Focus on Cellulose ethers

De fem "medlen" för vattenbaserade beläggningar!

sammanfattning

1. Vät- och dispergeringsmedel

2. Skumdämpare

3. Förtjockningsmedel

4. Filmbildande tillsatser

5. Andra tillsatser

Vät- och dispergeringsmedel

Vattenbaserade beläggningar använder vatten som lösningsmedel eller dispersionsmedium, och vatten har en stor dielektricitetskonstant, så vattenbaserade beläggningar stabiliseras huvudsakligen av den elektrostatiska repulsionen när det elektriska dubbelskiktet överlappar varandra.

Dessutom, i det vattenbaserade beläggningssystemet, finns det ofta polymerer och nonjoniska ytaktiva ämnen, som adsorberas på ytan av pigmentfyllmedlet, bildar steriskt hinder och stabiliserar dispersionen. Därför uppnår vattenbaserade färger och emulsioner stabila resultat genom den gemensamma verkan av elektrostatisk repulsion och steriskt hinder. Dess nackdel är dålig elektrolytbeständighet, speciellt för dyra elektrolyter.

1.1 Vätmedel

Vätmedel för vattenburna beläggningar delas in i anjoniska och nonjoniska.

Kombinationen av vätmedel och dispergeringsmedel kan uppnå idealiska resultat. Mängden vätmedel är i allmänhet några promille. Dess negativa effekt är skumbildning och minskar beläggningsfilmens vattenbeständighet.

En av utvecklingstrenderna för vätmedel är att gradvis ersätta polyoxietylenalkyl (bensen) fenoleter (APEO eller APE) vätmedel, eftersom det leder till minskning av manliga hormoner hos råttor och stör endokrina. Polyoxietylenalkyl(bensen)fenoletrar används i stor utsträckning som emulgeringsmedel under emulsionspolymerisation.

Tvillingytaktiva ämnen är också nyutvecklingar. Det är två amfifila molekyler sammanlänkade med en spacer. Den mest anmärkningsvärda egenskapen hos tensider med två celler är att den kritiska micellkoncentrationen (CMC) är mer än en storleksordning lägre än för deras "encelliga" ytaktiva ämnen, följt av hög effektivitet. Såsom TEGO Twin 4000, det är en tvillingcellssiloxan-tensid och har instabila skum- och skumdämpande egenskaper.

1.2 Dispergeringsmedel

Dispergeringsmedel för latexfärg är indelade i fyra kategorier: fosfatdispergeringsmedel, polysyrahomopolymerdispergeringsmedel, polysyrasampolymerdispergeringsmedel och andra dispergeringsmedel.

De mest använda fosfatdispergeringsmedlen är polyfosfater, såsom natriumhexametafosfat, natriumpolyfosfat (Calgon N, produkt från BK Giulini Chemical Company i Tyskland), kaliumtripolyfosfat (KTPP) och tetrakaliumpyrofosfat (TKPP).

Mekanismen för dess verkan är att stabilisera elektrostatisk repulsion genom vätebindning och kemisk adsorption. Dess fördel är att dosen är låg, cirka 0,1 %, och den har en god spridningseffekt på oorganiska pigment och fyllmedel. Men det finns också brister: den, tillsammans med höjningen av pH-värdet och temperaturen, är polyfosfat lätt att hydrolyseras, orsakar långvarig lagringsstabilitet dålig; Ofullständig upplösning i medium kommer att påverka glansen av blank latexfärg.

1 Fosfatdispergeringsmedel

Fosfatesterdispergeringsmedel stabiliserar pigmentdispersioner, inklusive reaktiva pigment som zinkoxid. I blanka färgformuleringar förbättrar det glans och rengöringsbarhet. Till skillnad från andra vätande och dispergerande tillsatser påverkar inte tillsatsen av fosfatesterdispergeringsmedel beläggningens KU- och ICI-viskositet.

Polysyrahomopolymerdispergeringsmedel, såsom Tamol 1254 och Tamol 850, Tamol 850 är en homopolymer av metakrylsyra.

Polysyrasampolymerdispergeringsmedel, såsom Orotan 731A, som är en sampolymer av diisobutylen och maleinsyra. Egenskaperna för dessa två typer av dispergeringsmedel är att de producerar stark adsorption eller förankring på ytan av pigment och fyllmedel, har längre molekylkedjor för att bilda steriska hinder och har vattenlöslighet i kedjeändarna, och vissa kompletteras med elektrostatisk repulsion för att uppnå stabila resultat. För att få dispergermedlet att ha god dispergerbarhet måste molekylvikten kontrolleras strikt. Om molekylvikten är för liten kommer det att finnas otillräckligt steriskt hinder; om molekylvikten är för stor kommer flockning att ske. För polyakrylatdispergeringsmedel kan den bästa dispersionseffekten uppnås om polymerisationsgraden är 12-18.

Andra typer av dispergeringsmedel, såsom AMP-95, har det kemiska namnet 2-amino-2-metyl-1-propanol. Aminogruppen adsorberas på ytan av de oorganiska partiklarna, och hydroxylgruppen sträcker sig till vattnet, vilket spelar en stabiliserande roll genom steriskt hinder. På grund av dess ringa storlek är steriska hinder begränsade. AMP-95 är huvudsakligen en pH-regulator.

Under de senaste åren har forskningen om dispergeringsmedel övervunnit problemet med flockning orsakad av hög molekylvikt, och utvecklingen av hög molekylvikt är en av trenderna. Exempelvis är det högmolekylära dispergermedlet EFKA-4580 framställt genom emulsionspolymerisation speciellt utvecklat för vattenbaserade industriella beläggningar, lämpligt för organisk och oorganisk pigmentdispergering och har god vattenbeständighet.

Aminogrupper har god affinitet för många pigment genom syra-bas eller vätebindning. Blocksampolymerdispergeringsmedlet med aminoakrylsyra som förankringsgrupp har uppmärksammats.

2 Dispergeringsmedel med dimetylaminoetylmetakrylat som förankringsgrupp

Tego Dispers 655 vätande och dispergerande tillsats används i vattenburna bilfärger inte bara för att orientera pigmenten utan också för att förhindra att aluminiumpulvret reagerar med vatten.

På grund av miljöhänsyn har biologiskt nedbrytbara vät- och dispergeringsmedel utvecklats, såsom EnviroGem AE-serien tvåcelliga vät- och dispergeringsmedel, som är lågskummande vät- och dispergeringsmedel.

Skumdämpare

Det finns många typer av traditionella vattenbaserade skumdämpare för färg, som generellt är indelade i tre kategorier: skumdämpare för mineraloljor, skumdämpare av polysiloxan och andra skumdämpare.

Mineraloljeskumdämpare används ofta, främst i platta och halvblanka latexfärger.

Polysiloxan skumdämpare har låg ytspänning, stark skumdämpande och antiskumningsförmåga och påverkar inte glansen, men vid felaktig användning kommer de att orsaka defekter som krympning av beläggningsfilmen och dålig övermålningsförmåga.

Traditionella vattenbaserade skumdämpare för färg är oförenliga med vattenfasen för att uppnå syftet med skumdämpning, så det är lätt att producera ytdefekter i beläggningsfilmen.

Under senare år har skumdämpare på molekylär nivå utvecklats.

Detta skumdämpande medel är en polymer som bildas genom att direkt ympa skumdämpande aktiva substanser på bärarsubstansen. Polymerens molekylkedja har en vätande hydroxylgrupp, den skumdämpande aktiva substansen är fördelad runt molekylen, den aktiva substansen är inte lätt att aggregera och kompatibiliteten med beläggningssystemet är god. Sådana skumdämpare på molekylnivå inkluderar mineraloljor — FoamStar A10-serien, kiselinnehållande — FoamStar A30-serien och icke-kiselfria, icke-oljepolymerer — FoamStar MF-serien.

Denna skumdämpare i molekylär skala använder en superympad stjärnpolymer som ett inkompatibelt ytaktivt ämne och har uppnått goda resultat i vattenburna beläggningstillämpningar. Air Products skumdämpare av molekylär kvalitet rapporterad av Stout et al. är ett acetylenglykolbaserat skumkontrollmedel och skumdämpare med båda vätande egenskaper, såsom Surfynol MD 20 och Surfynol DF 37.

Dessutom, för att möta behoven av att producera noll-VOC-beläggningar, finns det också VOC-fria skumdämpare, såsom Agitan 315, Agitan E 255, etc.

förtjockningsmedel

Det finns många typer av förtjockningsmedel, för närvarande vanligen använda är cellulosaeter och dess derivat förtjockningsmedel, associativa alkalisvällbara förtjockningsmedel (HASE) och polyuretanförtjockningsmedel (HEUR).

3.1. Cellulosaeter och dess derivat

Hydroxietylcellulosa (HEC)tillverkades först industriellt av Union Carbide Company 1932 och har en historia på mer än 70 år.

För närvarande inkluderar förtjockningsmedlen av cellulosaeter och dess derivat huvudsakligen hydroxietylcellulosa (HEC), metylhydroxietylcellulosa (MHEC), etylhydroxietylcellulosa (EHEC), metylhydroxipropylbascellulosa (MHPC), metylcellulosa (MC) och xantangummi, etc., dessa är nonjoniska förtjockningsmedel och tillhör även icke-associerade vattenfasförtjockningsmedel. Bland dem är HEC den mest använda i latexfärg.

3.2 Alkaliskt svällbart förtjockningsmedel

Alkaliskt svällbara förtjockningsmedel är indelade i två kategorier: icke-associativa alkalisvällbara förtjockningsmedel (ASE) och associativa alkalisvällbara förtjockningsmedel (HASE), som är anjoniska förtjockningsmedel. Icke-associerad ASE är en alkalisk svällemulsion av polyakrylat.

3.3. Polyuretanförtjockningsmedel och hydrofobt modifierat icke-polyuretanförtjockningsmedel

Polyuretanförtjockningsmedel, kallat HEUR, är en hydrofob gruppmodifierad etoxylerad polyuretan vattenlöslig polymer, som tillhör nonjoniskt associativt förtjockningsmedel.

HEUR består av tre delar: hydrofob grupp, hydrofil kedja och polyuretangrupp.

Den hydrofoba gruppen spelar en associationsroll och är den avgörande faktorn för förtjockning, vanligtvis oleyl, oktadecyl, dodecylfenyl, nonylfenol, etc.

Emellertid är graden av substitution av hydrofoba grupper i båda ändarna av vissa kommersiellt tillgängliga HEUR lägre än 0,9, och den bästa är endast 1,7. Reaktionsbetingelserna bör kontrolleras strikt för att erhålla ett polyuretanförtjockningsmedel med en snäv molekylviktsfördelning och stabil prestanda. De flesta HEUR syntetiseras genom stegvis polymerisation, så kommersiellt tillgängliga HEUR är i allmänhet blandningar med breda molekylvikter.

Förutom de linjära associativa polyuretanförtjockningsmedel som beskrivits ovan, finns det även kamliknande associativa polyuretanförtjockningsmedel. Det så kallade kamföreningspolyuretanförtjockningsmedlet innebär att det finns en vidhängande hydrofob grupp i mitten av varje förtjockningsmedelsmolekyl. Sådana förtjockningsmedel som SCT-200 och SCT-275 etc.

När man lägger till en normal mängd hydrofoba grupper finns det bara 2 ändskyddade hydrofoba grupper, så det syntetiserade hydrofobiskt modifierade aminoförtjockningsmedlet skiljer sig inte mycket från HEUR, såsom Optiflo H 500, se figur 3.

Om fler hydrofoba grupper tillsätts, såsom upp till 8 %, kan reaktionsbetingelserna justeras för att producera aminoförtjockningsmedel med flera blockerade hydrofoba grupper. Naturligtvis är detta också ett kamförtjockningsmedel.

Detta hydrofoba modifierade aminoförtjockningsmedel kan förhindra att färgens viskositet sjunker på grund av tillsatsen av en stor mängd ytaktiva ämnen och glykollösningsmedel när färgmatchning tillsätts. Anledningen är att starka hydrofoba grupper kan förhindra desorption, och flera hydrofoba grupper har stark association.


Posttid: 2022-12-26
WhatsApp onlinechatt!