Lima "ejen" salutan berasaskan air!

ringkasan

1. Agen pembasahan dan penyebaran

2. Penyahbuih

3. Lebih pekat

4. Bahan tambah pembentuk filem

5. Bahan tambahan lain

Agen pembasahan dan penyebaran

Salutan berasaskan air menggunakan air sebagai medium pelarut atau penyebaran, dan air mempunyai pemalar dielektrik yang besar, jadi salutan berasaskan air terutamanya distabilkan oleh tolakan elektrostatik apabila lapisan dua elektrik bertindih.

Di samping itu, dalam sistem salutan berasaskan air, selalunya terdapat polimer dan surfaktan bukan ionik, yang terserap pada permukaan pengisi pigmen, membentuk halangan sterik dan menstabilkan penyebaran. Oleh itu, cat dan emulsi berasaskan air mencapai hasil yang stabil melalui tindakan bersama tolakan elektrostatik dan halangan sterik. Kelemahannya ialah rintangan elektrolit yang lemah, terutamanya untuk elektrolit berharga tinggi.

1.1 Agen pembasahan

Agen pembasahan untuk salutan bawaan air dibahagikan kepada anionik dan bukan ionik.

Gabungan agen pembasahan dan agen penyebaran boleh mencapai hasil yang ideal. Jumlah agen pembasahan biasanya beberapa per seribu. Kesan negatifnya ialah berbuih dan mengurangkan rintangan air filem salutan.

Salah satu trend pembangunan agen pembasahan adalah untuk menggantikan secara beransur-ansur polioksietilena alkil (benzena) ejen pembasahan fenol eter (APEO atau APE), kerana ia membawa kepada pengurangan hormon lelaki dalam tikus dan mengganggu endokrin. Polioksietilena alkil (benzena) fenol eter digunakan secara meluas sebagai pengemulsi semasa pempolimeran emulsi.

Surfaktan berkembar juga merupakan perkembangan baru. Ia adalah dua molekul amphiphilic yang dihubungkan oleh spacer. Ciri paling ketara surfaktan sel berkembar ialah kepekatan misel kritikal (CMC) adalah lebih daripada susunan magnitud yang lebih rendah daripada surfaktan "sel tunggal" mereka, diikuti dengan kecekapan tinggi. Seperti TEGO Twin 4000, ia adalah surfaktan siloksan sel berkembar, dan mempunyai ciri buih dan penyahbuih yang tidak stabil.

1.2 Penyebar

Dispersants untuk cat lateks dibahagikan kepada empat kategori: dispersants fosfat, dispersants homopolimer polyacid, dispersants kopolimer polyacid dan dispersants lain.

Penyebar fosfat yang paling banyak digunakan ialah polifosfat, seperti natrium heksametafosfat, natrium polifosfat (Calgon N, produk Syarikat Kimia BK Giulini di Jerman), kalium tripolifosfat (KTPP) dan tetrapotassium pirofosfat (TKPP).

Mekanisme tindakannya adalah untuk menstabilkan tolakan elektrostatik melalui ikatan hidrogen dan penjerapan kimia. Kelebihannya ialah dosnya rendah, kira-kira 0.1%, dan ia mempunyai kesan penyebaran yang baik pada pigmen dan pengisi bukan organik. Tetapi juga terdapat kekurangan: satu, bersama-sama dengan peningkatan nilai pH dan suhu, polifosfat mudah terhidrolisis, menyebabkan kestabilan penyimpanan jangka panjang buruk; Pelarutan yang tidak lengkap dalam medium akan menjejaskan kilauan cat lateks berkilat.

1 Penyebar fosfat

Penyebar ester fosfat menstabilkan penyebaran pigmen, termasuk pigmen reaktif seperti zink oksida. Dalam formulasi cat berkilat, ia meningkatkan kilauan dan kebolehbersih. Tidak seperti bahan tambahan pembasahan dan penyebaran yang lain, penambahan penyebar ester fosfat tidak menjejaskan kelikatan KU dan ICI salutan.

Penyebar homopolimer poliasid, seperti Tamol 1254 dan Tamol 850, Tamol 850 ialah homopolimer asid metakrilik.

Dispersan kopolimer poliasid, seperti Orotan 731A, yang merupakan kopolimer diisobutilena dan asid maleik. Ciri-ciri kedua-dua jenis penyebar ini ialah ia menghasilkan penjerapan yang kuat atau berlabuh pada permukaan pigmen dan pengisi, mempunyai rantai molekul yang lebih panjang untuk membentuk halangan sterik, dan mempunyai keterlarutan air pada hujung rantai, dan ada yang ditambah dengan tolakan elektrostatik kepada mencapai keputusan yang stabil. Untuk menjadikan dispersant mempunyai kebolehsebaran yang baik, berat molekul mesti dikawal dengan ketat. Jika berat molekul terlalu kecil, akan ada halangan sterik yang tidak mencukupi; jika berat molekul terlalu besar, pemberbukuan akan berlaku. Untuk dispersan poliakrilat, kesan penyebaran terbaik boleh dicapai jika tahap pempolimeran ialah 12-18.

Jenis dispersan lain, seperti AMP-95, mempunyai nama kimia 2-amino-2-methyl-1-propanol. Kumpulan amino diserap pada permukaan zarah tak organik, dan kumpulan hidroksil meluas ke air, yang memainkan peranan penstabilan melalui halangan sterik. Oleh kerana saiznya yang kecil, halangan sterik adalah terhad. AMP-95 terutamanya pengawal selia pH.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penyelidikan mengenai penyebar telah mengatasi masalah pemberbukuan yang disebabkan oleh berat molekul yang tinggi, dan pembangunan berat molekul yang tinggi adalah salah satu trend. Sebagai contoh, penyerakan berat molekul tinggi EFKA-4580 yang dihasilkan oleh pempolimeran emulsi dibangunkan khas untuk salutan industri berasaskan air, sesuai untuk penyebaran pigmen organik dan bukan organik, dan mempunyai rintangan air yang baik.

Kumpulan amino mempunyai pertalian yang baik untuk banyak pigmen melalui ikatan asid-bes atau hidrogen. Penyerakan kopolimer blok dengan asid aminoakrilik sebagai kumpulan penambat telah diberi perhatian.

2 Dispersant dengan dimethylaminoethyl metacrylate sebagai kumpulan penambat

Aditif pembasahan dan penyebaran Tego Dispers 655 digunakan dalam cat automotif bawaan air bukan sahaja untuk mengorientasikan pigmen tetapi juga untuk mengelakkan serbuk aluminium daripada bertindak balas dengan air.

Disebabkan kebimbangan alam sekitar, agen pembasahan dan penyebaran terbiodegradasi telah dibangunkan, seperti agen pembasahan dan penyerakan sel berkembar EnviroGem AE, yang merupakan agen pembasahan dan penyerakan berbuih rendah.

Penyahbuih

Terdapat banyak jenis penyahbuih cat berasaskan air tradisional, yang secara amnya dibahagikan kepada tiga kategori: penyahbuih minyak mineral, penyahbuih polisiloksana dan penyahbuih lain.

Penyahbuih minyak mineral biasanya digunakan, terutamanya dalam cat lateks rata dan separa berkilat.

Penyahbuih polysiloxane mempunyai tegangan permukaan yang rendah, keupayaan penyahbuih dan antibuih yang kuat, dan tidak menjejaskan kilauan, tetapi apabila digunakan secara tidak betul, ia akan menyebabkan kecacatan seperti pengecutan filem salutan dan kebolehsalut semula yang lemah.

Penyahbuih cat berasaskan air tradisional tidak serasi dengan fasa air untuk mencapai tujuan penyahbuih, jadi mudah untuk menghasilkan kecacatan permukaan dalam filem salutan.

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, defoamer peringkat molekul telah dibangunkan.

Agen antibuih ini adalah polimer yang terbentuk dengan mencantumkan bahan aktif antibuih secara langsung pada bahan pembawa. Rantaian molekul polimer mempunyai kumpulan hidroksil yang membasahkan, bahan aktif penyahbuih diedarkan di sekeliling molekul, bahan aktif tidak mudah diagregatkan, dan keserasian dengan sistem salutan adalah baik. Penyahbuih peringkat molekul sedemikian termasuk minyak mineral — siri FoamStar A10, yang mengandungi silikon — siri FoamStar A30, dan polimer bukan silikon, bukan minyak — siri FoamStar MF.

Penyahbuih berskala molekul ini menggunakan polimer bintang supercantum sebagai surfaktan yang tidak serasi dan telah mencapai hasil yang baik dalam aplikasi salutan bawaan air. Penyahbuih gred molekul Air Products yang dilaporkan oleh Stout et al. ialah agen kawalan buih berasaskan asetilena glikol dan penyahbuih dengan kedua-dua sifat pembasahan, seperti Surfynol MD 20 dan Surfynol DF 37.

Di samping itu, untuk memenuhi keperluan menghasilkan salutan sifar-VOC, terdapat juga penyahbuih bebas VOC, seperti Agitan 315, Agitan E 255, dll.

pemekat

Terdapat banyak jenis pemekat, yang biasa digunakan pada masa ini ialah eter selulosa dan pemekat terbitannya, pemekat boleh bengkak alkali bersekutu (HASE) dan pemekat poliuretana (HEUR).

3.1. Eter selulosa dan derivatifnya

Hidroksietil selulosa (HEC)pertama kali dihasilkan secara industri oleh Syarikat Union Carbide pada tahun 1932, dan mempunyai sejarah lebih daripada 70 tahun.

Pada masa ini, pemekat selulosa eter dan derivatifnya terutamanya termasuk hidroksietil selulosa (HEC), metil hidroksietil selulosa (MHEC), etil hidroksietil selulosa (EHEC), selulosa asas metil hidroksipropil (MHPC), metil selulosa (MC) dan gusi xanthan, dll., ini adalah pemekat bukan ionik, dan juga tergolong dalam pemekat fasa air yang tidak berkaitan. Antaranya, HEC adalah yang paling biasa digunakan dalam cat lateks.

3.2 Pemekat boleh bengkak alkali

Pemekat boleh bengkak alkali dibahagikan kepada dua kategori: pemekat boleh bengkak alkali tidak bersekutu (ASE) dan pemekat boleh bengkak alkali bersekutu (HASE), iaitu pemekat anionik. ASE tidak berkaitan ialah emulsi pembengkakan alkali poliakrilat.

3.3. Pemekat poliuretana dan pemekat bukan poliuretana yang diubah suai secara hidrofobik

Pemekat poliuretana, dirujuk sebagai HEUR, ialah polimer larut air poliuretana terubah suai kumpulan hidrofobik, yang tergolong dalam pemekat bersekutu bukan ionik.

HEUR terdiri daripada tiga bahagian: kumpulan hidrofobik, rantai hidrofilik dan kumpulan poliuretana.

Kumpulan hidrofobik memainkan peranan persatuan dan merupakan faktor penentu untuk penebalan, biasanya oleyl, octadecyl, dodecylphenyl, nonylphenol, dll.

Walau bagaimanapun, tahap penggantian kumpulan hidrofobik pada kedua-dua hujung beberapa HEUR yang tersedia secara komersial adalah lebih rendah daripada 0.9, dan yang terbaik hanya 1.7. Keadaan tindak balas harus dikawal dengan ketat untuk mendapatkan pemekat poliuretana dengan taburan berat molekul yang sempit dan prestasi yang stabil. Kebanyakan HEUR disintesis melalui pempolimeran berperingkat, jadi HEUR yang tersedia secara komersil biasanya merupakan campuran berat molekul yang luas.

Sebagai tambahan kepada pemekat poliuretana bersekutu linear yang diterangkan di atas, terdapat juga pemekat poliuretana bersekutu seperti sikat. Apa yang dipanggil pemekat poliuretana persatuan sikat bermakna terdapat kumpulan hidrofobik loket di tengah-tengah setiap molekul pemekat. Bahan pemekat seperti SCT-200 dan SCT-275 dsb.

Apabila menambah jumlah kumpulan hidrofobik yang normal, hanya terdapat 2 kumpulan hidrofobik penutup hujung, jadi pemekat amino diubah suai hidrofobik yang disintesis tidak jauh berbeza daripada HEUR, seperti Optiflo H 500, lihat Rajah 3.

Jika lebih banyak kumpulan hidrofobik ditambah, seperti sehingga 8%, keadaan tindak balas boleh dilaraskan untuk menghasilkan pemekat amino dengan berbilang kumpulan hidrofobik yang disekat. Sudah tentu, ini juga merupakan pemekat sikat.

Pemekat amino ubah suai hidrofobik ini boleh menghalang kelikatan cat daripada jatuh kerana penambahan sejumlah besar surfaktan dan pelarut glikol apabila padanan warna ditambah. Sebabnya ialah kumpulan hidrofobik yang kuat boleh menghalang desorpsi, dan beberapa kumpulan hidrofobik mempunyai perkaitan yang kuat.