tradisjonelle vannbaserte skumdempere for maling er inkompatible med vannfasen for å oppnå formålet med skumdemping, så det er lett å produsere overflatefeil i beleggfilmen.
I de senere årene har skumdempere på molekylært nivå blitt utviklet.
Dette skumdempende middelet er en polymer som dannes ved direkte poding av skumdempende aktive stoffer på bærerstoffet. Polymerens molekylkjede har en fuktende hydroksylgruppe, det skumdempende aktive stoffet er fordelt rundt molekylet, det aktive stoffet aggregerer ikke lett, og kompatibiliteten med beleggsystemet er god. Slike skumdempende midler på molekylnivå inkluderer mineraloljer – FoamStar A10-serien, silisiumholdige – FoamStar A30-serien, og ikke-silisium-, ikke-oljepolymerer – FoamStar MF-serien.
Det er også rapportert at dette skumdempermiddelet på molekylært nivå bruker superpodede stjernepolymerer som inkompatible overflateaktive stoffer, og har oppnådd gode resultater i vannbaserte beleggapplikasjoner. Air Products skumdempermiddel på molekylært nivå, rapportert av Stout et al., er et acetylenglykolbasert skumkontrollmiddel og skumdemper med både fukteegenskaper, slik som Surfynol MD 20 og Surfynol DF 37.
I tillegg, for å møte behovene for å produsere null-VOC-belegg, finnes det også VOC-frie skumdempere, som Agitan 315, Agitan E 255, etc.
3 fortykningsmidler:
Det finnes mange typer fortykningsmidler, og de vanligste som brukes for tiden er celluloseeter og dets derivater, assosiative alkalisvellbare fortykningsmidler (HASE) og polyuretanfortykningsmidler (HEUR).
3.1. Celluloseeter og dens derivater
Hydroksyetylcellulose (HEC) ble først produsert industrielt av Union Carbide Company i 1932, og har en historie på over 70 år. For tiden inkluderer fortykningsmidler av celluloseeter og dets derivater hovedsakelig hydroksyetylcellulose (HEC), metylhydroksyetylcellulose (MHEC), etylhydroksyetylcellulose (EHEC), metylhydroksypropylbasecellulose (MHPC), metylcellulose (MC) og xantangummi, etc., disse er ikke-ioniske fortykningsmidler, og tilhører også ikke-assosierte vannfasefortykningsmidler. Blant dem er HEC det mest brukte i lateksmaling.
Hydrofobisk modifisert cellulose (HMHEC) introduserer en liten mengde langkjedede hydrofobe alkylgrupper på den hydrofile ryggraden i cellulose for å bli et assosiativt fortykningsmiddel, slik som Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Dens fortykningseffekt er sammenlignbar med celluloseeterfortykningsmidler med mye større molekylvekt. Det forbedrer viskositeten og utjevningen av ICI, og reduserer overflatespenningen, slik at overflatespenningen til HEC er omtrent 67 mN/m, og overflatespenningen til HMHEC er 55–65 mN/m.
3.2 Alkalisk svellbart fortykningsmiddel
Alkalisk svellbare fortykningsmidler er delt inn i to kategorier: ikke-assosiative alkalisk svellbare fortykningsmidler (ASE) og assosiative alkalisk svellbare fortykningsmidler (HASE), som er anioniske fortykningsmidler. Ikke-assosiert ASE er en polyakrylat-alkalisk svellende emulsjon. Assosiativ HASE er en hydrofobisk modifisert polyakrylat-alkalisk svellende emulsjon.
3.3. Polyuretanfortykningsmiddel og hydrofobisk modifisert ikke-polyuretanfortykningsmiddel
Polyuretanfortykningsmiddel, referert til som HEUR, er en hydrofob gruppemodifisert etoksylert polyuretan vannløselig polymer, som tilhører ikke-ionisk assosiativt fortykningsmiddel. HEUR består av tre deler: hydrofob gruppe, hydrofil kjede og polyuretangruppe. Den hydrofobe gruppen spiller en assosiasjonsrolle og er den avgjørende faktoren for fortykning, vanligvis oleyl, oktadecyl, dodecylfenyl, nonylfenol, etc. Den hydrofile kjeden kan gi kjemisk stabilitet og viskositetsstabilitet, og vanlige polyetere, som polyoksyetylen og dets derivater, er polyetere som brukes. Molekylkjeden til HEUR er forlenget med polyuretangrupper, som IPDI, TDI og HMDI. Det strukturelle trekket ved assosiative fortykningsmidler er at de avsluttes med hydrofobe grupper. Imidlertid er substitusjonsgraden av hydrofobe grupper i begge ender av noen kommersielt tilgjengelige HEUR-er lavere enn 0,9, og det beste er bare 1,7. Reaksjonsbetingelsene bør kontrolleres strengt for å oppnå et polyuretanfortykningsmiddel med en smal molekylvektfordeling og stabil ytelse. De fleste HEUR-er syntetiseres ved trinnvis polymerisering, så kommersielt tilgjengelige HEUR-er er vanligvis blandinger med brede molekylvekter.
Richey et al. brukte fluorescerende sporstoffpyrenassosiasjonsfortykningsmiddel (PAT, tallgjennomsnittlig molekylvekt 30 000, vektgjennomsnittlig molekylvekt 60 000) for å finne at ved en konsentrasjon på 0,02 % (vekt) var micellens aggregeringsgrad av Acrysol RM-825 og PAT omtrent 6. Assosiasjonsenergien mellom fortykningsmiddelet og overflaten av latekspartiklene er omtrent 25 kJ/mol; arealet som opptas av hvert PAT-fortykningsmiddelmolekyl på overflaten av latekspartiklene er omtrent 13 nm², som er omtrent arealet som opptas av Triton X-405 fuktemiddel, 14 ganger så stort som 0,9 nm². Assosiativt polyuretanfortykningsmiddel som RM-2020NPR, DSX 1550, etc.
Utviklingen av miljøvennlige assosiative polyuretanfortykningsmidler har fått bred oppmerksomhet. For eksempel er BYK-425 et VOC- og APEO-fritt ureamodifisert polyuretanfortykningsmiddel. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 og 3060 er et assosiativt polyuretanfortykningsmiddel uten VOC og APEO.
I tillegg til de lineære assosiative polyuretanfortykningsmidlene beskrevet ovenfor, finnes det også kamlignende assosiative polyuretanfortykningsmidler. Det såkalte kamassosierte polyuretanfortykningsmidlet betyr at det er en vedhengende hydrofob gruppe i midten av hvert fortykningsmiddelmolekyl. Slike fortykningsmidler som SCT-200 og SCT-275 osv.
Det hydrofobt modifiserte aminoplastfortykningsmiddelet (hydrofobt modifisert etoksylert aminoplastfortykningsmiddel – HEAT) omdanner den spesielle aminoharpiksen til fire kappede hydrofobe grupper, men reaktiviteten til disse fire reaksjonsstedene er forskjellig. Ved normal tilsetning av hydrofobe grupper er det bare to blokkerte hydrofobe grupper, så det syntetiske hydrofobe modifiserte aminofortykningsmiddelet er ikke mye forskjellig fra HEUR, som for eksempel Optiflo H 500. Hvis flere hydrofobe grupper tilsettes, for eksempel opptil 8 %, kan reaksjonsbetingelsene justeres for å produsere aminofortykningsmidler med flere blokkerte hydrofobe grupper. Dette er selvfølgelig også et kamfortykningsmiddel. Dette hydrofobe modifiserte aminofortykningsmiddelet kan forhindre at malingens viskositet synker på grunn av tilsetning av en stor mengde overflateaktive stoffer og glykolløsningsmidler når fargetilpasning tilsettes. Årsaken er at sterke hydrofobe grupper kan forhindre desorpsjon, og flere hydrofobe grupper har en sterk assosiasjon. Slike fortykningsmidler som Optiflo TVS.
Hydrofobt modifisert polyeterfortykningsmiddel (HMPE) Ytelsen til hydrofobt modifisert polyeterfortykningsmiddel er lik HEUR, og produktene inkluderer Aquaflow NLS200, NLS210 og NHS300 fra Hercules.
Dens fortykningsmekanisme er effekten av både hydrogenbinding og assosiasjon av endegrupper. Sammenlignet med vanlige fortykningsmidler har den bedre anti-settling og anti-sig egenskaper. I henhold til de forskjellige polaritetene til endegruppene kan modifiserte polyurea-fortykningsmidler deles inn i tre typer: polyurea-fortykningsmidler med lav polaritet, polyurea-fortykningsmidler med middels polaritet og polyurea-fortykningsmidler med høy polaritet. De to første brukes til å fortykke løsemiddelbaserte belegg, mens polyurea-fortykningsmidler med høy polaritet kan brukes til både løsemiddelbaserte belegg med høy polaritet og vannbaserte belegg. Kommersielle produkter med polyurea-fortykningsmidler med lav polaritet, middels polaritet og høy polaritet er henholdsvis BYK-411, BYK-410 og BYK-420.
Modifisert polyamidvoksoppslemming er et reologisk tilsetningsstoff syntetisert ved å introdusere hydrofile grupper som PEG i molekylkjeden til amidvoks. For tiden importeres noen merker og brukes hovedsakelig til å justere systemets tiksotropi og forbedre anti-tiksotropien. Anti-sig ytelse.
Publisert: 22. november 2022