Sekretet e aditivëve për veshjet me bazë uji

Përmbledhje:

1. Agjent lagështues dhe shpërndarës

2. Kundërshkumës

3. Trashësues

4. Aditivë që formojnë film

5. Agjent kundër korrozionit, mykut dhe algave

6. Aditivë të tjerë

1 Agjent lagështues dhe shpërndarës:

Veshjet me bazë uji përdorin ujin si tretës ose medium dispersioni, dhe uji ka një konstante dielektrike të madhe, kështu që veshjet me bazë uji stabilizohen kryesisht nga shtytja elektrostatike kur shtresa e dyfishtë elektrike mbivendoset. Përveç kësaj, në sistemin e veshjes me bazë uji, shpesh ka polimere dhe surfaktantë jo-jonikë, të cilët adsorbohen në sipërfaqen e mbushësit të pigmentit, duke formuar pengesë sterike dhe duke stabilizuar dispersionin. Prandaj, bojërat dhe emulsionet me bazë uji arrijnë rezultate të qëndrueshme përmes veprimit të përbashkët të shtytjes elektrostatike dhe pengesës sterike. Disavantazhi i tij është rezistenca e dobët ndaj elektroliteve, veçanërisht për elektrolitet me çmim të lartë.

1.1 Agjent lagështues

Agjentët lagështues për veshjet e shpërndara në ujë ndahen në anionikë dhe jojonikë.

Kombinimi i agjentit lagështues dhe agjentit shpërndarës mund të arrijë rezultate ideale. Sasia e agjentit lagështues është përgjithësisht disa për mijë. Efekti i tij negativ është shkumëzimi dhe ulja e rezistencës së filmit të veshjes ndaj ujit.

Një nga tendencat e zhvillimit të agjentëve lagështues është zëvendësimi gradual i agjentëve lagështues të eterit të fenolit të polioksietilen alkilit (benzenit) (APEO ose APE), sepse kjo çon në uljen e hormoneve mashkullore tek minjtë dhe ndërhyn me sistemin endokrin. Eteret e fenolit të polioksietilen alkilit (benzenit) përdoren gjerësisht si emulsifikues gjatë polimerizimit të emulsionit.

Surfaktantët binjakë janë gjithashtu zhvillime të reja. Janë dy molekula amfifilike të lidhura nga një distancues. Karakteristika më e dukshme e surfaktantëve me dy qeliza është se përqendrimi kritik i miceleve (CMC) është më shumë se një rend madhësie më i ulët se ai i surfaktantëve të tyre "me një qelizë", i ndjekur nga efikasiteti i lartë. Ashtu si TEGO Twin 4000, është një surfaktant siloksan me dy qeliza dhe ka veti të paqëndrueshme shkumëzuese dhe kundër shkumëzimit.

Air Products ka zhvilluar surfaktantë Gemini. Surfaktantët tradicionalë kanë një bisht hidrofobik dhe një kokë hidrofile, por ky surfaktant i ri ka dy grupe hidrofile dhe dy ose tre grupe hidrofobike, i cili është një surfaktant shumëfunksional, i njohur si acetilen glikole, produkte të tilla si EnviroGem AD01.

1.2 Shpërndarës

Disperantët për bojën e lateksit ndahen në katër kategori: dispersantë fosfati, dispersantë homopolimerësh poliacidësh, dispersantë kopolimerësh poliacidësh dhe dispersantë të tjerë.

Dispersantët e fosfatit më të përdorur janë polifosfatet, të tilla si heksametafosfati i natriumit, polifosfati i natriumit (Calgon N, produkt i BK Giulini Chemical Company në Gjermani), tripolifosfati i kaliumit (KTPP) dhe pirofosfati tetrapotas (TKPP). Mekanizmi i veprimit të tij është të stabilizojë shtytjen elektrostatike përmes lidhjeve hidrogjenore dhe adsorbimit kimik. Avantazhi i tij është se doza është e ulët, rreth 0.1%, dhe ka një efekt të mirë shpërndarjeje në pigmentet dhe mbushësit inorganikë. Por ka edhe mangësi: njëra, së bashku me rritjen e vlerës së pH-it dhe temperaturës, polifosfati hidrolizohet lehtë, duke shkaktuar stabilitet të keq gjatë ruajtjes afatgjatë; Tretja jo e plotë në mjedis do të ndikojë në shkëlqimin e bojës së lateksit me shkëlqim.

Dispersantët e estereve të fosfatit janë përzierje të monoestereve, diestereve, alkooleve të mbetura dhe acidit fosforik.

Dispersantët e esterit të fosfatit stabilizojnë dispersionet e pigmenteve, duke përfshirë pigmentet reaktive si oksidi i zinkut. Në formulimet e bojërave me shkëlqim, përmirëson shkëlqimin dhe pastrimin. Ndryshe nga aditivët e tjerë lagështues dhe shpërndarës, shtimi i dispersantëve të esterit të fosfatit nuk ndikon në viskozitetin KU dhe ICI të veshjes.

Dispersanti homopolimer poliacid, siç janë Tamol 1254 dhe Tamol 850, Tamol 850 është një homopolimer i acidit metakrilik. Dispersanti kopolimer poliacid, siç është Orotan 731A, i cili është një kopolimer i diizobutilenit dhe acidit maleik. Karakteristikat e këtyre dy llojeve të dispersantëve janë se ato prodhojnë adsorbim ose ankorim të fortë në sipërfaqen e pigmenteve dhe mbushësve, kanë zinxhirë molekularë më të gjatë për të formuar pengesë sterike dhe kanë tretshmëri në ujë në skajet e zinxhirit, dhe disa plotësohen nga shtytja elektrostatike për të arritur rezultate të qëndrueshme. Që dispersanti të ketë disperzibilitet të mirë, pesha molekulare duhet të kontrollohet rreptësisht. Nëse pesha molekulare është shumë e vogël, nuk do të ketë pengesë sterike të mjaftueshme; nëse pesha molekulare është shumë e madhe, do të ndodhë flokulim. Për dispersantët poliakrilate, efekti më i mirë i dispersionit mund të arrihet nëse shkalla e polimerizimit është 12-18.

Lloje të tjera të dispersantëve, siç është AMP-95, kanë emrin kimik 2-amino-2-metil-1-propanol. Grupi amino adsorbohet në sipërfaqen e grimcave inorganike, dhe grupi hidroksil shtrihet në ujë, i cili luan një rol stabilizues përmes pengesës sterike. Për shkak të madhësisë së tij të vogël, pengesa sterike është e kufizuar. AMP-95 është kryesisht një rregullator i pH-it.

Në vitet e fundit, kërkimet mbi disperzantët kanë kapërcyer problemin e flokulimit të shkaktuar nga pesha e lartë molekulare, dhe zhvillimi i peshës së lartë molekulare është një nga trendet. Për shembull, disperzanti me peshë të lartë molekulare EFKA-4580 i prodhuar nga polimerizimi i emulsionit është zhvilluar posaçërisht për veshje industriale me bazë uji, i përshtatshëm për shpërndarjen e pigmenteve organike dhe inorganike, dhe ka rezistencë të mirë ndaj ujit.

Grupet amino kanë një afinitet të mirë për shumë pigmente nëpërmjet lidhjes acid-bazë ose hidrogjenore. I është kushtuar vëmendje dispersantit të kopolimerit bllok me acid aminoakrilik si grup ankorimi.

Dispersant me dimetilaminoetil metakrilat si grup ankorimi

Aditivi lagështues dhe shpërndarës Tego Dispers 655 përdoret në bojërat e automobilave të shpërndara në ujë jo vetëm për të orientuar pigmentet, por edhe për të parandaluar reagimin e pluhurit të aluminit me ujin.

Për shkak të shqetësimeve mjedisore, janë zhvilluar agjentë lagështues dhe shpërndarës biodegradues, të tillë si agjentët lagështues dhe shpërndarës me qeliza binjake të serisë EnviroGem AE, të cilët janë agjentë lagështues dhe shpërndarës me shkumë të ulët.

2 antishkumëzues:

Ekzistojnë shumë lloje të antishkumëzuesve tradicionalë të bojrave me bazë uji, të cilët përgjithësisht ndahen në tre kategori: antishkumëzues me vaj mineral, antishkumëzues me polisiloksan dhe antishkumëzues të tjerë.

Antishkumëzuesit me vaj mineral përdoren zakonisht, kryesisht në bojërat e lateksit të sheshta dhe gjysmë-shkëlqyese.

Deshkumëzuesit e polisiloksanit kanë tension të ulët sipërfaqësor, aftësi të forta kundër shkumëzimit dhe kundër shkumëzimit, dhe nuk ndikojnë në shkëlqim, por kur përdoren në mënyrë të papërshtatshme, ato do të shkaktojnë defekte të tilla si tkurrja e filmit të veshjes dhe riveshje e dobët.

Antishkumëzuesit tradicionalë të bojrave me bazë uji janë të papajtueshëm me fazën ujore për të arritur qëllimin e antishkumëzimit, kështu që është e lehtë të krijohen defekte sipërfaqësore në filmin e veshjes.

Në vitet e fundit, janë zhvilluar antishkumëzues në nivel molekular.

Ky agjent kundër shkumëzimit është një polimer i formuar duke shartuar drejtpërdrejt substancat aktive kundër shkumëzimit në substancën bartëse. Zinxhiri molekular i polimerit ka një grup hidroksil lagës, substanca aktive kundër shkumëzimit shpërndahet rreth molekulës, substanca aktive nuk grumbullohet lehtë dhe përputhshmëria me sistemin e veshjes është e mirë. Të tillë kundër shkumëzimit në nivel molekular përfshijnë vajra minerale - seria FoamStar A10, që përmbajnë silikon - seria FoamStar A30, dhe polimere jo-silikoni, jo-vaji - seria FoamStar MF.

Gjithashtu raportohet se ky anti-shkumëzues në nivel molekular përdor polimere yllore të super-shartuara si surfaktantë të papajtueshëm dhe ka arritur rezultate të mira në aplikimet e veshjes me bazë uji. Anti-shkumëzuesi i gradës molekulare Air Products i raportuar nga Stout et al. është një agjent kontrollues shkume dhe anti-shkumëzues me bazë acetilen glikol me të dyja vetitë lagështuese, siç janë Surfynol MD 20 dhe Surfynol DF 37.

Përveç kësaj, për të përmbushur nevojat e prodhimit të veshjeve pa VOC, ekzistojnë edhe antishkumëzues pa VOC, siç janë Agitan 315, Agitan E 255, etj.

3 Trashësues:

Ekzistojnë shumë lloje trashësuesish, aktualisht të përdorur zakonisht janë eteri i celulozës dhe derivatet e tij, trashësuesit e bymueshëm me alkali asociativ (HASE) dhe trashësuesit e poliuretanit (HEUR).

3.1. Eteri i celulozës dhe derivatet e tij

Hidroksietilceluloza (HEC) u prodhua për herë të parë industrialisht nga Union Carbide Company në vitin 1932 dhe ka një histori prej më shumë se 70 vitesh. Aktualisht, trashësuesit e eterit të celulozës dhe derivateve të saj përfshijnë kryesisht hidroksietilcelulozën (HEC), metil hidroksietilcelulozën (MHEC), etil hidroksietilcelulozën (EHEC), metil hidroksipropilcelulozën (MHPC), metilcelulozën (MC) dhe gomën ksantane, etj., këto janë trashësues jo-jonikë dhe gjithashtu i përkasin trashësuesve të fazës ujore jo të shoqëruar. Midis tyre, HEC është më i përdoruri në bojërat e lateksit.

Celuloza e modifikuar hidrofobisht (HMHEC) fut një sasi të vogël të grupeve alkil hidrofobike me zinxhir të gjatë në shtyllën kurrizore hidrofile të celulozës për t'u bërë një trashësues asociativ, siç janë Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Efekti i saj i trashjes është i krahasueshëm me atë të trashësuesve të eterit të celulozës me peshë molekulare shumë më të madhe. Përmirëson viskozitetin dhe nivelimin e ICI-së, dhe zvogëlon tensionin sipërfaqësor, siç është tensioni sipërfaqësor i HEC-së që është rreth 67mN/m, dhe tensioni sipërfaqësor i HMHEC-së është 55-65mN/m.

3.2 Trashësues i fryrë nga alkalet

Trashësit e fryrë nga alkalet ndahen në dy kategori: trashës të fryrë nga alkalet jo-asociativë (ASE) dhe trashës të fryrë nga alkalet asociativë (HASE), të cilët janë trashës anionikë. ASE jo-asociativ është një emulsion fryrjeje alkali poliakrilat. HASE asociativ është një emulsion fryrjeje alkali poliakrilat i modifikuar hidrofobikisht.

3.3. Trashës poliuretani dhe trashës jo-poliuretani i modifikuar hidrofobikisht

Trashësuesi poliuretani, i referuar si HEUR, është një polimer poliuretani i etoksiluar i modifikuar në grup hidrofobik, i tretshëm në ujë, i cili i përket trashësuesit shoqërues jo-jonik. HEUR përbëhet nga tre pjesë: grupi hidrofobik, zinxhiri hidrofilik dhe grupi poliuretani. Grupi hidrofobik luan një rol shoqërues dhe është faktori vendimtar për trashjen, zakonisht oleil, oktadecil, dodecilfenil, nonilfenol, etj. Zinxhiri hidrofilik mund të sigurojë stabilitet kimik dhe stabilitet të viskozitetit, zakonisht përdoren polieteret, siç është polioksietileni dhe derivatet e tij. Zinxhiri molekular i HEUR zgjatet nga grupe poliuretani, siç janë IPDI, TDI dhe HMDI. Karakteristika strukturore e trashësuesve shoqërues është se ato përfundojnë nga grupe hidrofobike. Megjithatë, shkalla e zëvendësimit të grupeve hidrofobike në të dy skajet e disa HEUR-ve të disponueshëm komercialisht është më e ulët se 0.9, dhe më e mira është vetëm 1.7. Kushtet e reagimit duhet të kontrollohen rreptësisht për të marrë një trashës poliuretani me një shpërndarje të ngushtë të peshës molekulare dhe performancë të qëndrueshme. Shumica e HEUR-ve sintetizohen me anë të polimerizimit hap pas hapi, kështu që HEUR-të e disponueshme në treg janë përgjithësisht përzierje me pesha të gjera molekulare.

Richey et al. përdorën trashësues shoqërues të pirenit gjurmues fluoreshent (PAT, pesha mesatare molekulare numërore 30000, pesha mesatare molekulare në peshë 60000) për të zbuluar se në një përqendrim prej 0.02% (peshë), shkalla e grumbullimit të miceleve të Acrysol RM-825 dhe PAT ishte rreth 6. Energjia e shoqërimit midis trashësit dhe sipërfaqes së grimcave të lateksit është rreth 25 KJ/mol; sipërfaqja e zënë nga secila molekulë trashësuese PAT në sipërfaqen e grimcave të lateksit është rreth 13 nm2, që është afërsisht e njëjtë me sipërfaqen e zënë nga agjenti lagështues Triton X-405, 14 herë më e madhe se 0.9 nm2. Trashësues shoqërues poliuretani si RM-2020NPR, DSX 1550, etj.

Zhvillimi i trashësuesve të poliuretanit asociativ miqësorë me mjedisin ka marrë vëmendje të gjerë. Për shembull, BYK-425 është një trashësues poliuretani i modifikuar me ure pa VOC dhe APEO. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 dhe 3060 janë. Është një trashësues poliuretani asociativ pa VOC dhe APEO.

Përveç trashësuesve linearë të poliuretanit asociativ të përshkruar më sipër, ekzistojnë edhe trashësues të poliuretanit asociativ në formë krehri. I ashtuquajturi trashësues poliuretani i shoqëruar me krehër do të thotë se ekziston një grup hidrofobik i varur në mes të secilës molekulë trashësi. Trashësues të tillë si SCT-200 dhe SCT-275 etj.

Trashësuesi i aminoplasteve të modifikuara hidrofobisht (trashësuesi i aminoplasteve të etoksiluara të modifikuara hidrofobisht - HEAT) e ndryshon rrëshirën speciale amino në katër grupe hidrofobe të mbuluara, por reaktiviteti i këtyre katër vendeve të reagimit është i ndryshëm. Në shtimin normal të grupeve hidrofobe, ekzistojnë vetëm dy grupe hidrofobe të bllokuara, kështu që trashësuesi sintetik i aminoplasteve të modifikuara hidrofobe nuk është shumë i ndryshëm nga HEUR, siç është Optiflo H 500. Nëse shtohen më shumë grupe hidrofobe, siç është deri në 8%, kushtet e reagimit mund të rregullohen për të prodhuar trashësues amino me grupe të shumëfishta hidrofobe të bllokuara. Sigurisht, ky është gjithashtu një trashësues krehër. Ky trashësues amino i modifikuar hidrofobik mund të parandalojë rënien e viskozitetit të bojës për shkak të shtimit të një sasie të madhe surfaktantësh dhe tretësish glikoli kur shtohet përputhja e ngjyrave. Arsyeja është se grupet e forta hidrofobe mund të parandalojnë desorbimin, dhe grupet e shumëfishta hidrofobe kanë shoqërim të fortë. Trashës të tillë si Optiflo TVS.

Trashës polieteri i modifikuar hidrofobik (HMPE) Performanca e trashësit polieteri të modifikuar hidrofobik është e ngjashme me HEUR, dhe produktet përfshijnë Aquaflow NLS200, NLS210 dhe NHS300 të Hercules.

Mekanizmi i tij i trashjes është efekti i lidhjes hidrogjenore dhe i shoqërimit të grupeve fundore. Krahasuar me trashësuesit e zakonshëm, ai ka veti më të mira kundër vendosjes dhe kundër varjes. Sipas polariteteve të ndryshme të grupeve fundore, trashësuesit e modifikuar të poliuresë mund të ndahen në tre lloje: trashësues të poliuresë me polaritet të ulët, trashësues të poliuresë me polaritet të mesëm dhe trashësues të poliuresë me polaritet të lartë. Dy të parët përdoren për trashjen e veshjeve me bazë tretësi, ndërsa trashësuesit e poliuresë me polaritet të lartë mund të përdoren si për veshjet me bazë tretësi me polaritet të lartë ashtu edhe për veshjet me bazë uji. Produktet komerciale me polaritet të ulët, polaritet të mesëm dhe polaritet të lartë trashësues të poliuresë janë përkatësisht BYK-411, BYK-410 dhe BYK-420.

Lëngu i modifikuar i dyllit poliamid është një aditiv reologjik i sintetizuar duke futur grupe hidrofile si PEG në zinxhirin molekular të dyllit amid. Aktualisht, disa marka importohen dhe përdoren kryesisht për të rregulluar tiksotropinë e sistemit dhe për të përmirësuar anti-tiksotropinë. Performancë anti-varje.