Tajne aditiva za premaze na bazi vode

Sažetak:

1. Sredstvo za vlaženje i dispergiranje

2. Defoamer

3. Zgušnjivač

4. Aditivi za stvaranje filma

5. Sredstvo protiv korozije, plijesni i algi

6. Ostali aditivi

1 Sredstvo za vlaženje i dispergiranje:

Premazi na bazi vode koriste vodu kao rastvarač ili disperzioni medij, a voda ima veliku dielektričnu konstantu, tako da se premazi na bazi vode uglavnom stabilizuju elektrostatičkim odbijanjem kada se električni dvostruki sloj preklapa.Osim toga, u sustavu premaza na bazi vode često se nalaze polimeri i nejonski tenzidi, koji se adsorbiraju na površini pigmentnog punila, stvarajući steričku prepreku i stabilizirajući disperziju.Dakle, boje i emulzije na bazi vode postižu stabilne rezultate kroz zajedničko djelovanje elektrostatičkog odbijanja i sterične smetnje.Njegov nedostatak je slaba otpornost elektrolita, posebno za skupe elektrolite.

1.1 Sredstvo za vlaženje

Sredstva za vlaženje premaza na bazi vode dijele se na anionska i nejonska.

Kombinacija sredstva za vlaženje i sredstva za dispergiranje može postići idealne rezultate.Količina sredstva za vlaženje je uglavnom nekoliko promila.Njegovo negativno djelovanje je stvaranje pjene i smanjenje vodootpornosti premaznog filma.

Jedan od trendova razvoja sredstava za vlaženje je postupna zamjena polioksietilen alkil (benzen) fenol etera (APEO ili APE) sredstava za vlaženje, jer to dovodi do smanjenja muških hormona kod pacova i ometa endokrinu.Polioksietilen alkil (benzen) fenol eteri se široko koriste kao emulgatori tokom emulzione polimerizacije.

Dvostruki surfaktanti su također novi razvoj.To su dva amfifilna molekula povezana razmakom.Najznačajnija karakteristika dvoćelijskih surfaktanata je da je kritična koncentracija micela (CMC) više od reda veličine niža od one njihovih površinski aktivnih sastojaka s jednom ćelijom, praćena visokom efikasnošću.Kao što je TEGO Twin 4000, to je dvoćelijski siloksanski surfaktant, koji ima nestabilnu pjenu i svojstva protiv pjene.

Air Products je razvio Gemini surfaktante.Tradicionalni tenzidi imaju hidrofobni rep i hidrofilnu glavu, ali ovaj novi surfaktant ima dvije hidrofilne grupe i dvije ili tri hidrofobne grupe, što je multifunkcionalni surfaktant, poznat kao acetilen glikoli, proizvodi kao što je EnviroGem AD01.

1.2 Disperzant

Disperzanti za lateks boje podijeljeni su u četiri kategorije: fosfatni disperzanti, polikiseli homopolimerni disperzanti, polikiseli kopolimer disperzanti i drugi disperzanti.

Najrasprostranjeniji fosfatni disperzanti su polifosfati, kao što su natrijum heksametafosfat, natrijum polifosfat (Calgon N, proizvod BK Giulini Chemical Company u Nemačkoj), kalijum tripolifosfat (KTPP) i tetrakalijum pirofosfat (TKPP).Mehanizam njegovog djelovanja je stabilizacija elektrostatičkog odbijanja kroz vodoničnu vezu i hemijsku adsorpciju.Prednost mu je što je doza niska, oko 0,1%, i ima dobar disperzioni efekat na anorganske pigmente i punila.Ali postoje i nedostaci: onaj, uz povećanje pH vrijednosti i temperature, polifosfat se lako hidrolizira, uzrokuje lošu dugotrajnu stabilnost skladištenja;Nepotpuno otapanje u medijumu će uticati na sjaj sjajne lateks boje.

Fosfatni esterski disperzanti su mješavine monoestera, diestera, zaostalih alkohola i fosforne kiseline.

Disperzanti fosfatnog estera stabiliziraju pigmentne disperzije, uključujući reaktivne pigmente kao što je cink oksid.U formulacijama sjajnih boja, poboljšava sjaj i mogućnost čišćenja.Za razliku od drugih aditiva za vlaženje i dispergiranje, dodatak fosfatnih esterskih disperzanata ne utiče na KU i ICI viskozitet premaza.

Polikiseli homopolimerni disperzanti, kao što su Tamol 1254 i Tamol 850, Tamol 850 je homopolimer metakrilne kiseline.Polikiselinski kopolimer disperzant, kao što je Orotan 731A, koji je kopolimer diizobutilena i maleinske kiseline.Karakteristike ove dvije vrste disperzanata su da proizvode snažnu adsorpciju ili sidrenje na površini pigmenata i punila, imaju duže molekularne lance koji stvaraju steričke prepreke i imaju topljivost u vodi na krajevima lanca, a neki su dopunjeni elektrostatičkim odbijanjem do postići stabilne rezultate.Da bi disperzant imao dobru disperzibilnost, molekularna težina mora biti strogo kontrolisana.Ako je molekularna težina premala, neće biti dovoljne sterične smetnje;ako je molekularna težina prevelika, doći će do flokulacije.Kod poliakrilatnih disperzanta najbolji disperzioni efekat se može postići ako je stepen polimerizacije 12-18.

Druge vrste disperzanata, kao što je AMP-95, imaju hemijsko ime 2-amino-2-metil-1-propanol.Amino grupa se adsorbuje na površini neorganskih čestica, a hidroksilna grupa se proteže do vode, koja igra stabilizujuću ulogu kroz sterične smetnje.Zbog male veličine, sterična smetnja je ograničena.AMP-95 je uglavnom pH regulator.

Posljednjih godina istraživanjem disperzanta je prevaziđen problem flokulacije uzrokovane visokom molekularnom masom, a razvoj visoke molekularne mase je jedan od trendova.Na primjer, disperzant visoke molekularne težine EFKA-4580 proizveden emulzijskom polimerizacijom je posebno razvijen za industrijske premaze na bazi vode, pogodan za organsku i neorgansku disperziju pigmenta, i ima dobru vodootpornost.

Amino grupe imaju dobar afinitet za mnoge pigmente putem kiselinsko-bazne ili vodikove veze.Obraćena je pažnja na blok kopolimer disperzant sa aminoakrilnom kiselinom kao ankerskom grupom.

Disperzant sa dimetilaminoetil metakrilatom kao sidrenom grupom

Tego Dispers 655 aditiv za vlaženje i dispergiranje koristi se u automobilskim bojama na bazi vode ne samo za orijentaciju pigmenata već i za sprječavanje reakcije aluminija u prahu s vodom.

Zbog ekoloških zabrinutosti, razvijeni su biorazgradivi agensi za vlaženje i dispergiranje, kao što su agensi za vlaženje i dispergiranje s dvostrukom ćelijom EnviroGem AE, koji su agensi za vlaženje i dispergiranje sa niskim stepenom pjene.

2 protivpjenilo:

Postoje mnoge vrste tradicionalnih sredstava za otpjenjivanje boja na bazi vode, koji se općenito dijele u tri kategorije: sredstva za otpjenjivanje mineralnog ulja, sredstva protiv pjene od polisiloksana i drugi protivpjenušači.

Mineralni uljni protivpjenušači se obično koriste, uglavnom u ravnim i polusjajnim lateks bojama.

Polisiloksanski odpjenilači imaju nisku površinsku napetost, snažnu sposobnost odpjenjivanja i sprječavanja pjenjenja, te ne utječu na sjaj, ali ako se nepravilno koriste, uzrokovat će nedostatke kao što su skupljanje premaznog filma i loša mogućnost ponovnog premazanja.

Tradicionalni uređaji za uklanjanje pjene na bazi vode nisu kompatibilni s vodenom fazom kako bi se postigla svrha odpjenjivanja, tako da je lako proizvesti površinske defekte u filmu premaza.

Posljednjih godina razvijeni su protivpjenušači na molekularnom nivou.

Ovo sredstvo protiv pjene je polimer koji nastaje direktnim cijepljenjem aktivnih tvari protiv pjenjenja na supstancu nosača.Molekularni lanac polimera ima vlažnu hidroksilnu grupu, aktivna tvar koja se pjeni je raspoređena oko molekule, aktivnu tvar nije lako agregirati, a kompatibilnost sa sistemom premaza je dobra.Takvi protivpjenušači na molekularnom nivou uključuju mineralna ulja — FoamStar A10 serija, koja sadrži silicijum — FoamStar A30 seriju i ne-silicijumske polimere bez ulja — FoamStar MF serija.

Također je objavljeno da ovaj antipjenušavac na molekularnom nivou koristi super-cijepljene zvjezdaste polimere kao nekompatibilne surfaktante i da je postigao dobre rezultate u primjenama premaza na bazi vode.Air Products molekularni defoamer koji su objavili Stout et al.je sredstvo za kontrolu pjene i sredstvo protiv pjene na bazi acetilen glikola sa oba svojstva vlaženja, kao što su Surfynol MD 20 i Surfynol DF 37.

Osim toga, kako bi se zadovoljile potrebe proizvodnje premaza bez VOC-a, postoje i sredstva protiv pjene bez VOC-a, kao što su Agitan 315, Agitan E 255, itd.

3 sredstva za zgušnjavanje:

Postoji mnogo vrsta zgušnjivača, a trenutno se najčešće koriste celulozni eter i njegovi derivati ​​zgušnjivači, asocijativni zgušnjivači koji bubre na bazi alkalnih (HASE) i poliuretanski zgušnjivači (HEUR).

3.1.Eter celuloze i njegovi derivati

Hidroksietil celulozu (HEC) je prvi put industrijski proizvela kompanija Union Carbide 1932. godine i ima istoriju dužu od 70 godina.Trenutno, zgušnjivači celuloznog etera i njegovih derivata uglavnom uključuju hidroksietil celulozu (HEC), metil hidroksietil celulozu (MHEC), etil hidroksietil celulozu (EHEC), metil hidroksipropil baznu celulozu (MHPC), metil celulozu (MC) i ksantan gum, itd., ovo su nejonski zgušnjivači, a pripadaju i nevezanim zgušnjivačima vodene faze.Među njima, HEC se najčešće koristi u lateks bojama.

Hidrofobno modificirana celuloza (HMHEC) uvodi malu količinu dugolančanih hidrofobnih alkil grupa na hidrofilnu kičmu celuloze kako bi postala asocijativni zgušnjivač, kao što je Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-10.Njegov efekat zgušnjavanja je uporediv sa efektom zgušnjivača celuloznog etera sa mnogo većom molekulskom težinom.Poboljšava viskozitet i izravnavanje ICI-a i smanjuje površinsku napetost, kao što je površinski napon HEC-a oko 67mN/m, a površinski napon HMHEC-a je 55-65mN/m.

3.2 Alkalno bubri zgušnjivač

Alkalno bubri zgušnjivači dijele se u dvije kategorije: neasocijativni zgušnjivači koji bubre u alkalijama (ASE) i asocijativni alkalno bubri zgušnjivači (HASE), koji su anjonski zgušnjivači.Nevezani ASE je poliakrilatna alkalna emulzija koja bubri.Asocijativna HASE je hidrofobno modificirana poliakrilatna alkalna emulzija bubrenja.

3.3.Poliuretanski zgušnjivač i hidrofobno modificirani nepoliuretanski zgušnjivač

Poliuretanski zgušnjivač, nazvan HEUR, je hidrofobna grupa modificirana etoksilovani poliuretanski vodotopivi polimer, koji pripada nejonskom asocijativnom zgušnjivaču.HEUR se sastoji od tri dijela: hidrofobne grupe, hidrofilnog lanca i poliuretanske grupe.Hidrofobna grupa igra ulogu asocijacije i odlučujući je faktor za zgušnjavanje, obično oleil, oktadecil, dodecilfenil, nonilfenol, itd. Hidrofilni lanac može osigurati kemijsku stabilnost i stabilnost viskoznosti, obično se koriste polieteri, kao što je polioksietilen i njegovi derivati.Molekularni lanac HEUR-a proširen je poliuretanskim grupama, kao što su IPDI, TDI i HMDI.Strukturna karakteristika asocijativnih zgušnjivača je da ih završavaju hidrofobne grupe.Međutim, stepen supstitucije hidrofobnih grupa na oba kraja nekih komercijalno dostupnih HEUR-a je niži od 0,9, a najbolji je samo 1,7.Reakcione uslove treba strogo kontrolisati kako bi se dobio poliuretanski zgušnjivač sa uskom distribucijom molekulske težine i stabilnim performansama.Većina HEUR se sintetizira postupnom polimerizacijom, tako da su komercijalno dostupni HEUR općenito mješavine široke molekularne težine.

Richey et al.koristio je fluorescentni tragajući zgušnjivač pirenske asocijacije (PAT, prosječna molekulska težina 30000, prosječna molekulska težina 60000) da bi se utvrdilo da je pri koncentraciji od 0,02% (težina), stepen agregacije micela Acrysol RM-825 i PAT bio oko 6. energija povezivanja između zgušnjivača i površine čestica lateksa je oko 25 KJ/mol;površina koju zauzima svaki molekul PAT zgušnjivača na površini čestica lateksa je oko 13 nm2, što je otprilike površina koju zauzima Triton X-405 sredstvo za vlaženje 14 puta veće od 0,9 nm2.Asocijativni poliuretanski zgušnjivač kao što je RM-2020NPR, DSX 1550, itd.

Razvoj ekološki prihvatljivih asocijativnih poliuretanskih zgušnjivača dobio je široku pažnju.Na primjer, BYK-425 je poliuretanski zgušnjivač bez VOC-a i APEO-a modificiranog ureom.Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 i 3060 su Asocijativni poliuretanski zgušnjivač bez VOC i APEO.

Pored linearnih asocijativnih poliuretanskih zgušnjivača opisanih gore, postoje i češljasti asocijativni poliuretanski zgušnjivači.Takozvani češljasti poliuretanski zgušnjivač znači da postoji visilica hidrofobne grupe u sredini svake molekule zgušnjivača.Takvi zgušnjivači kao što su SCT-200 i SCT-275 itd.

Hidrofobno modificirani zgušnjivač aminoplasta (hidrofobno modificirani etoksilirani zgušnjivač aminoplasta—HEAT) mijenja specijalnu amino smolu u četiri zatvorene hidrofobne grupe, ali je reaktivnost ova četiri reakcijska mjesta različita.U normalnom dodavanju hidrofobnih grupa postoje samo dvije blokirane hidrofobne grupe, tako da se sintetički hidrofobno modificirani amino zgušnjivač ne razlikuje mnogo od HEUR-a, kao što je Optiflo H 500. Ako se doda više hidrofobnih grupa, kao što je do 8%, reakcioni uslovi se mogu podesiti za proizvodnju amino zgušnjivača sa više blokiranih hidrofobnih grupa.Naravno, ovo je i zgušnjivač za češalj.Ovaj hidrofobno modificirani amino zgušnjivač može spriječiti pad viskoziteta boje zbog dodavanja velike količine površinski aktivnih tvari i otapala glikola kada se dodaje usklađivanje boja.Razlog je taj što jake hidrofobne grupe mogu spriječiti desorpciju, a više hidrofobnih grupa ima jaku povezanost.Takvi zgušnjivači kao što je Optiflo TVS.

Hidrofobno modifikovani polieterski zgušnjivač (HMPE) Učinak hidrofobno modifikovanog polieterskog zgušnjivača je sličan HEUR-u, a proizvodi uključuju Aquaflow NLS200, NLS210 i NHS300 kompanije Hercules.

Njegov mehanizam zgušnjavanja je efekat i vodonične veze i asocijacije krajnjih grupa.U poređenju sa uobičajenim zgušnjivačima, ima bolja svojstva protiv taloženja i opadanja.Prema različitim polaritetima krajnjih grupa, modificirani poliurea zgušnjivači se mogu podijeliti u tri tipa: poliurea zgušnjivači niskog polariteta, poliurea zgušnjivači srednjeg polariteta i poliurea zgušnjivači visokog polariteta.Prva dva se koriste za zgušnjavanje premaza na bazi rastvarača, dok se visokopolarni poliurea zgušnjivači mogu koristiti i za premaze na bazi rastvarača visokog polariteta i za premaze na bazi vode.Komercijalni proizvodi niskog polariteta, srednjeg polariteta i poliuree visokog polariteta su BYK-411, BYK-410 i BYK-420 respektivno.

Modificirani poliamidni vosak je reološki aditiv sintetiziran uvođenjem hidrofilnih grupa kao što je PEG u molekularni lanac amidnog voska.Trenutno se neke marke uvoze i uglavnom se koriste za prilagođavanje tiksotropije sistema i poboljšanje anti-tiksotropije.Anti-sag performanse.