जल-आधारित कोटिंग्स के पांच "एजेंट"!

सारांश

1. गीला करने और फैलाने वाला एजेंट

2. डिफॉमर

3. गाढ़ा करने वाला

4. फिल्म बनाने वाले योजक

5. अन्य योजक

गीला करने और फैलाने वाला एजेंट

जल-आधारित कोटिंग्स विलायक या फैलाव माध्यम के रूप में पानी का उपयोग करती हैं, और पानी में एक बड़ा ढांकता हुआ स्थिरांक होता है, इसलिए पानी-आधारित कोटिंग्स मुख्य रूप से इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण द्वारा स्थिर होती हैं जब विद्युत दोहरी परत ओवरलैप होती है।

इसके अलावा, जल-आधारित कोटिंग प्रणाली में, अक्सर पॉलिमर और गैर-आयनिक सर्फेक्टेंट होते हैं, जो वर्णक भराव की सतह पर सोख लिए जाते हैं, जिससे स्टेरिक बाधा उत्पन्न होती है और फैलाव स्थिर हो जाता है। इसलिए, पानी आधारित पेंट और इमल्शन इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण और स्टेरिक बाधा की संयुक्त क्रिया के माध्यम से स्थिर परिणाम प्राप्त करते हैं। इसका नुकसान खराब इलेक्ट्रोलाइट प्रतिरोध है, खासकर उच्च कीमत वाले इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए।

1.1 गीला करने वाला एजेंट

जलजनित कोटिंग्स के लिए गीला करने वाले एजेंटों को आयनिक और गैर-आयनिक में विभाजित किया गया है।

गीला करने वाले एजेंट और फैलाने वाले एजेंट का संयोजन आदर्श परिणाम प्राप्त कर सकता है। गीला करने वाले एजेंट की मात्रा आम तौर पर प्रति हजार कुछ होती है। इसका नकारात्मक प्रभाव फोमिंग और कोटिंग फिल्म के जल प्रतिरोध को कम करना है।

गीला करने वाले एजेंटों के विकास के रुझानों में से एक धीरे-धीरे पॉलीऑक्सीएथिलीन एल्काइल (बेंजीन) फिनोल ईथर (एपीईओ या एपीई) गीला करने वाले एजेंटों को बदलना है, क्योंकि इससे चूहों में पुरुष हार्मोन की कमी हो जाती है और अंतःस्रावी में हस्तक्षेप होता है। पॉलीऑक्सीएथिलीन एल्काइल (बेंजीन) फिनोल ईथर का व्यापक रूप से इमल्शन पोलीमराइजेशन के दौरान इमल्सीफायर के रूप में उपयोग किया जाता है।

ट्विन सर्फेक्टेंट भी नए विकास हैं। यह एक स्पेसर द्वारा जुड़े हुए दो उभयचर अणु हैं। ट्विन-सेल सर्फेक्टेंट की सबसे उल्लेखनीय विशेषता यह है कि क्रिटिकल मिसेल एकाग्रता (सीएमसी) उनके "एकल-सेल" सर्फेक्टेंट की तुलना में कम परिमाण के एक क्रम से अधिक है, जिसके बाद उच्च दक्षता होती है। जैसे कि TEGO ट्विन 4000, यह एक ट्विन सेल सिलोक्सेन सर्फेक्टेंट है, और इसमें अस्थिर फोम और डिफोमिंग गुण हैं।

1.2 फैलाव

लेटेक्स पेंट के लिए डिस्पर्सेंट्स को चार श्रेणियों में विभाजित किया गया है: फॉस्फेट डिस्पर्सेंट्स, पॉलीएसिड होमोपोलिमर डिस्पर्सेंट्स, पॉलीएसिड कॉपोलीमर डिस्पर्सेंट्स और अन्य डिस्पर्सेंट्स।

सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले फॉस्फेट फैलाने वाले पॉलीफॉस्फेट हैं, जैसे सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट, सोडियम पॉलीफॉस्फेट (कैलगॉन एन, जर्मनी में बीके गिउलिनी केमिकल कंपनी का उत्पाद), पोटेशियम ट्रिपोलीफॉस्फेट (केटीपीपी) और टेट्रापोटेशियम पाइरोफॉस्फेट (टीकेपीपी)।

इसकी क्रिया का तंत्र हाइड्रोजन बॉन्डिंग और रासायनिक सोखना के माध्यम से इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण को स्थिर करना है। इसका लाभ यह है कि खुराक कम है, लगभग 0.1%, और इसका अकार्बनिक रंगद्रव्य और भराव पर अच्छा फैलाव प्रभाव पड़ता है। लेकिन इसमें कमियां भी हैं: एक, पीएच मान और तापमान में वृद्धि के साथ, पॉलीफॉस्फेट आसानी से हाइड्रोलाइज्ड हो जाता है, जिससे दीर्घकालिक भंडारण स्थिरता खराब हो जाती है; माध्यम में अपूर्ण विघटन चमकदार लेटेक्स पेंट की चमक को प्रभावित करेगा।

1 फॉस्फेट फैलाने वाला

फॉस्फेट एस्टर फैलाने वाले वर्णक फैलाव को स्थिर करते हैं, जिसमें जिंक ऑक्साइड जैसे प्रतिक्रियाशील रंगद्रव्य भी शामिल हैं। ग्लॉस पेंट फॉर्मूलेशन में, यह चमक और सफाई क्षमता में सुधार करता है। अन्य गीला करने और फैलाने वाले योजकों के विपरीत, फॉस्फेट एस्टर फैलाने वालों को जोड़ने से कोटिंग की केयू और आईसीआई चिपचिपाहट पर कोई असर नहीं पड़ता है।

पॉलीएसिड होमोपोलिमर डिस्पर्सेंट, जैसे टैमोल 1254 और टैमोल 850, टैमोल 850 मेथैक्रेलिक एसिड का एक होमोपोलिमर है।

पॉलीएसिड कॉपोलीमर डिस्पर्सेंट, जैसे ओरोटैन 731ए, जो डायसोब्यूटिलीन और मैलिक एसिड का कॉपोलीमर है। इन दो प्रकार के फैलावों की विशेषता यह है कि वे रंगद्रव्य और भराव की सतह पर मजबूत सोखना या एंकरिंग उत्पन्न करते हैं, स्थैतिक बाधा बनाने के लिए लंबी आणविक श्रृंखलाएं होती हैं, और श्रृंखला के सिरों पर पानी में घुलनशीलता होती है, और कुछ को इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण द्वारा पूरक किया जाता है स्थिर परिणाम प्राप्त करें। फैलाव को अच्छा फैलाव बनाने के लिए, आणविक भार को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए। यदि आणविक भार बहुत छोटा है, तो अपर्याप्त स्थैतिक बाधा होगी; यदि आणविक भार बहुत बड़ा है, तो फ़्लोक्यूलेशन घटित होगा। पॉलीएक्रिलेट डिस्पर्सेंट्स के लिए, सबसे अच्छा फैलाव प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है यदि पोलीमराइजेशन की डिग्री 12-18 है।

अन्य प्रकार के डिस्पेंसर, जैसे एएमपी-95, का रासायनिक नाम 2-एमिनो-2-मिथाइल-1-प्रोपेनॉल है। अमीनो समूह अकार्बनिक कणों की सतह पर अवशोषित होता है, और हाइड्रॉक्सिल समूह पानी तक फैलता है, जो स्टेरिक बाधा के माध्यम से एक स्थिर भूमिका निभाता है। इसके छोटे आकार के कारण, स्थैतिक बाधा सीमित है। एएमपी-95 मुख्य रूप से एक पीएच नियामक है।

हाल के वर्षों में, फैलाने वालों पर शोध ने उच्च आणविक भार के कारण होने वाली फ्लोक्यूलेशन की समस्या पर काबू पा लिया है, और उच्च आणविक भार का विकास रुझानों में से एक है। उदाहरण के लिए, इमल्शन पोलीमराइजेशन द्वारा उत्पादित उच्च आणविक भार फैलाने वाला EFKA-4580 विशेष रूप से पानी आधारित औद्योगिक कोटिंग्स के लिए विकसित किया गया है, जो कार्बनिक और अकार्बनिक वर्णक फैलाव के लिए उपयुक्त है, और इसमें अच्छा पानी प्रतिरोध है।

अमीनो समूहों में एसिड-बेस या हाइड्रोजन बॉन्डिंग के माध्यम से कई पिगमेंट के लिए अच्छा संबंध होता है। एंकरिंग समूह के रूप में अमीनोएक्रिलिक एसिड के साथ ब्लॉक कॉपोलीमर डिस्पर्सेंट पर ध्यान दिया गया है।

2 एंकरिंग समूह के रूप में डाइमिथाइलैमिनोइथाइल मेथैक्रिलेट के साथ फैलाव

टेगो डिस्पर्स 655 वेटिंग और डिस्पर्सिंग एडिटिव का उपयोग जलजनित ऑटोमोटिव पेंट्स में न केवल पिगमेंट को ठीक करने के लिए किया जाता है, बल्कि एल्यूमीनियम पाउडर को पानी के साथ प्रतिक्रिया करने से रोकने के लिए भी किया जाता है।

पर्यावरणीय चिंताओं के कारण, बायोडिग्रेडेबल वेटिंग और डिस्पर्सिंग एजेंट विकसित किए गए हैं, जैसे एनवायरोजेम एई श्रृंखला ट्विन-सेल वेटिंग और डिस्पर्सिंग एजेंट, जो कम फोमिंग वेटिंग और डिस्पर्सिंग एजेंट हैं।

defoamer

कई प्रकार के पारंपरिक जल-आधारित पेंट डिफॉमर हैं, जिन्हें आम तौर पर तीन श्रेणियों में विभाजित किया जाता है: खनिज तेल डिफॉमर, पॉलीसिलोक्सेन डिफॉमर और अन्य डिफॉमर।

खनिज तेल डिफोमर्स का उपयोग आमतौर पर मुख्य रूप से फ्लैट और सेमी-ग्लॉस लेटेक्स पेंट में किया जाता है।

पॉलीसिलोक्सेन डिफोमर्स में कम सतह तनाव, मजबूत डिफोमिंग और एंटीफोमिंग क्षमताएं होती हैं, और चमक को प्रभावित नहीं करते हैं, लेकिन जब अनुचित तरीके से उपयोग किया जाता है, तो वे कोटिंग फिल्म के सिकुड़न और खराब रीकोटेबिलिटी जैसे दोष पैदा करेंगे।

पारंपरिक जल-आधारित पेंट डिफोमर्स डिफोमिंग के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए जल चरण के साथ असंगत होते हैं, इसलिए कोटिंग फिल्म में सतह दोष उत्पन्न करना आसान होता है।

हाल के वर्षों में, आणविक स्तर के डिफोमर्स विकसित किए गए हैं।

यह एंटीफोमिंग एजेंट एक पॉलिमर है जो वाहक पदार्थ पर सीधे एंटीफोमिंग सक्रिय पदार्थों को ग्राफ्ट करके बनता है। पॉलिमर की आणविक श्रृंखला में एक गीला हाइड्रॉक्सिल समूह होता है, डिफोमिंग सक्रिय पदार्थ अणु के चारों ओर वितरित होता है, सक्रिय पदार्थ को एकत्रित करना आसान नहीं होता है, और कोटिंग प्रणाली के साथ संगतता अच्छी होती है। ऐसे आणविक स्तर के डिफोमर्स में खनिज तेल - फोमस्टार ए10 श्रृंखला, सिलिकॉन युक्त - फोमस्टार ए30 श्रृंखला, और गैर-सिलिकॉन, गैर-तेल पॉलिमर - फोमस्टार एमएफ श्रृंखला शामिल हैं।

यह आणविक-स्केल डिफॉमर एक असंगत सर्फेक्टेंट के रूप में एक सुपरग्राफ्टेड स्टार पॉलिमर का उपयोग करता है और जलजनित कोटिंग अनुप्रयोगों में अच्छे परिणाम प्राप्त किए हैं। स्टाउट एट अल द्वारा रिपोर्ट किया गया एयर प्रोडक्ट्स आणविक-ग्रेड डिफॉमर। एक एसिटिलीन ग्लाइकोल-आधारित फोम नियंत्रण एजेंट और डिफॉमर है जिसमें सर्फिनॉल एमडी 20 और सर्फिनॉल डीएफ 37 जैसे दोनों गीला करने वाले गुण हैं।

इसके अलावा, शून्य-वीओसी कोटिंग्स के उत्पादन की जरूरतों को पूरा करने के लिए, वीओसी-मुक्त डिफोमर्स भी हैं, जैसे कि एगिटन 315, एगिटन ई 255, आदि।

रोगन

कई प्रकार के थिकनर होते हैं, वर्तमान में आमतौर पर सेल्युलोज ईथर और इसके डेरिवेटिव थिकनर, एसोसिएटिव क्षार-सूजन थिकनर (एचएएसई) और पॉलीयुरेथेन थिकनर (एचईयूआर) का उपयोग किया जाता है।

3.1. सेलूलोज़ ईथर और उसके डेरिवेटिव

हाइड्रोक्सीएथाइल सेलुलोज (एचईसी)पहली बार 1932 में यूनियन कार्बाइड कंपनी द्वारा औद्योगिक रूप से उत्पादित किया गया था, और इसका इतिहास 70 वर्षों से अधिक पुराना है।

वर्तमान में, सेल्युलोज ईथर और इसके डेरिवेटिव के गाढ़ेपन में मुख्य रूप से हाइड्रॉक्सीएथाइल सेलुलोज (एचईसी), मिथाइल हाइड्रॉक्सीएथाइल सेलुलोज (एमएचईसी), एथिल हाइड्रॉक्सीएथाइल सेलुलोज (ईएचईसी), मिथाइल हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल बेस सेलुलोज (एमएचपीसी), मिथाइल सेलुलोज (एमसी) और ज़ैंथन गम शामिल हैं। आदि, ये गैर-आयनिक गाढ़ेपन हैं, और गैर-संबद्ध जल चरण गाढ़ेपन से भी संबंधित हैं। उनमें से, लेटेक्स पेंट में एचईसी का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है।

3.2 क्षार-सूजन गाढ़ा करनेवाला

क्षार-सूजन गाढ़ेपन को दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: गैर-सहयोगी क्षार-सूजन गाढ़ेपन (एएसई) और साहचर्य क्षार-सूजन गाढ़ेपन (एचएएसई), जो आयनिक गाढ़ेपन हैं। गैर-संबद्ध एएसई एक पॉलीएक्रिलेट क्षार सूजन इमल्शन है।

3.3. पॉलीयूरेथेन थिनर और हाइड्रोफोबिक रूप से संशोधित गैर-पॉलीयूरेथेन थिनर

पॉलीयुरेथेन थिनर, जिसे HEUR कहा जाता है, एक हाइड्रोफोबिक समूह-संशोधित एथोक्सिलेटेड पॉलीयूरेथेन पानी में घुलनशील बहुलक है, जो गैर-आयनिक साहचर्य थिनर से संबंधित है।

HEUR तीन भागों से बना है: हाइड्रोफोबिक समूह, हाइड्रोफिलिक श्रृंखला और पॉलीयुरेथेन समूह।

हाइड्रोफोबिक समूह एक सहयोगी भूमिका निभाता है और गाढ़ा होने के लिए निर्णायक कारक होता है, आमतौर पर ओलेइल, ऑक्टाडेसिल, डोडेसिलफेनिल, नोनीलफेनॉल आदि।

हालाँकि, कुछ व्यावसायिक रूप से उपलब्ध HEURs के दोनों सिरों पर हाइड्रोफोबिक समूहों के प्रतिस्थापन की डिग्री 0.9 से कम है, और सर्वोत्तम केवल 1.7 है। संकीर्ण आणविक भार वितरण और स्थिर प्रदर्शन के साथ पॉलीयूरेथेन थिनर प्राप्त करने के लिए प्रतिक्रिया स्थितियों को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए। अधिकांश HEUR को चरणबद्ध पोलीमराइजेशन द्वारा संश्लेषित किया जाता है, इसलिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध HEUR आमतौर पर व्यापक आणविक भार का मिश्रण होते हैं।

ऊपर वर्णित लीनियर एसोसिएटिव पॉलीयूरेथेन थिकनर के अलावा, कंघी जैसे एसोसिएटिव पॉलीयूरेथेन थिकनर भी हैं। तथाकथित कंघी एसोसिएशन पॉलीयुरेथेन थिकनर का मतलब है कि प्रत्येक थिकनर अणु के बीच में एक लटकता हुआ हाइड्रोफोबिक समूह होता है। SCT-200 और SCT-275 आदि जैसे थिकनर।

हाइड्रोफोबिक समूहों की सामान्य मात्रा जोड़ने पर, केवल 2 अंत-कैप्ड हाइड्रोफोबिक समूह होते हैं, इसलिए संश्लेषित हाइड्रोफोबिक रूप से संशोधित अमीनो थिनर HEUR से बहुत अलग नहीं है, जैसे कि ऑप्टिफ्लो एच 500, चित्र 3 देखें।

यदि अधिक हाइड्रोफोबिक समूह जोड़े जाते हैं, जैसे कि 8% तक, तो प्रतिक्रिया स्थितियों को कई अवरुद्ध हाइड्रोफोबिक समूहों के साथ अमीनो गाढ़ेपन का उत्पादन करने के लिए समायोजित किया जा सकता है। निःसंदेह, यह कंघी को गाढ़ा करने वाला भी है।

जब रंग मिलान जोड़ा जाता है तो यह हाइड्रोफोबिक संशोधित अमीनो थिनर बड़ी मात्रा में सर्फेक्टेंट और ग्लाइकोल सॉल्वैंट्स के कारण पेंट की चिपचिपाहट को कम होने से रोक सकता है। इसका कारण यह है कि मजबूत हाइड्रोफोबिक समूह अवशोषण को रोक सकते हैं, और कई हाइड्रोफोबिक समूहों का मजबूत संबंध होता है।