povzetek
1. Omočilno in razpršilno sredstvo
2. Sredstvo proti penjenju
3. Zgoščevalec
4. Dodatki za tvorbo filma
5. Drugi dodatki
Omočilno in razpršilno sredstvo
Premazi na vodni osnovi uporabljajo vodo kot topilo ali disperzijski medij, voda pa ima veliko dielektrično konstanto, zato so premazi na vodni osnovi v glavnem stabilizirani z elektrostatičnim odbojem, ko se dvojna električna plast prekriva.
Poleg tega so v sistemu premazov na vodni osnovi pogosto prisotni polimeri in neionske površinsko aktivne snovi, ki se adsorbirajo na površini pigmentnega polnila, tvorijo sterične ovire in stabilizirajo disperzijo. Zato barve in emulzije na vodni osnovi dosegajo stabilne rezultate s skupnim delovanjem elektrostatičnega odbijanja in steričnih ovir. Njegova slabost je slaba odpornost na elektrolite, zlasti pri dragih elektrolitih.
1.1 Omočilno sredstvo
Omočila za vodne premaze delimo na anionska in neionska.
Kombinacija vlažilnega in disperzijskega sredstva lahko doseže idealne rezultate. Količina vlažilnega sredstva je na splošno nekaj promilov. Njegov negativni učinek je penjenje in zmanjšanje vodoodpornosti premaznega filma.
Eden od razvojnih trendov vlažilnih sredstev je postopna zamenjava polioksietilen alkil (benzen) fenol etra (APEO ali APE) vlažilnih sredstev, ker vodi do zmanjšanja moških hormonov pri podganah in moti endokrine. Polioksietilen alkil (benzen) fenol etri se pogosto uporabljajo kot emulgatorji med emulzijsko polimerizacijo.
Novost so tudi dvojne površinsko aktivne snovi. Gre za dve amfifilni molekuli, povezani z distančnikom. Najpomembnejša značilnost površinsko aktivnih snovi z dvojnimi celicami je, da je kritična koncentracija micelov (CMC) več kot red velikosti nižja kot pri njihovih "enoceličnih" površinsko aktivnih snoveh, čemur sledi visoka učinkovitost. Kot je TEGO Twin 4000, je dvocelična siloksanska površinsko aktivna snov in ima nestabilno peno in lastnosti proti penjenju.
1.2 Dispergant
Disperzanti za barve iz lateksa so razdeljeni v štiri kategorije: fosfatni disperzanti, polikislinski homopolimerni disperzanti, polikislinski kopolimerni disperzanti in drugi disperzanti.
Najpogosteje uporabljeni fosfatni disperzanti so polifosfati, kot so natrijev heksametafosfat, natrijev polifosfat (Calgon N, izdelek BK Giulini Chemical Company iz Nemčije), kalijev tripolifosfat (KTPP) in tetrakalijev pirofosfat (TKPP).
Mehanizem njegovega delovanja je stabilizacija elektrostatičnega odbijanja z vodikovimi vezmi in kemično adsorpcijo. Njegova prednost je, da je doza nizka, približno 0,1 %, in ima dober učinek disperzije na anorganske pigmente in polnila. Vendar pa obstajajo tudi pomanjkljivosti: ena, skupaj z zvišanjem vrednosti pH in temperature, polifosfat zlahka hidrolizira, povzroči slabo dolgoročno stabilnost pri skladiščenju; Nepopolno raztapljanje v mediju bo vplivalo na sijaj sijoče barve iz lateksa.
1 Dispergator fosfatov
Dispergatorji fosfatnih estrov stabilizirajo pigmentne disperzije, vključno z reaktivnimi pigmenti, kot je cinkov oksid. V formulacijah sijajnih barv izboljša sijaj in možnost čiščenja. Za razliko od drugih dodatkov za vlaženje in dispergiranje dodatek disperzij fosfatnega estra ne vpliva na viskoznost KU in ICI premaza.
Polikislinski homopolimerni dispergator, kot sta Tamol 1254 in Tamol 850, Tamol 850 je homopolimer metakrilne kisline.
Polikislinski kopolimerni dispergator, kot je Orotan 731A, ki je kopolimer diizobutilena in maleinske kisline. Značilnosti teh dveh vrst disperzij so, da povzročita močno adsorpcijo ali sidranje na površini pigmentov in polnil, imajo daljše molekularne verige, ki tvorijo sterične ovire, in so topni v vodi na koncih verig, nekateri pa so dopolnjeni z elektrostatičnim odbojem do doseči stabilne rezultate. Da bi dispergator imel dobro disperzibilnost, je treba molekulsko maso strogo nadzorovati. Če je molekulska masa premajhna, ne bo zadostne sterične ovire; če je molekulska masa prevelika, pride do flokulacije. Za poliakrilatne dispergatorje je najboljši učinek dispergiranja mogoče doseči, če je stopnja polimerizacije 12-18.
Druge vrste disperzij, kot je AMP-95, imajo kemijsko ime 2-amino-2-metil-1-propanol. Amino skupina se adsorbira na površini anorganskih delcev, hidroksilna skupina pa se razširi na vodo, ki ima stabilizacijsko vlogo zaradi steričnih ovir. Zaradi svoje majhnosti je sterična ovira omejena. AMP-95 je predvsem regulator pH.
V zadnjih letih so raziskave disperzij premagale problem flokulacije, ki jo povzroča visoka molekulska masa, in razvoj visoke molekulske mase je eden od trendov. Na primer, dispergator z visoko molekulsko maso EFKA-4580, proizveden z emulzijsko polimerizacijo, je posebej razvit za industrijske premaze na vodni osnovi, primeren za disperzijo organskih in anorganskih pigmentov in ima dobro vodoodpornost.
Amino skupine imajo dobro afiniteto za številne pigmente prek kislinsko-bazičnih ali vodikovih vezi. Pozornost je bila posvečena blok kopolimernemu disperzantu z aminoakrilno kislino kot sidrno skupino.
2 Dispergant z dimetilaminoetil metakrilatom kot sidrno skupino
Dodatek za vlaženje in dispergiranje Tego Dispers 655 se uporablja v avtomobilskih barvah na vodni osnovi ne le za usmerjanje pigmentov, ampak tudi za preprečevanje reakcije aluminijevega prahu z vodo.
Zaradi skrbi za okolje so bila razvita biološko razgradljiva vlažilna in dispergirna sredstva, kot so dvocelična vlažilna in dispergirna sredstva serije EnviroGem AE, ki so nizko peneča vlažilna in dispergirna sredstva.
Sredstvo proti penjenju
Obstaja veliko vrst tradicionalnih sredstev proti penjenju barv na vodni osnovi, ki so na splošno razdeljeni v tri kategorije: sredstva proti penjenju z mineralnimi olji, sredstva proti penjenju iz polisiloksana in druga sredstva proti penjenju.
Sredstva za odstranjevanje pene iz mineralnih olj se pogosto uporabljajo, predvsem v ravnih in polsijajnih barvah iz lateksa.
Polisiloksanska sredstva proti penjenju imajo nizko površinsko napetost, močno sposobnost odstranjevanja pene in proti penjenju ter ne vplivajo na sijaj, vendar bodo ob nepravilni uporabi povzročili napake, kot je krčenje prevlečnega filma in slaba možnost ponovnega premazovanja.
Tradicionalna sredstva proti penjenju barv na vodni osnovi niso združljiva z vodno fazo, da bi dosegli namen odstranjevanja pene, zato je enostavno povzročiti površinske napake v filmu premaza.
V zadnjih letih so razvili sredstva proti penjenju na molekularni ravni.
To sredstvo proti penjenju je polimer, ki nastane z neposrednim cepljenjem aktivnih snovi proti penjenju na nosilno snov. Molekularna veriga polimera ima vlažilno hidroksilno skupino, aktivna snov proti penjenju je porazdeljena okoli molekule, aktivne snovi ni enostavno agregirati in združljivost s sistemom premaza je dobra. Takšna sredstva proti penjenju na molekularni ravni vključujejo mineralna olja — serija FoamStar A10, ki vsebujejo silicij — serija FoamStar A30 in polimere brez silicija, ki niso olja — serija FoamStar MF.
Ta sredstvo proti penjenju v molekularnem obsegu uporablja supercepljeni zvezdasti polimer kot nezdružljivo površinsko aktivno sredstvo in je dosegel dobre rezultate pri nanašanju premazov na vodni osnovi. Razpenilec molekularne kakovosti Air Products, o katerem so poročali Stout et al. je sredstvo za nadzor in odstranjevanje pene na osnovi acetilen glikola z obema vlažilnima lastnostma, kot sta Surfynol MD 20 in Surfynol DF 37.
Poleg tega, da bi izpolnili potrebe po proizvodnji premazov brez VOC, obstajajo tudi sredstva proti penjenju brez VOC, kot so Agitan 315, Agitan E 255 itd.
zgoščevalec
Obstaja veliko vrst zgoščevalcev, trenutno se običajno uporabljajo celulozni eter in zgoščevalci iz njegovih derivatov, asociativni zgoščevalci, ki nabreknejo v alkalijah (HASE) in poliuretanski zgoščevalci (HEUR).
3.1. Celulozni eter in njegovi derivati
Hidroksietil celuloza (HEC)ga je prvič industrijsko proizvedlo podjetje Union Carbide Company leta 1932 in ima več kot 70-letno zgodovino.
Trenutno zgoščevalci celuloznega etra in njegovih derivatov vključujejo predvsem hidroksietil celulozo (HEC), metil hidroksietil celulozo (MHEC), etil hidroksietil celulozo (EHEC), metil hidroksipropil bazno celulozo (MHPC), metil celulozo (MC) in ksantan gumi, ipd., to so neionska zgoščevalca in spadajo tudi med zgoščevalce nevezane vodne faze. Med njimi je HEC najpogosteje uporabljen v barvah iz lateksa.
3.2 Alkalno nabrekljivo zgoščevalo
Alkalijsko nabrekljiva zgoščevala delimo v dve kategoriji: neasociativna alkalno nabrekljiva zgoščevala (ASE) in asociativna alkalno nabrekljiva zgoščevala (HASE), ki so anionska zgoščevala. Nepovezana ASE je poliakrilatna alkalna nabrekajoča emulzija.
3.3. Poliuretanski zgoščevalec in hidrofobno modificiran nepoliuretanski zgoščevalec
Poliuretanski zgoščevalec, imenovan HEUR, je hidrofobno skupinsko modificiran etoksiliran poliuretanski vodotopen polimer, ki spada med neionske asociativne zgoščevalce.
HEUR je sestavljen iz treh delov: hidrofobne skupine, hidrofilne verige in poliuretanske skupine.
Hidrofobna skupina ima asociacijsko vlogo in je odločilni dejavnik za zgoščevanje, običajno oleil, oktadecil, dodecilfenil, nonilfenol itd.
Vendar pa je stopnja substitucije hidrofobnih skupin na obeh koncih nekaterih komercialno dostopnih HEUR nižja od 0,9, najboljša pa le 1,7. Reakcijske pogoje je treba strogo nadzorovati, da dobimo poliuretanski zgoščevalec z ozko porazdelitvijo molekulske mase in stabilnim delovanjem. Večina HEUR se sintetizira s postopno polimerizacijo, zato so komercialno dostopni HEUR na splošno mešanice širokih molekulskih mas.
Poleg zgoraj opisanih linearnih asociativnih poliuretanskih zgoščevalcev obstajajo tudi glavnikasti asociativni poliuretanski zgoščevalci. Tako imenovani poliuretanski zgoščevalec z glavnikom pomeni, da je v sredini vsake molekule zgoščevalca obešena hidrofobna skupina. Zgoščevalci, kot sta SCT-200 in SCT-275 itd.
Pri dodajanju normalne količine hidrofobnih skupin obstajata le 2 končni zaprti hidrofobni skupini, tako da se sintetiziran hidrofobno modificiran amino zgoščevalec ne razlikuje veliko od HEUR, kot je Optiflo H 500, glejte sliko 3.
Če dodamo več hidrofobnih skupin, na primer do 8 %, lahko reakcijske pogoje prilagodimo za proizvodnjo amino zgoščevalcev z več blokiranimi hidrofobnimi skupinami. Seveda je tudi to glavnik zgoščevalec.
Ta hidrofobno modificiran amino zgoščevalec lahko prepreči padec viskoznosti barve zaradi dodajanja velike količine površinsko aktivnih snovi in glikolnih topil, ko dodamo ujemanje barv. Razlog je v tem, da lahko močne hidrofobne skupine preprečijo desorpcijo, več hidrofobnih skupin pa je močno povezano.
Čas objave: 26. december 2022