مواد افزودنی مورد استفاده در پوشش ها

I. نمای کلی
به عنوان یکی از مواد اولیه پوشش‌ها، مقدار افزودنی‌ها معمولاً بسیار کم است (به طور کلی حدود 1٪ از کل فرمولاسیون)، اما تأثیر آن عالی است. افزودن آن نه تنها می تواند از بسیاری از عیوب پوشش و عیوب فیلم جلوگیری کند، بلکه فرآیند تولید و ساخت پوشش را به راحتی کنترل می کند و افزودن برخی مواد افزودنی می تواند عملکردهای خاصی را به پوشش بدهد. بنابراین افزودنی ها بخش مهمی از پوشش ها هستند.

2. طبقه بندی مواد افزودنی
مواد افزودنی رایج برای پوشش ها عبارتند از: مواد ضد ته نشینی آلی، غلیظ کننده ها، عوامل تراز کننده، عوامل کنترل کف، محرک چسبندگی، عوامل مرطوب کننده و پخش کننده و غیره.

3. عملکرد و کاربرد مواد افزودنی

(1) عامل ضد ته نشینی آلی
بیشتر این محصولات بر پایه پلی اولفین ها هستند که در برخی از حلال ها پراکنده شده اند و گاهی اوقات با یک مشتق روغن کرچک اصلاح می شوند. این افزودنی ها به سه شکل مایع، خمیری و پودری وجود دارند.

1. خواص رئولوژیکی:
عملکرد اصلی رئولوژیکی عوامل ضد ته نشینی آلی، کنترل سوسپانسیون رنگدانه ها است - یعنی جلوگیری از ته نشین شدن سخت یا اجتناب از ته نشین شدن به طور کلی، که کاربرد معمول آنها است. اما در عمل باعث افزایش ویسکوزیته و همچنین درجاتی از مقاومت در برابر افتادگی به خصوص در پوشش های صنعتی می شود. عوامل ضد ته نشینی آلی به دلیل افزایش دما حل می شوند و در نتیجه کارایی خود را از دست می دهند، اما رئولوژی آنها با سرد شدن سیستم بهبود می یابد.

2. استفاده از عامل ضد ته نشینی آلی:
برای اینکه عامل ضد ته نشینی به طور موثر در پوشش کار کند، باید به درستی پراکنده و فعال شود. مراحل مشخص به شرح زیر است:
(1) خیس کردن (فقط پودر خشک). عامل ضد رسوب آلی پودر خشک یک سنگدانه است، برای جدا کردن ذرات از یکدیگر، باید توسط حلال و (یا) رزین خیس شود. معمولاً افزودن آن به دوغاب آسیاب با هم زدن متوسط ​​کافی است.
(2) دگلومراسیون (فقط برای پودر خشک). نیروی تجمع مواد آلی ضد رسوب خیلی قوی نیست و اختلاط آشفته ساده در بیشتر موارد کافی است.
(3) پراکندگی، گرمایش، مدت زمان پراکندگی (همه انواع). تمامی عوامل آلی ضد رسوب دارای حداقل دمای فعال سازی هستند و در صورت عدم رسیدن به آن، هرچقدر هم که نیروی پراکنده زیاد باشد، فعالیت رئولوژیکی وجود نخواهد داشت. دمای فعال سازی بستگی به حلال مورد استفاده دارد. هنگامی که از حداقل دما فراتر رفت، تنش اعمال شده عامل ضد رسوب آلی را فعال می کند و عملکرد آن را کامل می کند.

(2) ضخیم کننده
انواع مختلفی از ضخیم کننده ها در رنگ های حلال و پایه آب استفاده می شود. انواع متداول ضخیم‌کننده‌های مورد استفاده در پوشش‌های آبی عبارتند از: اترهای سلولزی، پلی‌اکریلات‌ها، ضخیم‌کننده‌های انجمنی و ضخیم‌کننده‌های معدنی.
1. متداول ترین ضخیم کننده اتر سلولز هیدروکسی اتیل سلولز (HEC) است. بسته به ویسکوزیته، مشخصات مختلفی وجود دارد. HEC یک محصول پودری محلول در آب است که یک غلیظ کننده غیر یونی است. دارای اثر ضخیم کنندگی خوب، مقاومت در برابر آب و مقاومت قلیایی خوب است، اما معایب آن این است که به راحتی کپک می شود، پوسیدگی دارد و خاصیت تسطیح ضعیفی دارد.
2. ضخیم کننده پلی آکریلات یک امولسیون کوپلیمر آکریلات با محتوای کربوکسیل بالا است و بزرگترین ویژگی آن مقاومت خوب آن در برابر هجوم قالب است. هنگامی که PH 8-10 است، این نوع غلیظ کننده متورم می شود و ویسکوزیته فاز آب را افزایش می دهد. اما وقتی PH بیشتر از 10 باشد در آب حل می شود و اثر غلیظ کننده خود را از دست می دهد. بنابراین حساسیت بیشتری نسبت به pH وجود دارد. در حال حاضر، آب آمونیاکی رایج ترین تنظیم کننده pH برای رنگ های لاتکس در چین است. بنابراین هنگام استفاده از این نوع غلیظ کننده با تبخیر آب آمونیاک مقدار pH کاهش می یابد و اثر غلیظ کننده آن نیز کاهش می یابد.
3. ضخیم کننده های انجمنی مکانیسم های ضخیم شوندگی متفاوتی با سایر انواع قوام دهنده دارند. بیشتر قوام دهنده ها ویسکوزیته را از طریق هیدراتاسیون و تشکیل ساختار ژل ضعیف در سیستم به ارمغان می آورند. با این حال، ضخیم‌کننده‌های انجمنی، مانند سورفکتانت‌ها، هم بخش‌های آبدوست و هم بخش‌های روغن پاک‌کننده زرد رنگ دوستدار دهان در مولکول دارند. قسمت های آبدوست را می توان هیدراته و متورم کرد تا فاز آب غلیظ شود. گروه های انتهایی چربی دوست را می توان با ذرات امولسیونی و ذرات رنگدانه ترکیب کرد. برای تشکیل یک ساختار شبکه ارتباط برقرار کنید.
4. ضخیم کننده معدنی با بنتونیت نشان داده می شود. معمولا بنتونیت پایه آب با جذب آب متورم می شود و حجم پس از جذب آب چندین برابر حجم اولیه آن است. این نه تنها به عنوان یک غلیظ کننده عمل می کند، بلکه از فرورفتگی، افتادگی و شناور شدن رنگ نیز جلوگیری می کند. اثر ضخیم کنندگی آن بهتر از ضخیم کننده های اکریلیک و پلی اورتان قابل تورم قلیایی به همان میزان است. علاوه بر این، همچنین دارای طیف گسترده ای از سازگاری pH، پایداری خوب در انجماد و ذوب و پایداری بیولوژیکی است. از آنجایی که حاوی سورفکتانت های محلول در آب نیست، ذرات ریز موجود در فیلم خشک می توانند از مهاجرت و انتشار آب جلوگیری کنند و می توانند مقاومت فیلم پوشش را در برابر آب افزایش دهند.

(3) عامل تسطیح

سه نوع اصلی از عوامل تسطیح وجود دارد که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند:
1. عامل تسطیح از نوع پلی سیلوکسان اصلاح شده
این نوع عامل تسطیح می تواند کشش سطحی پوشش را به شدت کاهش دهد، ترشوندگی پوشش را به زیرلایه بهبود بخشد و از انقباض جلوگیری کند. می تواند اختلاف کشش سطحی را بر روی سطح فیلم مرطوب به دلیل تبخیر حلال کاهش دهد، وضعیت جریان سطح را بهبود بخشد و باعث شود رنگ به سرعت تراز شود. این نوع عامل تسطیح همچنین می تواند یک لایه بسیار نازک و صاف بر روی سطح فیلم پوشش ایجاد کند و در نتیجه صافی و براقی سطح فیلم پوشش را بهبود بخشد.
2. عامل تسطیح نوع رزین با زنجیره بلند با سازگاری محدود
مانند هموپلیمر یا کوپلیمر آکریلات که می تواند کشش سطحی پوشش و بستر را تا حدی کاهش دهد تا رطوبت پذیری را بهبود بخشد و از انقباض جلوگیری کند. و می تواند یک سطح مولکولی واحد را روی سطح فیلم پوشش تشکیل دهد تا کشش سطحی پوشش را افزایش دهد، همگن شود، سیالیت سطح را بهبود بخشد، سرعت تبخیر حلال را مهار کند، عیوب مانند پوست پرتقال و آثار قلم مو را از بین ببرد، و فیلم پوشش را صاف و صاف کند. حتی
3. عامل تراز با حلال نقطه جوش بالا به عنوان جزء اصلی
این نوع عامل تراز کننده می تواند نرخ تبخیر حلال را تنظیم کند، به طوری که فیلم پوشش دارای نرخ تبخیر و حلالیت متعادل تری در طول فرآیند خشک شدن باشد و مانع از جلوگیری از جریان فیلم پوشش توسط تبخیر بسیار سریع حلال شود. ویسکوزیته بسیار زیاد است و در نتیجه معایب تسطیح ضعیف را به همراه دارد و می تواند از انقباض ناشی از حلالیت ضعیف مواد پایه و رسوب ناشی از تبخیر بسیار سریع حلال جلوگیری کند.

(4) عامل کنترل فوم
به مواد کنترل کننده کف، مواد ضد کف یا ضد کف نیز می گویند. عوامل ضد کف از تشکیل کف جلوگیری کرده یا آن را به تاخیر می اندازند: مواد ضد کف، سورفکتانت هایی هستند که حباب های ایجاد شده را می ترکند. تفاوت بین این دو تنها تا حدی تئوری است، یک ضد کف موفق نیز می تواند مانند یک عامل ضد کف از تشکیل کف جلوگیری کند. به طور کلی، عامل ضد کف از سه جزء اصلی تشکیل شده است: ترکیب فعال (یعنی عامل فعال). عامل انتشار (موجود یا نه)؛ حامل

(5) عوامل مرطوب کننده و پراکنده کننده
عوامل مرطوب کننده و پراکنده ممکن است طیف وسیعی از عملکردها را داشته باشند، اما دو عملکرد اصلی کاهش زمان و/یا انرژی مورد نیاز برای تکمیل فرآیند پراکندگی و در عین حال تثبیت پراکندگی رنگدانه است. عوامل مرطوب کننده و پخش کننده ها معمولاً به موارد زیر تقسیم می شوند

پنج دسته:
1. عامل مرطوب کننده آنیونی
2. عامل مرطوب کننده کاتیونی
3. خیس کننده الکترونیکی، آمفوتریک
4. مرطوب کننده دوکاره و غیر الکتریکی خنثی
5. عامل مرطوب کننده غیر یونی

چهار نوع اول عوامل مرطوب کننده و پخش کننده ها می توانند نقش مرطوب کنندگی داشته باشند و به پراکندگی رنگدانه کمک کنند زیرا انتهای آبدوست آنها توانایی ایجاد پیوندهای فیزیکی و شیمیایی با سطح رنگدانه، لبه ها، گوشه ها و غیره را دارد و به سمت جهت گیری حرکت می کند. سطح رنگدانه، معمولاً انتهای آبگریز. عوامل مرطوب کننده و پراکنده غیریونی نیز حاوی گروه های انتهایی آبدوست هستند، اما نمی توانند پیوند فیزیکی و شیمیایی با سطح رنگدانه ایجاد کنند، اما می توانند با آب جذب شده روی سطح ذرات رنگدانه ترکیب شوند. این اتصال آب به سطح ذرات رنگدانه ناپایدار است و منجر به جذب و دفع غیریونی می شود. سورفکتانت واجذب شده در این سیستم رزین آزاد است و تمایل به ایجاد عوارض جانبی مانند مقاومت ضعیف در برابر آب دارد.

عامل مرطوب کننده و پخش کننده باید در طول فرآیند پراکندگی رنگدانه اضافه شود تا اطمینان حاصل شود که سایر مواد فعال سطحی می توانند در تماس نزدیک با رنگدانه باشند تا نقش خود را قبل از رسیدن به سطح ذرات رنگدانه ایفا کنند.

چهار خلاصه

پوشش یک سیستم پیچیده است. به عنوان جزئی از سیستم، مواد افزودنی به مقدار کم اضافه می شوند، اما نقش حیاتی در عملکرد آن دارند. بنابراین، هنگام توسعه پوشش‌های مبتنی بر حلال، باید از طریق تعداد زیادی آزمایش مکرر، از کدام افزودنی‌ها و دوز آنها استفاده کرد.