"الوكلاء" الخمسة للطلاء المائي!

ملخص

1. عامل ترطيب وتشتيت

2. مزيل الرغوة

3. مثخن

4. إضافات تشكيل الفيلم

5. إضافات أخرى

عامل ترطيب وتشتيت

تستخدم الطلاءات المائية الماء كمذيب أو وسط تشتت، والماء لديه ثابت عازل كبير، لذلك يتم تثبيت الطلاءات المائية بشكل أساسي عن طريق التنافر الكهروستاتيكي عندما تتداخل الطبقة الكهربائية المزدوجة.

بالإضافة إلى ذلك، في نظام الطلاء المائي، غالبًا ما تكون هناك بوليمرات ومواد خافضة للتوتر السطحي غير الأيونية، والتي يتم امتصاصها على سطح حشو الصباغ، مما يشكل عائقًا استاتيكيًا ويثبت التشتت. ولذلك، فإن الدهانات والمستحلبات ذات الأساس المائي تحقق نتائج مستقرة من خلال العمل المشترك للتنافر الكهروستاتيكي والعائق الاستاتيكي. عيبه هو ضعف مقاومة الإلكتروليتات، خاصة بالنسبة للإلكتروليتات باهظة الثمن.

1.1 عامل الترطيب

تنقسم عوامل الترطيب للطلاءات المنقولة بالماء إلى أنيونية وغير أيونية.

إن الجمع بين عامل الترطيب وعامل التشتيت يمكن أن يحقق نتائج مثالية. تكون كمية عامل الترطيب عمومًا قليلة في الألف. تأثيره السلبي هو الرغوة وتقليل مقاومة الماء لفيلم الطلاء.

أحد اتجاهات تطوير عوامل الترطيب هو استبدال عوامل الترطيب بولي أوكسي إيثيلين ألكيل (البنزين) وإيثر الفينول (APEO أو APE) تدريجيًا، لأنها تؤدي إلى تقليل الهرمونات الذكرية لدى الجرذان وتتداخل مع الغدد الصماء. تستخدم إثيرات الفينول بولي أوكسي إيثيلين (البنزين) على نطاق واسع كمستحلبات أثناء بلمرة المستحلب.

تعتبر المواد الخافضة للتوتر السطحي المزدوجة أيضًا تطورات جديدة. وهو عبارة عن جزيئين برمائيين مرتبطين بفاصل. الميزة الأكثر بروزًا للمواد الخافضة للتوتر السطحي ثنائية الخلية هي أن تركيز المذيلة الحرج (CMC) أقل بكثير من تركيز المواد الخافضة للتوتر السطحي "أحادية الخلية"، تليها الكفاءة العالية. مثل TEGO Twin 4000، فهو عبارة عن مادة خافضة للتوتر السطحي مكونة من خلية مزدوجة من السيلوكسان، ولها رغوة غير مستقرة وخصائص مزيلة للرغوة.

1.2 المشتت

تنقسم مشتتات طلاء اللاتكس إلى أربع فئات: مشتتات الفوسفات، مشتتات البوليمر المتجانس متعدد الأحماض، مشتتات البوليمر المشترك متعدد الأحماض والمشتتات الأخرى.

مشتتات الفوسفات الأكثر استخدامًا هي متعددات الفوسفات، مثل سداسي ميتافوسفات الصوديوم، وبولي فوسفات الصوديوم (كالجون إن، منتج شركة BK Giulini Chemical Company في ألمانيا)، وثلاثي بوليفوسفات البوتاسيوم (KTPP) وبيروفوسفات رباعي البوتاسيوم (TKPP).

آلية عملها هي تثبيت التنافر الكهروستاتيكي من خلال الرابطة الهيدروجينية والامتزاز الكيميائي. ميزته هي أن الجرعة منخفضة، حوالي 0.1%، ولها تأثير جيد على التشتت على الأصباغ والمواد المالئة غير العضوية. ولكن هناك أيضًا أوجه قصور: فإلى جانب ارتفاع قيمة الرقم الهيدروجيني ودرجة الحرارة، يتحلل البولي فوسفات بسهولة، مما يؤدي إلى سوء استقرار التخزين على المدى الطويل؛ سيؤثر الذوبان غير الكامل في الوسط على لمعان طلاء اللاتكس اللامع.

1 مشتت الفوسفات

تعمل مشتتات إستر الفوسفات على تثبيت مشتتات الصباغ، بما في ذلك الأصباغ التفاعلية مثل أكسيد الزنك. في تركيبات الطلاء اللامع، فإنه يحسن اللمعان وقابلية التنظيف. على عكس إضافات الترطيب والتشتيت الأخرى، فإن إضافة مشتتات إستر الفوسفات لا تؤثر على لزوجة الطلاء KU وICI.

مشتت البوليمر المتجانس متعدد الأحماض، مثل تامول 1254 وتامول 850، تامول 850 هو بوليمر متجانس من حمض الميثاكريليك.

مشتت البوليمر المشترك متعدد الأحماض، مثل Orotan 731A، وهو بوليمر مشترك من ثنائي إيزوبوتيلين وحمض الماليك. تتمثل خصائص هذين النوعين من المشتتات في أنهما ينتجان امتزازًا قويًا أو تثبيتًا على سطح الأصباغ والحشوات، ولديهما سلاسل جزيئية أطول لتشكيل عائق استاتيكي، ولها قابلية للذوبان في الماء عند نهايات السلسلة، ويتم استكمال بعضها عن طريق التنافر الكهروستاتيكي إلى تحقيق نتائج مستقرة. لجعل المشتت يتمتع بتشتت جيد، يجب التحكم بدقة في الوزن الجزيئي. إذا كان الوزن الجزيئي صغيرًا جدًا، فلن يكون هناك عائق ستيركي كافٍ؛ إذا كان الوزن الجزيئي كبيرًا جدًا، فسوف يحدث التلبد. بالنسبة لمشتتات بولي أكريلات، يمكن تحقيق أفضل تأثير تشتت إذا كانت درجة البلمرة 12-18.

أنواع أخرى من المشتتات، مثل AMP-95، لها اسم كيميائي 2-أمينو-2-ميثيل-1-بروبانول. يتم امتصاص المجموعة الأمينية على سطح الجزيئات غير العضوية، وتمتد مجموعة الهيدروكسيل إلى الماء، الذي يلعب دورًا مثبتًا من خلال العائق الاستاتيكي. نظرًا لصغر حجمها، فإن العوائق الاستاتيكية محدودة. AMP-95 هو في الأساس منظم لدرجة الحموضة.

في السنوات الأخيرة، تغلبت الأبحاث المتعلقة بالمشتتات على مشكلة التلبد الناجمة عن الوزن الجزيئي العالي، ويعد تطوير الوزن الجزيئي المرتفع أحد الاتجاهات. على سبيل المثال، تم تطوير المشتت ذو الوزن الجزيئي العالي EFKA-4580 الناتج عن بلمرة المستحلب خصيصًا للطلاءات الصناعية القائمة على الماء، وهو مناسب لتشتيت الأصباغ العضوية وغير العضوية، وله مقاومة جيدة للماء.

تتمتع المجموعات الأمينية بتقارب جيد للعديد من الأصباغ من خلال الرابطة الحمضية القاعدية أو الرابطة الهيدروجينية. تم الاهتمام بكتلة البوليمر المشترك المشتت مع حمض الأمينو أكريليك كمجموعة التثبيت.

2 مشتت مع ثنائي ميثيل أمينو إيثيل ميثاكريلات كمجموعة تثبيت

يتم استخدام مادة الترطيب والتشتيت المضافة Tego Dispers 655 في دهانات السيارات المنقولة بالماء ليس فقط لتوجيه الأصباغ ولكن أيضًا لمنع مسحوق الألومنيوم من التفاعل مع الماء.

بسبب المخاوف البيئية، تم تطوير عوامل ترطيب وتشتيت قابلة للتحلل الحيوي، مثل عوامل ترطيب وتشتيت ثنائية الخلية من سلسلة EnviroGem AE، وهي عوامل ترطيب وتشتيت منخفضة الرغوة.

مزيل الرغوة

هناك أنواع عديدة من مزيلات رغوة الطلاء التقليدية ذات الأساس المائي، والتي تنقسم عمومًا إلى ثلاث فئات: مزيلات رغوة الزيوت المعدنية، ومزيلات رغوة البولي سيلوكسان ومزيلات الرغوة الأخرى.

تُستخدم مزيلات رغوة الزيوت المعدنية بشكل شائع، بشكل رئيسي في دهانات اللاتكس المسطحة وشبه اللامعة.

تتميز مزيلات رغوة البولي سيلوكسان بتوتر سطحي منخفض، وقدرات قوية على إزالة الرغوة ومقاومة الرغوة، ولا تؤثر على اللمعان، ولكن عند استخدامها بشكل غير صحيح، فإنها ستتسبب في حدوث عيوب مثل انكماش طبقة الطلاء وضعف قابلية إعادة الطلاء.

لا تتوافق مزيلات رغوة الطلاء التقليدية ذات الأساس المائي مع الطور المائي لتحقيق غرض إزالة الرغوة، لذلك من السهل إنتاج عيوب سطحية في طبقة الطلاء.

في السنوات الأخيرة، تم تطوير مزيلات الرغوة على المستوى الجزيئي.

عامل مضاد الرغوة هذا عبارة عن بوليمر يتكون عن طريق تطعيم المواد الفعالة المضادة للرغوة مباشرة على المادة الحاملة. تحتوي السلسلة الجزيئية للبوليمر على مجموعة هيدروكسيل مبللة، ويتم توزيع المادة الفعالة لإزالة الرغوة حول الجزيء، وليس من السهل تجميع المادة الفعالة، والتوافق مع نظام الطلاء جيد. تشتمل مزيلات الرغوة هذه على المستوى الجزيئي على الزيوت المعدنية - سلسلة FoamStar A10، المحتوية على السيليكون - سلسلة FoamStar A30، والبوليمرات غير السيليكونية وغير الزيتية - سلسلة FoamStar MF.

يستخدم مزيل الرغوة هذا على المستوى الجزيئي بوليمر نجمي فائق المطعم كمادة خافضة للتوتر السطحي غير متوافقة وقد حقق نتائج جيدة في تطبيقات الطلاء المنقولة بالماء. مزيل الرغوة من الدرجة الجزيئية لشركة Air Products الذي أبلغ عنه Stout et al. هو عامل تحكم في الرغوة يعتمد على الأسيتيلين جليكول ومزيل للرغوة يتمتع بخصائص الترطيب، مثل Surfynol MD 20 وSurfynol DF 37.

بالإضافة إلى ذلك، من أجل تلبية احتياجات إنتاج الطلاءات الخالية من المركبات العضوية المتطايرة، هناك أيضًا مزيلات رغوة خالية من المركبات العضوية المتطايرة، مثل Agitan 315، وAgitan E 255، وما إلى ذلك.

مثخن

هناك أنواع عديدة من المكثفات، شائعة الاستخدام حاليًا هي إيثر السليلوز ومكثفات مشتقاته، والمكثفات القلوية القابلة للانتفاخ (HASE) ومكثفات البولي يوريثان (HEUR).

3.1. إيثر السليلوز ومشتقاته

هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC)تم إنتاجه صناعيًا لأول مرة بواسطة شركة يونيون كاربايد في عام 1932، ويعود تاريخه إلى أكثر من 70 عامًا.

في الوقت الحاضر، تشمل مكثفات إيثر السليلوز ومشتقاته بشكل رئيسي هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC)، ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز (MHEC)، إيثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز (EHEC)، ميثيل هيدروكسي بروبيل السليلوز (MHPC)، ميثيل السليلوز (MC) وصمغ الزانثان، وما إلى ذلك، وهي مكثفات غير أيونية، وتنتمي أيضًا إلى مكثفات الطور المائي غير المرتبطة. من بينها، HEC هو الأكثر استخدامًا في طلاء اللاتكس.

3.2 مثخن قلوي قابل للانتفاخ

تنقسم المكثفات القلوية القابلة للانتفاخ إلى فئتين: المكثفات القلوية القابلة للانتفاخ غير الرابطة (ASE) والمكثفات القلوية القابلة للانتفاخ (HASE)، وهي مكثفات أنيونية. ASE غير المرتبط هو مستحلب منتفخ قلوي متعدد الأكريلات.

3.3. مثخن من مادة البولي يوريثين ومثخن غير بولي يوريثين معدّل بشكل كاره للماء

مثخن البولي يوريثين، المشار إليه بـ HEUR، عبارة عن بوليمر قابل للذوبان في الماء من مادة البولي يوريثين الإيثوكسيلية المعدلة بالمجموعة، والذي ينتمي إلى مثخن ترابطي غير أيوني.

يتكون HEUR من ثلاثة أجزاء: مجموعة كارهة للماء، وسلسلة محبة للماء، ومجموعة البولي يوريثين.

تلعب المجموعة الكارهة للماء دورًا ترابطيًا وهي العامل الحاسم في التثخين، وعادةً ما يكون الأوليل، والأوكتاديسيل، والدوديسيلفينيل، والنونيلفينول، وما إلى ذلك.

ومع ذلك، فإن درجة استبدال المجموعات الكارهة للماء عند طرفي بعض HEURs المتاحة تجاريًا أقل من 0.9، والأفضل هو 1.7 فقط. يجب التحكم بشكل صارم في ظروف التفاعل للحصول على مثخن من مادة البولي يوريثين مع توزيع ضيق للوزن الجزيئي وأداء مستقر. يتم تصنيع معظم HEURs عن طريق البلمرة التدريجية، لذا فإن HEURs المتاحة تجاريًا هي بشكل عام خليط من الأوزان الجزيئية العريضة.

بالإضافة إلى مكثفات البولي يوريثين الارتباطية الخطية الموصوفة أعلاه، هناك أيضًا مكثفات البولي يوريثين الارتباطية الشبيهة بالمشط. إن ما يسمى بمثخن البولي يوريثين المرتبط بالمشط يعني أن هناك مجموعة معلقة كارهة للماء في منتصف كل جزيء مثخن. مكثفات مثل SCT-200 وSCT-275 وما إلى ذلك.

عند إضافة كمية عادية من المجموعات الكارهة للماء، لا يوجد سوى مجموعتين كارهة للماء في النهاية، وبالتالي فإن مثخن الأمينو المُعدل الكاره للماء المُركب لا يختلف كثيرًا عن HEUR، مثل Optiflo H 500، انظر الشكل 3.

إذا تمت إضافة المزيد من المجموعات الكارهة للماء، مثل ما يصل إلى 8%، فيمكن تعديل ظروف التفاعل لإنتاج مكثفات أمينية مع مجموعات متعددة كارهة للماء. وبطبيعة الحال، وهذا هو أيضا مثخن مشط.

يمكن لهذا المثخن الأميني المعدل الكاره للماء أن يمنع لزوجة الطلاء من الانخفاض بسبب إضافة كمية كبيرة من المواد الخافضة للتوتر السطحي ومذيبات الجليكول عند إضافة مطابقة الألوان. والسبب هو أن المجموعات القوية الكارهة للماء يمكن أن تمنع الامتزاز، والمجموعات المتعددة الكارهة للماء لها ارتباط قوي.