Sammanfattning:
1. Vätmedel och dispergeringsmedel
2. Skumdämpare
3. Förtjockningsmedel
4. Filmbildande tillsatser
5. Korrosionsskyddande, mögelskyddande och algskyddande medel
6. Andra tillsatser
1 Vätmedel och dispergeringsmedel:
Vattenbaserade beläggningar använder vatten som lösningsmedel eller dispersionsmedium, och vatten har en hög dielektricitetskonstant, så vattenbaserade beläggningar stabiliseras huvudsakligen av elektrostatisk repulsion när det elektriska dubbelskiktet överlappar varandra. Dessutom finns det i det vattenbaserade beläggningssystemet ofta polymerer och nonjoniska tensider, som adsorberas på ytan av pigmentfyllmedlet, vilket bildar steriskt hinder och stabiliserar dispersionen. Därför uppnår vattenbaserade färger och emulsioner stabila resultat genom den gemensamma verkan av elektrostatisk repulsion och steriskt hinder. Dess nackdel är dålig elektrolytresistans, särskilt för dyra elektrolyter.
1.1 Vätmedel
Vätmedel för vattenburna beläggningar delas in i anjoniska och nonjoniska.
Kombinationen av vätmedel och dispergeringsmedel kan uppnå ideala resultat. Mängden vätmedel är generellt några promille. Dess negativa effekt är skumbildning och minskad vattenbeständighet hos beläggningsfilmen.
En av utvecklingstrenderna för vätmedel är att gradvis ersätta vätmedel i form av polyoxietylenalkyl (bensen)fenoletrar (APEO eller APE), eftersom det leder till en minskning av manliga hormoner hos råttor och stör endokrina funktioner. Polyoxietylenalkyl (bensen)fenoletrar används ofta som emulgeringsmedel under emulsionspolymerisation.
Tvillingsurfaktanter är också nya utvecklingar. Det är två amfifila molekyler sammanlänkade av en distans. Den mest anmärkningsvärda egenskapen hos tvillingcelliga tensider är att den kritiska micellkoncentrationen (CMC) är mer än en storleksordning lägre än för deras "enkelcelliga" tensider, följt av hög effektivitet. Som TEGO Twin 4000 är det ett tvillingcelligt siloxan-surfaktant och har instabila skum- och skumdämpande egenskaper.
Air Products har utvecklat Gemini-surfaktanter. Traditionella tensider har en hydrofob svans och ett hydrofilt huvud, men detta nya tensid har två hydrofila grupper och två eller tre hydrofoba grupper, vilket är ett multifunktionellt tensid, känt som acetylenglykoler, produkter som EnviroGem AD01.
1.2 Dispergeringsmedel
Dispergeringsmedel för latexfärg är indelade i fyra kategorier: fosfatdispergeringsmedel, polysyrahomopolymerdispergeringsmedel, polysyrasampolymerdispergeringsmedel och andra dispergeringsmedel.
De mest använda fosfatdispergeringsmedlen är polyfosfater, såsom natriumhexametafosfat, natriumpolyfosfat (Calgon N, produkt från BK Giulini Chemical Company i Tyskland), kaliumtripolyfosfat (KTPP) och tetrakaliumpyrofosfat (TKPP). Dess verkningsmekanism är att stabilisera elektrostatisk repulsion genom vätebindning och kemisk adsorption. Dess fördel är att doseringen är låg, cirka 0,1 %, och att det har en god dispergeringseffekt på oorganiska pigment och fyllmedel. Men det finns också brister: dels hydrolyseras polyfosfat lätt, vilket orsakar dålig långtidslagringsstabilitet; ofullständig upplösning i medium påverkar glansen hos blank latexfärg.
Fosfatesterdispergeringsmedel är blandningar av monoestrar, diestrar, restalkoholer och fosforsyra.
Fosfatestrardispergeringsmedel stabiliserar pigmentdispersioner, inklusive reaktiva pigment som zinkoxid. I blankfärgsformuleringar förbättrar det glans och rengöringsbarhet. Till skillnad från andra vätande och dispergerande tillsatser påverkar inte tillsatsen av fosfatestrardispergeringsmedel beläggningens KU- och ICI-viskositet.
Polysyrahomopolymerdispergeringsmedel, såsom Tamol 1254 och Tamol 850, Tamol 850 är en homopolymer av metakrylsyra. Polysyrasampolymerdispergeringsmedel, såsom Orotan 731A, som är en sampolymer av diisobutylen och maleinsyra. Egenskaperna hos dessa två typer av dispergeringsmedel är att de producerar stark adsorption eller förankring på ytan av pigment och fyllmedel, har längre molekylkedjor för att bilda steriskt hinder och har vattenlöslighet vid kedjeändarna, och vissa kompletteras av elektrostatisk repulsion för att uppnå stabila resultat. För att dispergeringsmedlet ska ha god dispergerbarhet måste molekylvikten kontrolleras strikt. Om molekylvikten är för liten kommer det att finnas otillräckligt med steriskt hinder; om molekylvikten är för stor kommer flockulering att ske. För polyakrylatdispergeringsmedel kan den bästa dispersionseffekten uppnås om polymerisationsgraden är 12-18.
Andra typer av dispergeringsmedel, såsom AMP-95, har det kemiska namnet 2-amino-2-metyl-1-propanol. Aminogruppen adsorberas på ytan av de oorganiska partiklarna, och hydroxylgruppen sträcker sig till vattnet, vilket spelar en stabiliserande roll genom steriskt hinder. På grund av sin lilla storlek är det steriska hindret begränsat. AMP-95 är huvudsakligen en pH-regulator.
Under senare år har forskningen kring dispergeringsmedel övervunnit problemet med flockulering orsakad av hög molekylvikt, och utvecklingen av hög molekylvikt är en av trenderna. Till exempel är det högmolekylära dispergeringsmedlet EFKA-4580 som produceras genom emulsionspolymerisation speciellt utvecklat för vattenbaserade industriella beläggningar, lämpligt för dispersion av organiska och oorganiska pigment och har god vattenbeständighet.
Aminogrupper har god affinitet för många pigment genom syra-bas- eller vätebindningar. Blocksampolymerdispergeringsmedlet med aminoakrylsyra som förankringsgrupp har uppmärksammats.
Dispergeringsmedel med dimetylaminoetylmetakrylat som förankringsgrupp
Tego Dispers 655 vätmedel och dispergeringstillsats används i vattenburna billacker, inte bara för att orientera pigmenten utan också för att förhindra att aluminiumpulvret reagerar med vatten.
På grund av miljöhänsyn har biologiskt nedbrytbara vät- och dispergeringsmedel utvecklats, såsom EnviroGem AE-serien av tvåcelliga vät- och dispergeringsmedel, vilka är lågskummande vät- och dispergeringsmedel.
2 skumdämpare:
Det finns många typer av traditionella vattenbaserade färgskumdämpare, som vanligtvis delas in i tre kategorier: mineraloljeskumdämpare, polysiloxanskumdämpare och andra skumdämpare.
Mineraloljeskumdämpare används ofta, främst i matta och halvblanka latexfärger.
Polysiloxanskumdämpare har låg ytspänning, starka skumdämpande och skumdämpande egenskaper och påverkar inte glansen, men vid felaktig användning orsakar de defekter som krympning av beläggningsfilmen och dålig övermålningsbarhet.
Traditionella vattenbaserade skumdämpare för färg är inkompatibla med vattenfasen för att uppnå syftet med skumdämpning, så det är lätt att producera ytdefekter i beläggningsfilmen.
Under senare år har skumdämpare på molekylär nivå utvecklats.
Detta skumdämpande medel är en polymer som bildas genom att skumdämpande aktiva substanser ympas direkt på bärarsubstansen. Polymerens molekylkedja har en vätande hydroxylgrupp, den skumdämpande aktiva substansen är fördelad runt molekylen, den aktiva substansen är inte lätt att aggregera och kompatibiliteten med beläggningssystemet är god. Sådana skumdämpare på molekylnivå inkluderar mineraloljor - FoamStar A10-serien, kiselinnehållande - FoamStar A30-serien och icke-kisel, icke-oljepolymerer - FoamStar MF-serien.
Det har också rapporterats att denna skumdämpare på molekylnivå använder superympade stjärnpolymerer som inkompatibla tensider och har uppnått goda resultat i vattenbaserade beläggningsapplikationer. Air Products skumdämpare av molekylär kvalitet som rapporterats av Stout et al. är ett acetylenglykolbaserat skumkontrollmedel och skumdämpare med både vätande egenskaper, såsom Surfynol MD 20 och Surfynol DF 37.
För att möta behoven av att producera VOC-fria beläggningar finns det dessutom VOC-fria skumdämpare, såsom Agitan 315, Agitan E 255, etc.
3 förtjockningsmedel:
Det finns många typer av förtjockningsmedel, varav de vanligaste förtjockningsmedelen är cellulosaeter och dess derivat, associativa alkalisvällbara förtjockningsmedel (HASE) och polyuretanförtjockningsmedel (HEUR).
3.1. Cellulosaeter och dess derivat
Hydroxietylcellulosa (HEC) tillverkades industriellt av Union Carbide Company år 1932 och har en historia på mer än 70 år. För närvarande inkluderar förtjockningsmedel för cellulosaeter och dess derivat huvudsakligen hydroxietylcellulosa (HEC), metylhydroxietylcellulosa (MHEC), etylhydroxietylcellulosa (EHEC), metylhydroxipropylbascellulosa (MHPC), metylcellulosa (MC) och xantangummi, etc., dessa är nonjoniska förtjockningsmedel och tillhör även icke-associerade vattenfasförtjockningsmedel. Bland dem är HEC det vanligaste förtjockningsmedlet i latexfärg.
Hydrofobt modifierad cellulosa (HMHEC) introducerar en liten mängd långkedjiga hydrofoba alkylgrupper på cellulosans hydrofila ryggrad för att bli ett associativt förtjockningsmedel, såsom Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Dess förtjockningseffekt är jämförbar med den hos cellulosaeterförtjockningsmedel med mycket större molekylvikt. Det förbättrar viskositeten och utjämningen av ICI och minskar ytspänningen, såsom att ytspänningen för HEC är cirka 67 mN/m och ytspänningen för HMHEC är 55-65 mN/m.
3.2 Alkalisk svällbar förtjockningsmedel
Alkalisvällbara förtjockningsmedel delas in i två kategorier: icke-associativa alkalisvällbara förtjockningsmedel (ASE) och associativa alkalisvällbara förtjockningsmedel (HASE), vilka är anjoniska förtjockningsmedel. Icke-associerad ASE är en polyakrylat-alkalisvällande emulsion. Associativ HASE är en hydrofobt modifierad polyakrylat-alkalisvällande emulsion.
3.3. Polyuretanförtjockningsmedel och hydrofobt modifierat icke-polyuretanförtjockningsmedel
Polyuretanförtjockningsmedel, kallat HEUR, är en hydrofob gruppmodifierad etoxylerad polyuretanvattenlöslig polymer, som tillhör nonjoniska associativa förtjockningsmedel. HEUR består av tre delar: hydrofob grupp, hydrofil kedja och polyuretangrupp. Den hydrofoba gruppen spelar en associerande roll och är den avgörande faktorn för förtjockning, vanligtvis oleyl, oktadecyl, dodecylfenyl, nonylfenol, etc. Den hydrofila kedjan kan ge kemisk stabilitet och viskositetsstabilitet, vanligtvis används polyetrar, såsom polyoxietylen och dess derivat. Molekylkedjan hos HEUR förlängs med polyuretangrupper, såsom IPDI, TDI och HMDI. Den strukturella egenskapen hos associativa förtjockningsmedel är att de avslutas med hydrofoba grupper. Emellertid är substitutionsgraden av hydrofoba grupper i båda ändar av vissa kommersiellt tillgängliga HEUR lägre än 0,9, och det bästa är endast 1,7. Reaktionsförhållandena bör kontrolleras noggrant för att erhålla ett polyuretanförtjockningsmedel med en smal molekylviktsfördelning och stabil prestanda. De flesta HEUR syntetiseras genom stegvis polymerisation, så kommersiellt tillgängliga HEUR är i allmänhet blandningar med breda molekylvikter.
Richey et al. använde fluorescerande spårämnespyrenassociationsförtjockningsmedel (PAT, talmedelmolekylvikt 30000, viktmedelmolekylvikt 60000) för att upptäcka att vid en koncentration av 0,02 viktprocent var micellaggregationsgraden för Acrysol RM-825 och PAT cirka 6. Associationsenergin mellan förtjockningsmedlet och ytan av latexpartiklarna är cirka 25 kJ/mol; den area som upptas av varje PAT-förtjockningsmedelsmolekyl på ytan av latexpartiklarna är cirka 13 nm², vilket är ungefär den area som upptas av Triton X-405 vätmedel, 14 gånger så stor som 0,9 nm². Associativa polyuretanförtjockningsmedel såsom RM-2020NPR, DSX 1550, etc.
Utvecklingen av miljövänliga associativa polyuretanförtjockningsmedel har fått stor uppmärksamhet. Till exempel är BYK-425 ett VOC- och APEO-fritt ureamodifierat polyuretanförtjockningsmedel. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 och 3060 är ett associativt polyuretanförtjockningsmedel utan VOC och APEO.
Förutom de linjära associativa polyuretanförtjockningsmedlen som beskrivs ovan finns det även kamliknande associativa polyuretanförtjockningsmedel. Det så kallade kamassocierade polyuretanförtjockningsmedlet innebär att det finns en vidhängande hydrofob grupp i mitten av varje förtjockningsmedelsmolekyl. Sådana förtjockningsmedel som SCT-200 och SCT-275 etc.
Det hydrofobt modifierade aminoplastförtjockningsmedlet (hydrofobt modifierat etoxylerat aminoplastförtjockningsmedel—HEAT) omvandlar det speciella aminohartset till fyra kapslade hydrofoba grupper, men reaktiviteten hos dessa fyra reaktionsställen skiljer sig. Vid normal tillsats av hydrofoba grupper finns det bara två blockerade hydrofoba grupper, så det syntetiska hydrofoba modifierade aminoförtjockningsmedlet skiljer sig inte mycket från HEUR, såsom Optiflo H 500. Om fler hydrofoba grupper tillsätts, såsom upp till 8 %, kan reaktionsförhållandena justeras för att producera aminoförtjockningsmedel med flera blockerade hydrofoba grupper. Naturligtvis är detta också ett kamförtjockningsmedel. Detta hydrofoba modifierade aminoförtjockningsmedel kan förhindra att färgens viskositet sjunker på grund av tillsats av en stor mängd tensider och glykollösningsmedel när färgmatchning tillsätts. Anledningen är att starka hydrofoba grupper kan förhindra desorption, och flera hydrofoba grupper har en stark association. Sådana förtjockningsmedel som Optiflo TVS.
Hydrofobt modifierat polyeterförtjockningsmedel (HMPE) Prestandan hos hydrofobt modifierat polyeterförtjockningsmedel liknar HEURs, och produkterna inkluderar Aquaflow NLS200, NLS210 och NHS300 från Hercules.
Dess förtjockningsmekanism är effekten av både vätebindning och association av ändgrupper. Jämfört med vanliga förtjockningsmedel har det bättre egenskaper mot sedimentering och sänkning. Beroende på ändgruppernas olika polariteter kan modifierade polyurea-förtjockningsmedel delas in i tre typer: polyurea-förtjockningsmedel med låg polaritet, polyurea-förtjockningsmedel med medelpolaritet och polyurea-förtjockningsmedel med hög polaritet. De två första används för att förtjocka lösningsmedelsbaserade beläggningar, medan polyurea-förtjockningsmedel med hög polaritet kan användas för både lösningsmedelsbaserade beläggningar med hög polaritet och vattenbaserade beläggningar. Kommersiella produkter med polyurea-förtjockningsmedel med låg polaritet, medelpolaritet och hög polaritet är BYK-411, BYK-410 respektive BYK-420.
Modifierad polyamidvaxuppslamning är ett reologiskt tillsatsmedel som syntetiseras genom att introducera hydrofila grupper som PEG i amidvaxets molekylkedja. För närvarande importeras vissa märken och används huvudsakligen för att justera systemets tixotropi och förbättra anti-tixotropin. Anti-sag-prestanda.
Publiceringstid: 22 november 2022