Segredos dos aditivos para revestimentos a base de auga

Resumo:

1. Axente humectante e dispersante

2. Antiespumante

3. Espesante

4. Aditivos formadores de película

5. Axente anti-corrosión, anti-moho e anti-algas

6. Outros aditivos

1 Axente humectante e dispersante:

Os revestimentos a base de auga usan auga como disolvente ou medio de dispersión, e a auga ten unha gran constante dieléctrica, polo que os revestimentos a base de auga están principalmente estabilizados pola repulsión electrostática cando a dobre capa eléctrica se solapa. Ademais, no sistema de revestimento a base de auga, moitas veces hai polímeros e surfactantes non iónicos, que se adsorben na superficie do recheo de pigmento, formando un obstáculo estérico e estabilizando a dispersión. Polo tanto, as pinturas e emulsións a base de auga conseguen resultados estables mediante a acción conxunta da repulsión electrostática e o impedimento estérico. A súa desvantaxe é a escasa resistencia aos electrólitos, especialmente para os electrólitos de alto prezo.

1.1 Axente humectante

Os axentes humectantes para revestimentos de auga divídense en aniónicos e non iónicos.

A combinación de axente humectante e axente dispersante pode conseguir resultados ideais. A cantidade de axente humectante é xeralmente duns poucos por mil. O seu efecto negativo é a formación de escuma e reduce a resistencia á auga da película de revestimento.

Unha das tendencias de desenvolvemento dos axentes humectantes é substituír gradualmente os axentes humectantes de polioxietileno alquil (benceno) fenol éter (APEO ou APE), porque conduce á redución das hormonas masculinas nas ratas e interfire co sistema endócrino. Os éteres fenólicos de polioxietileno alquil (benceno) úsanse amplamente como emulsionantes durante a polimerización en emulsión.

Os surfactantes xemelgos tamén son novos desenvolvementos. Son dúas moléculas anfifílicas unidas por un espaciador. A característica máis notable dos surfactantes de células xemelgas é que a concentración crítica de micelas (CMC) é máis que unha orde de magnitude menor que a dos seus surfactantes de "célula única", seguida dunha alta eficiencia. Como TEGO Twin 4000, é un tensioactivo siloxano de células xemelgas e ten propiedades antiespumantes e de espuma inestable.

Air Products desenvolveu surfactantes Gemini. Os tensioactivos tradicionais teñen unha cola hidrófoba e unha cabeza hidrófila, pero este novo tensioactivo ten dous grupos hidrófilos e dous ou tres grupos hidrófobos, que é un surfactante multifuncional, coñecido como acetilenglicoles, produtos como o EnviroGem AD01.

1.2 Dispersante

Os dispersantes para pintura de látex divídense en catro categorías: dispersantes de fosfato, dispersantes de homopolímeros poliácidos, dispersantes de copolímeros poliácidos e outros dispersantes.

Os dispersantes de fosfato máis utilizados son os polifosfatos, como o hexametafosfato de sodio, o polifosfato de sodio (Calgon N, produto de BK Giulini Chemical Company en Alemaña), o tripolifosfato de potasio (KTPP) e o pirofosfato de tetrapotasio (TKPP). O mecanismo da súa acción é estabilizar a repulsión electrostática mediante enlaces de hidróxeno e adsorción química. A súa vantaxe é que a dosificación é baixa, preto do 0,1%, e ten un bo efecto de dispersión sobre pigmentos e recheos inorgánicos. Pero tamén hai deficiencias: o que, xunto co aumento do valor do pH e da temperatura, o polifosfato se hidroliza facilmente, provoca unha mala estabilidade de almacenamento a longo prazo; A disolución incompleta no medio afectará o brillo da pintura de látex brillante.

Os dispersantes de ésteres fosfatados son mesturas de monoésteres, diésteres, alcohois residuais e ácido fosfórico.

Os dispersantes de ésteres de fosfato estabilizan as dispersións de pigmentos, incluíndo pigmentos reactivos como o óxido de cinc. Nas formulacións de pintura brillante, mellora o brillo e a limpeza. A diferenza doutros aditivos humectantes e dispersantes, a adición de dispersantes de ésteres de fosfato non afecta a viscosidade KU e ICI do revestimento.

Dispersante homopolímero poliácido, como Tamol 1254 e Tamol 850, Tamol 850 é un homopolímero de ácido metacrílico. Dispersante de copolímeros de poliácidos, como Orotan 731A, que é un copolímero de diisobutileno e ácido maleico. As características destes dous tipos de dispersantes son que producen unha forte adsorción ou ancoraxe na superficie de pigmentos e cargas, teñen cadeas moleculares máis longas para formar un obstáculo estérico e teñen solubilidade en auga nos extremos da cadea, e algúns complétanse con repulsión electrostática para conseguir resultados estables. Para que o dispersante teña unha boa dispersibilidade, o peso molecular debe ser controlado rigorosamente. Se o peso molecular é demasiado pequeno, haberá un obstáculo estérico insuficiente; se o peso molecular é demasiado grande, producirase a floculación. Para dispersantes de poliacrilato, pódese conseguir o mellor efecto de dispersión se o grao de polimerización é 12-18.

Outros tipos de dispersantes, como AMP-95, teñen un nome químico de 2-amino-2-metil-1-propanol. O grupo amino adsorbe na superficie das partículas inorgánicas e o grupo hidroxilo esténdese ata a auga, que xoga un papel estabilizador a través do impedimento estérico. Debido ao seu pequeno tamaño, o obstáculo estérico é limitado. AMP-95 é principalmente un regulador de pH.

Nos últimos anos, a investigación sobre dispersantes superou o problema da floculación causada polo alto peso molecular, e o desenvolvemento de alto peso molecular é unha das tendencias. Por exemplo, o dispersante de alto peso molecular EFKA-4580 producido pola polimerización en emulsión está especialmente desenvolvido para revestimentos industriais a base de auga, axeitado para a dispersión de pigmentos orgánicos e inorgánicos e ten unha boa resistencia á auga.

Os grupos amino teñen unha boa afinidade por moitos pigmentos mediante enlaces ácido-base ou hidróxeno. Prestouse atención ao dispersante de copolímero de bloque con ácido aminoacrílico como grupo de ancoraxe.

Dispersante con metacrilato de dimetilaminoetilo como grupo de ancoraxe

O aditivo humectante e dispersante Tego Dispers 655 utilízase nas pinturas de automóbiles ao auga non só para orientar os pigmentos senón tamén para evitar que o po de aluminio reaccione coa auga.

Debido a preocupacións ambientais, desenvolvéronse axentes humectantes e dispersantes biodegradables, como axentes humectantes e dispersantes de dúas células da serie EnviroGem AE, que son axentes humectantes e dispersantes de pouca escuma.

2 antiespumante:

Hai moitos tipos de antiespumantes de pintura a base de auga tradicionais, que xeralmente se dividen en tres categorías: antiespumantes de aceite mineral, antiespumantes de polisiloxano e outros antiespumantes.

Os antiespumantes de aceite mineral úsanse habitualmente, principalmente en pinturas de látex planas e semibrillantes.

Os antiespumantes de polisiloxano teñen baixa tensión superficial, fortes capacidades antiespumantes e antiespumantes, e non afectan o brillo, pero cando se usan de forma inadecuada, provocarán defectos como o encollemento da película de revestimento e unha mala recubribilidade.

Os antiespumantes de pintura a base de auga tradicionais son incompatibles coa fase acuosa para lograr o propósito de desespumar, polo que é fácil producir defectos de superficie na película de revestimento.

Nos últimos anos, desenvolvéronse antiespumantes a nivel molecular.

Este axente antiespumante é un polímero formado ao enxertar directamente substancias activas antiespumantes na substancia portadora. A cadea molecular do polímero ten un grupo hidroxilo humectante, a substancia activa antiespumante distribúese ao redor da molécula, a substancia activa non é fácil de agregar e a compatibilidade co sistema de revestimento é boa. Estes antiespumantes a nivel molecular inclúen aceites minerais - serie FoamStar A10, que conteñen silicio - serie FoamStar A30, e polímeros sen silicio e sen aceite - serie FoamStar MF.

Tamén se informa de que este antiespumante a nivel molecular utiliza polímeros estrela súper enxertados como surfactantes incompatibles e conseguiu bos resultados en aplicacións de revestimento a base de auga. O antiespumante de grao molecular Air Products informado por Stout et al. é un axente de control de escuma a base de acetilenglicol e antiespumante con ambas propiedades humectantes, como Surfynol MD 20 e Surfynol DF 37.

Ademais, para satisfacer as necesidades de produción de revestimentos cero COV, tamén hai antiespumantes sen COV, como Agitan 315, Agitan E 255, etc.

3 espesantes:

Existen moitos tipos de espesantes, actualmente de uso habitual son o éter de celulosa e os seus derivados os espesantes, os espesantes asociativos alcalino-inflables (HASE) e os espesantes de poliuretano (HEUR).

3.1. Éter de celulosa e os seus derivados

A hidroxietilcelulosa (HEC) foi producida por primeira vez industrialmente por Union Carbide Company en 1932 e ten unha historia de máis de 70 anos. Na actualidade, os espesantes do éter de celulosa e os seus derivados inclúen principalmente a hidroxietil celulosa (HEC), a metil hidroxietil celulosa (MHEC), a etil hidroxietil celulosa (EHEC), a metil hidroxipropil celulosa base (MHPC), a metil celulosa (MC) e a goma xantana. etc., estes son espesantes non iónicos, e tamén pertencen a espesantes en fase acuosa non asociados. Entre eles, o HEC é o máis utilizado na pintura de látex.

A celulosa modificada hidrófobicamente (HMHEC) introduce unha pequena cantidade de grupos alquilo hidrofóbicos de cadea longa na columna vertebral hidrófila da celulosa para converterse nun espesante asociativo, como Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. O seu efecto espesante é comparable ao dos espesantes de éter de celulosa cun peso molecular moito maior. Mellora a viscosidade e nivelación de ICI e reduce a tensión superficial, como a tensión superficial de HEC é de aproximadamente 67 mN/m e a tensión superficial de HMHEC é de 55-65 mN/m.

3.2 Espesante hinchable con álcali

Os espesantes álcali-inflables divídense en dúas categorías: espesantes non asociativos álcali-swellable (ASE) e espesantes asociativos álcali-swellable (HASE), que son espesantes aniónicos. O ASE non asociado é unha emulsión de inchazo de poliacrilato alcalino. A HASE asociativa é unha emulsión hinchante de álcali de poliacrilato modificada hidrofóbicamente.

3.3. Espesante de poliuretano e espesante non de poliuretano modificado hidrofóbicamente

O espesante de poliuretano, denominado HEUR, é un polímero soluble en auga de poliuretano etoxilado modificado por grupos hidrófobos, que pertence ao espesante asociativo non iónico. HEUR está composto por tres partes: grupo hidrófobo, cadea hidrófila e grupo poliuretano. O grupo hidrófobo xoga un papel de asociación e é o factor decisivo para o espesamento, xeralmente oleilo, octadecilo, dodecilfenilo, nonilfenol, etc. A cadea hidrófila pode proporcionar estabilidade química e estabilidade da viscosidade, de uso común son os poliéteres, como o polioxietileno e os seus derivados. A cadea molecular de HEUR esténdese por grupos de poliuretano, como IPDI, TDI e HMDI. A característica estrutural dos espesantes asociativos é que están terminados por grupos hidrófobos. Non obstante, o grao de substitución de grupos hidrófobos en ambos os extremos dalgúns HEUR dispoñibles comercialmente é inferior a 0,9 e o mellor é só 1,7. As condicións de reacción deben controlarse rigorosamente para obter un espesante de poliuretano cunha distribución de peso molecular estreita e un rendemento estable. A maioría dos HEUR sintetízanse mediante polimerización por etapas, polo que os HEUR dispoñibles comercialmente son xeralmente mesturas de amplos pesos moleculares.

Richey et al. utilizou un espesante de asociación de pirenos trazador fluorescente (PAT, peso molecular medio numérico 30000, peso molecular medio en peso 60000) para descubrir que a unha concentración do 0,02% (peso), o grao de agregación micelar de Acrysol RM-825 e PAT era de aproximadamente 6. a enerxía de asociación entre o espesante e a superficie das partículas de látex é duns 25 KJ/mol; a área ocupada por cada molécula de espesante PAT na superficie das partículas de látex é duns 13 nm2, que é aproximadamente a área ocupada polo axente humectante Triton X-405 14 veces a de 0,9 nm2. Espesante de poliuretano asociativo como RM-2020NPR, DSX 1550, etc.

O desenvolvemento de espesantes de poliuretano asociativos respectuosos co medio ambiente recibiu unha ampla atención. Por exemplo, BYK-425 é un espesante de poliuretano modificado con urea libre de COV e APEO. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 e 3060 son É un espesante de poliuretano asociativo sen VOC e APEO.

Ademais dos espesantes de poliuretano asociativos lineais descritos anteriormente, tamén hai espesantes de poliuretano asociativos tipo peite. O chamado espesante de poliuretano de asociación de peite significa que hai un grupo hidrófobo colgante no medio de cada molécula de espesante. Espesantes como SCT-200 e SCT-275 etc.

O espesante de aminoplastos modificados hidrofóbicamente (HEAT) cambia a aminoresina especial en catro grupos hidrofóbicos con tapa, pero a reactividade destes catro sitios de reacción é diferente. Na adición normal de grupos hidrófobos, só hai dous grupos hidrófobos bloqueados, polo que o espesante amino modificado hidrófobo sintético non é moi diferente do HEUR, como Optiflo H 500. Se se engaden máis grupos hidrófobos, como ata o 8 %, as condicións de reacción pódense axustar para producir espesantes amino con múltiples grupos hidrófobos bloqueados. Por suposto, este tamén é un espesante de pente. Este espesante de aminoácidos modificado hidrófobo pode evitar que a viscosidade da pintura caia debido á adición dunha gran cantidade de surfactantes e disolventes de glicol cando se engade a combinación de cores. A razón é que os grupos hidrofóbicos fortes poden evitar a desorción, e os grupos hidrófobos múltiples teñen unha forte asociación. Espesantes como Optiflo TVS.

Espesante de poliéter modificado hidrofóbico (HMPE) O rendemento do espesante de poliéter modificado hidrófobo é similar ao HEUR, e os produtos inclúen Aquaflow NLS200, NLS210 e NHS300 de Hercules.

O seu mecanismo de espesamento é o efecto tanto da conexión de hidróxeno como da asociación de grupos finais. En comparación cos espesantes comúns, ten mellores propiedades anti-asentamento e anti-sag. Segundo as diferentes polaridades dos grupos finais, os espesantes de poliurea modificados pódense dividir en tres tipos: espesantes de poliurea de baixa polaridade, espesantes de poliurea de polaridade media e espesantes de poliurea de alta polaridade. Os dous primeiros utilízanse para espesar revestimentos a base de disolventes, mentres que os espesantes de poliurea de alta polaridade pódense usar tanto para revestimentos de alta polaridade a base de disolventes como para revestimentos a base de auga. Os produtos comerciais de espesantes de poliurea de baixa polaridade, media polaridade e alta polaridade son BYK-411, BYK-410 e BYK-420 respectivamente.

A pasta de cera de poliamida modificada é un aditivo reolóxico sintetizado mediante a introdución de grupos hidrófilos como o PEG na cadea molecular da cera de amida. Na actualidade, algunhas marcas son importadas e utilízanse principalmente para axustar a tixotropía do sistema e mellorar a antitixotropía. Rendemento anti-sag.