Focus on Cellulose ethers

수성 코팅의 5가지 "약제"!

요약

1. 습윤분산제

2. 소포제

3. 증점제

4. 필름 형성 첨가제

5. 기타 첨가제

습윤 및 분산제

수성코팅제는 물을 용매나 분산매로 사용하며, 물은 유전율이 크기 때문에 전기이중층이 겹칠 때의 정전기적 반발력에 의해 주로 안정화된다.

또한, 수성 코팅 시스템에는 폴리머와 비이온성 계면활성제가 안료 필러 표면에 흡착되어 입체 장애를 형성하고 분산을 안정화시키는 경우가 많습니다. 따라서 수성 페인트와 유제는 정전기적 반발력과 입체 장애의 결합 작용을 통해 안정적인 결과를 얻습니다. 단점은 특히 고가 전해질의 경우 전해질 저항이 좋지 않다는 것입니다.

1.1 습윤제

수성 코팅용 습윤제는 음이온성과 비이온성으로 구분됩니다.

습윤제와 분산제를 함께 사용하면 이상적인 결과를 얻을 수 있습니다. 습윤제의 양은 일반적으로 천분의 몇입니다. 부정적인 영향은 거품이 발생하고 코팅 필름의 내수성을 감소시키는 것입니다.

습윤제의 개발 추세 중 하나는 폴리옥시에틸렌 알킬(벤젠) 페놀 에테르(APEO 또는 APE) 습윤제를 점진적으로 대체하는 것입니다. 왜냐하면 습윤제가 쥐의 남성 호르몬을 감소시키고 내분비계를 방해하기 때문입니다. 폴리옥시에틸렌 알킬(벤젠) 페놀 에테르는 유화 중합 중에 유화제로 ​​널리 사용됩니다.

트윈 계면활성제도 새로운 개발품입니다. 이는 스페이서로 연결된 두 개의 양친매성 분자입니다. 트윈 셀 계면활성제의 가장 주목할만한 특징은 임계 미셀 농도(CMC)가 "단일 셀" 계면활성제보다 10배 이상 낮고 효율성이 높다는 것입니다. TEGO Twin 4000과 같은 Twin Cell 실록산계 계면활성제로서 불안정한 기포 및 소포성을 가지고 있습니다.

1.2 분산제

라텍스 페인트용 분산제는 인산염 분산제, 다중산 단독중합체 분산제, 다중산 공중합 분산제 및 기타 분산제의 네 가지 범주로 분류됩니다.

가장 널리 사용되는 인산염 분산제는 헥사메타인산나트륨, 폴리인산나트륨(Calgon N, 독일 BK Giulini Chemical Company 제품), 트리폴리인산칼륨(KTPP) 및 피로인산사칼륨(TKPP)과 같은 폴리인산염입니다.

그 작용 메커니즘은 수소결합과 화학흡착을 통해 정전기적 반발력을 안정화시키는 것이다. 장점은 사용량이 0.1% 정도로 낮고, 무기안료 및 충진제에 대한 분산효과가 좋다는 점이다. 그러나 또한 단점도 있습니다. 하나는 pH 값과 온도의 상승과 함께 폴리인산염이 쉽게 가수분해되어 장기 보관 안정성이 나쁘다는 것입니다. 매체에 대한 불완전한 용해는 광택 라텍스 페인트의 광택에 영향을 미칩니다.

1 인산염 분산제

인산염 에스테르 분산제는 산화아연과 같은 반응성 안료를 포함한 안료 분산액을 안정화합니다. 광택 페인트 배합에서는 광택과 청결성을 향상시킵니다. 다른 습윤 및 분산 첨가제와 달리 인산염 에스테르 분산제를 첨가해도 코팅의 KU 및 ICI 점도에 영향을 미치지 않습니다.

Tamol 1254 및 Tamol 850, Tamol 850과 같은 다중산 단일중합체 분산제는 메타크릴산의 단일중합체입니다.

디이소부틸렌과 말레산의 공중합체인 Orotan 731A와 같은 다중산 공중합체 분산제. 이 두 종류의 분산제의 특징은 안료와 충전제의 표면에 강한 흡착이나 고정을 일으키고, 분자 사슬이 길어 입체 장애를 형성하며, 사슬 말단에 수용성을 가지며, 일부는 정전기적 반발력을 보충하여 안정적인 결과를 얻을 수 있습니다. 분산제의 분산성을 좋게 만들기 위해서는 분자량을 엄격하게 제어해야 합니다. 분자량이 너무 작으면 입체 장애가 충분하지 않습니다. 분자량이 너무 크면 응집이 발생합니다. 폴리아크릴레이트 분산제의 경우 중합도가 12~18일 때 최고의 분산 효과를 얻을 수 있습니다.

AMP-95와 같은 다른 유형의 분산제에는 2-아미노-2-메틸-1-프로판올이라는 화학명이 있습니다. 아미노기는 무기입자 표면에 흡착되고, 수산기는 물까지 확장되어 입체장애를 통해 안정화 역할을 한다. 크기가 작기 때문에 입체 장애가 제한됩니다. AMP-95는 주로 pH 조절제입니다.

최근 분산제에 대한 연구는 고분자량에 따른 응집 문제를 극복하고 있으며, 고분자량화의 개발도 그 추세 중 하나이다. 예를 들어, 유화 중합으로 생산된 고분자량 분산제 EFKA-4580은 수성 산업용 코팅용으로 특별히 개발되었으며 유기 및 무기 안료 분산에 적합하며 내수성이 우수합니다.

아미노 그룹은 산-염기 결합이나 수소 결합을 통해 많은 색소에 대해 좋은 친화력을 가지고 있습니다. 아미노아크릴산을 고정기로 하는 블록공중합체 분산제가 주목받고 있다.

2 고정 그룹으로서 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트를 갖는 분산제

Tego Dispers 655 습윤 및 분산 첨가제는 수성 자동차 페인트에 사용되어 안료의 방향을 정할 뿐만 아니라 알루미늄 분말이 물과 반응하는 것을 방지합니다.

환경 문제로 인해 거품이 적은 습윤 및 분산제인 EnviroGem AE 시리즈 트윈 셀 습윤 및 분산제와 같은 생분해성 습윤 및 분산제가 개발되었습니다.

소포제

전통적인 수성 페인트 소포제에는 다양한 종류가 있으며 일반적으로 미네랄 오일 소포제, 폴리실록산 소포제 및 기타 소포제의 세 가지 범주로 나뉩니다.

미네랄 오일 소포제는 주로 무광택 라텍스 페인트와 반광택 라텍스 페인트에 일반적으로 사용됩니다.

폴리실록산 소포제는 표면장력이 낮고 소포 및 소포력이 강하여 광택에 영향을 미치지 않으나, 부적절하게 사용할 경우 도막의 수축, 재도장성이 떨어지는 등의 불량을 유발합니다.

기존의 수성 페인트 소포제는 소포 목적을 달성하기 위해 수상과 상용성이 없으므로 코팅막에 표면 결함이 발생하기 쉽습니다.

최근에는 분자 수준의 소포제가 개발되었습니다.

본 소포제는 담체물질에 소포활성물질을 직접 접목시켜 형성된 고분자이다. 고분자의 분자사슬은 습윤성 수산기를 가지고 있고, 소포 활성물질이 분자 주위에 분포되어 있으며, 활성물질이 응집되기 쉽지 않고, 코팅 시스템과의 상용성이 좋습니다. 이러한 분자 수준 소포제에는 미네랄 오일(FoamStar A10 시리즈, 실리콘 함유) FoamStar A30 시리즈, 비실리콘, 비오일 폴리머인 FoamStar MF 시리즈가 포함됩니다.

이 분자 규모 소포제는 호환되지 않는 계면활성제로 슈퍼그라프트 스타 폴리머를 사용하며 수성 코팅 응용 분야에서 좋은 결과를 얻었습니다. Stout 등이 보고한 Air Products의 분자 등급 소포제. Surfynol MD 20, Surfynol DF 37 등 습윤성을 모두 갖춘 아세틸렌글리콜 기반의 거품조절제 및 소포제입니다.

또한 VOC 제로 코팅 생산 요구를 충족하기 위해 Agitan 315, Agitan E 255 등과 같은 VOC 프리 소포제도 있습니다.

증점제

증점제에는 다양한 종류가 있으며, 현재 일반적으로 사용되는 셀룰로오스 에테르 및 그 유도체 증점제, 회합성 알칼리 팽윤성 증점제(HASE) 및 폴리우레탄 증점제(HEUR)가 있습니다.

3.1. 셀룰로오스 에테르 및 그 유도체

하이드록시에틸셀룰로오스(HEC)1932년 유니온카바이드사(Union Carbide Company)에서 최초로 산업적으로 생산되었으며, 70년 이상의 역사를 가지고 있습니다.

현재, 셀룰로오스 에테르 및 그 유도체의 증점제는 주로 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC), 메틸 히드록시에틸 셀룰로오스(MHEC), 에틸 히드록시에틸 셀룰로오스(EHEC), 메틸 히드록시프로필 베이스 셀룰로오스(MHPC), 메틸 셀룰로오스(MC) 및 잔탄검을 포함하며, 등, 이들은 비이온성 증점제이며 또한 비수반 수상 증점제에 속합니다. 그 중 HEC는 라텍스 페인트에 가장 일반적으로 사용된다.

3.2 알칼리 팽윤성 증점제

알칼리 팽윤성 증점제는 크게 비회합성 알칼리 팽윤성 증점제(ASE)와 음이온성 증점제인 회합성 알칼리 팽윤성 증점제(HASE)의 두 가지 범주로 구분됩니다. Non-Associated ASE는 폴리아크릴레이트 알칼리 팽윤 에멀젼입니다.

3.3. 폴리우레탄 증점제 및 소수성 개질 비폴리우레탄 증점제

HEUR라고 불리는 폴리우레탄 증점제는 소수성 그룹이 변형된 에톡실화 폴리우레탄 수용성 고분자로 비이온성 결합 증점제에 속합니다.

HEUR은 소수성 그룹, 친수성 사슬 및 폴리우레탄 그룹의 세 부분으로 구성됩니다.

소수성 그룹은 결합 역할을 하며 농축의 결정적인 요소이며 일반적으로 올레일, 옥타데실, 도데실페닐, 노닐페놀 등입니다.

그러나 일부 시판되는 HEUR의 양쪽 말단 소수성기 치환도는 0.9보다 낮고, 가장 좋은 경우는 1.7에 불과하다. 좁은 분자량 분포와 안정적인 성능을 갖는 폴리우레탄 증점제를 얻기 위해서는 반응 조건을 엄격하게 제어해야 합니다. 대부분의 HEUR은 단계적 중합에 의해 합성되므로 시중에서 판매되는 HEUR은 일반적으로 넓은 분자량의 혼합물입니다.

위에서 설명한 선형 회합성 폴리우레탄 증점제 외에도 빗형 회합성 폴리우레탄 증점제도 있습니다. 소위 빗형 연합 폴리우레탄 증점제는 각 증점제 분자의 중간에 펜던트 소수성 그룹이 있음을 의미합니다. SCT-200, SCT-275 등의 증점제

정상적인 양의 소수기를 첨가하면 말단에 소수성기가 2개밖에 남지 않으므로 합성된 소수성 개질 아미노 증점제는 Optiflo H 500과 같은 HEUR와 크게 다르지 않습니다(그림 3 참조).

더 많은 소수성 그룹(예: 최대 8%)이 추가되면 반응 조건을 조정하여 여러 개의 소수성 그룹이 차단된 아미노 증점제를 생성할 수 있습니다. 물론 이것도 빗 증점제입니다.

본 소수성 변성 아미노 증점제는 조색 첨가 시 계면활성제 및 글리콜 용제의 다량 첨가로 인한 도료 점도 저하를 방지할 수 있는 제품입니다. 그 이유는 강한 소수성기가 탈착을 방지할 수 있고, 다수의 소수성기가 강한 결합을 갖고 있기 때문이다.


게시 시간: 2022년 12월 26일
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