Sažetak:
1. Sredstvo za vlaženje i raspršivanje
2. Sredstvo protiv pjenjenja
3. Zgušnjivač
4. Dodaci za stvaranje filma
5. Sredstvo protiv korozije, plijesni i algi
6. Ostali aditivi
1 Sredstvo za vlaženje i raspršivanje:
Premazi na bazi vode koriste vodu kao otapalo ili disperzijski medij, a voda ima veliku dielektričnu konstantu, tako da se premazi na bazi vode uglavnom stabiliziraju elektrostatskim odbijanjem kada se dvostruki električni sloj preklapa. Osim toga, u sustavu premaza na bazi vode često postoje polimeri i neionski tenzidi koji se adsorbiraju na površini pigmentnog punila, stvarajući steričku smetnju i stabilizirajući disperziju. Stoga boje i emulzije na bazi vode postižu stabilne rezultate zajedničkim djelovanjem elektrostatskog odbijanja i steričke smetnje. Nedostatak mu je slaba otpornost na elektrolite, posebno kod skupih elektrolita.
1.1 Sredstvo za vlaženje
Okvašivači za premaze na bazi vode dijele se na anionske i neionske.
Kombinacija sredstva za vlaženje i sredstva za raspršivanje može postići idealne rezultate. Količina sredstva za vlaženje općenito je nekoliko promila. Njegov negativni učinak je pjenjenje i smanjenje vodootpornosti filma premaza.
Jedan od trendova razvoja sredstava za vlaženje je postupna zamjena sredstava za vlaženje polioksietilen alkil (benzen) fenol etera (APEO ili APE), jer dovodi do smanjenja muških hormona u štakora i ometa endokrini sustav. Polioksietilen alkil (benzen) fenol eteri naširoko se koriste kao emulgatori tijekom emulzijske polimerizacije.
Dvostruki surfaktanti također su novi razvoj. To su dvije amfifilne molekule povezane razmaknicom. Najznačajnija značajka površinski aktivnih tvari s dvije stanice je da je kritična koncentracija micela (CMC) više od jednog reda veličine niža od one kod njihovih površinski aktivnih tvari s jednom stanicom, nakon čega slijedi visoka učinkovitost. Kao što je TEGO Twin 4000, to je dvoćelijski siloksan surfaktant i ima nestabilnu pjenu i svojstva protiv pjenjenja.
Air Products je razvio Gemini surfaktante. Tradicionalni surfaktanti imaju hidrofobni rep i hidrofilnu glavu, ali ovaj novi surfaktant ima dvije hidrofilne skupine i dvije ili tri hidrofobne skupine, što je multifunkcionalni surfaktant, poznat kao acetilen glikoli, proizvodi kao što je EnviroGem AD01.
1.2 Disperzant
Disperzanti za lateks boju dijele se u četiri kategorije: fosfatni disperzanti, polikiselinski homopolimerni disperzanti, polikiselinski kopolimerni disperzanti i drugi disperzanti.
Najrašireniji fosfatni disperzanti su polifosfati, kao što su natrijev heksametafosfat, natrijev polifosfat (Calgon N, proizvod BK Giulini Chemical Company iz Njemačke), kalijev tripolifosfat (KTPP) i tetrakalijev pirofosfat (TKPP). Mehanizam njegovog djelovanja je stabilizacija elektrostatskog odbijanja kroz vodikovu vezu i kemijsku adsorpciju. Prednost mu je niska doza, oko 0,1%, te ima dobar disperzioni učinak na anorganske pigmente i punila. No, postoje i nedostaci: jedan, uz podizanje pH vrijednosti i temperature, polifosfat se lako hidrolizira, uzrokuje lošu stabilnost dugotrajnog skladištenja; Nepotpuno otapanje u mediju utjecat će na sjaj sjajne lateks boje.
Disperzanti fosfatnih estera su mješavine monoestera, diestera, zaostalih alkohola i fosforne kiseline.
Fosfatni ester disperzanti stabiliziraju pigmentne disperzije, uključujući reaktivne pigmente kao što je cinkov oksid. U formulacijama sjajnih boja, poboljšava sjaj i mogućnost čišćenja. Za razliku od drugih dodataka za vlaženje i disperziju, dodatak disperzanata fosfatnog estera ne utječe na KU i ICI viskoznost premaza.
Polikiselinski homopolimerni disperzanti, kao što su Tamol 1254 i Tamol 850, Tamol 850 je homopolimer metakrilne kiseline. Polikiselinski kopolimerni dispergant, kao što je Orotan 731A, koji je kopolimer diizobutilena i maleinske kiseline. Karakteristike ove dvije vrste disperzanata su da stvaraju snažnu adsorpciju ili sidrenje na površini pigmenata i punila, imaju dulje molekularne lance koji stvaraju steričku smetnju i imaju topljivost u vodi na krajevima lanaca, a neki su dopunjeni elektrostatskim odbijanjem postići stabilne rezultate. Kako bi sredstvo za raspršivanje imalo dobru disperzibilnost, molekularna težina mora biti strogo kontrolirana. Ako je molekularna težina premala, neće biti dovoljne steričke smetnje; ako je molekularna težina prevelika, doći će do flokulacije. Za poliakrilatne disperzante, najbolji učinak disperzije može se postići ako je stupanj polimerizacije 12-18.
Druge vrste disperzanata, kao što je AMP-95, imaju kemijski naziv 2-amino-2-metil-1-propanol. Amino skupina se adsorbira na površini anorganskih čestica, a hidroksilna skupina se proteže do vode, koja ima stabilizirajuću ulogu kroz steričku smetnju. Zbog svoje male veličine, sterička smetnja je ograničena. AMP-95 je uglavnom pH regulator.
Posljednjih godina istraživanje disperzanta prevladalo je problem flokulacije uzrokovane visokom molekularnom težinom, a razvoj visoke molekularne mase jedan je od trendova. Na primjer, dispergant visoke molekularne težine EFKA-4580 proizveden emulzijskom polimerizacijom posebno je razvijen za industrijske premaze na bazi vode, prikladan za disperziju organskih i anorganskih pigmenata i ima dobru vodootpornost.
Amino skupine imaju dobar afinitet za mnoge pigmente putem kiselo-baznih ili vodikovih veza. Pozornost je posvećena blok kopolimernom disperzantu s aminoakrilnom kiselinom kao skupinom za sidrenje.
Dispergant s dimetilaminoetil metakrilatom kao skupinom za sidrenje
Tego Dispers 655 aditiv za vlaženje i raspršivanje koristi se u automobilskim bojama na bazi vode ne samo za usmjeravanje pigmenata već i za sprječavanje reakcije aluminijskog praha s vodom.
Zbog zabrinutosti za okoliš, razvijeni su biorazgradivi agensi za vlaženje i dispergiranje, kao što su EnviroGem AE serija dvoćelijskih agenasa za vlaženje i dispergiranje, koji su slabo pjenjeni agensi za vlaženje i dispergiranje.
2 sredstvo protiv pjenjenja:
Postoje mnoge vrste tradicionalnih sredstava protiv pjenjenja za boje na bazi vode, koji se općenito dijele u tri kategorije: sredstva protiv pjenjenja s mineralnim uljem, sredstva protiv pjenjenja na bazi polisiloksana i druga sredstva protiv pjenjenja.
Sredstva protiv pjenjenja na bazi mineralnih ulja obično se koriste, uglavnom u ravnim i polusjajnim lateks bojama.
Polisiloksan sredstva protiv pjenjenja imaju nisku površinsku napetost, snažnu sposobnost uklanjanja pjene i protiv pjenjenja i ne utječu na sjaj, ali kada se koriste nepravilno, uzrokovat će nedostatke kao što je skupljanje filma premaza i lošu sposobnost ponovnog premazivanja.
Tradicionalna sredstva protiv pjenjenja za boje na bazi vode nisu kompatibilna s vodenom fazom kako bi se postigla svrha uklanjanja pjene, tako da je lako proizvesti površinske nedostatke u filmu premaza.
Posljednjih godina razvijeni su antifoameri na molekularnoj razini.
Ovo sredstvo protiv pjenjenja je polimer formiran izravnim cijepljenjem aktivnih tvari protiv pjenjenja na nosivu tvar. Molekularni lanac polimera ima vlažnu hidroksilnu skupinu, aktivna tvar protiv pjenjenja raspoređena je oko molekule, aktivnu tvar nije lako agregirati, a kompatibilnost sa sustavom premaza je dobra. Takva sredstva protiv pjenjenja na molekularnoj razini uključuju mineralna ulja — FoamStar A10 serija, koja sadrže silicij — FoamStar A30 serija i polimere bez silikona, bez ulja — FoamStar MF serija.
Također je objavljeno da ovaj antifoamer na molekularnoj razini koristi super-cijepljene zvjezdaste polimere kao nekompatibilne površinski aktivne tvari, te je postigao dobre rezultate u primjenama premaza na bazi vode. Air Products sredstvo protiv pjenjenja molekularne kvalitete o kojem su izvjestili Stout et al. je sredstvo za kontrolu pjene i sredstvo protiv pjenjenja na bazi acetilen glikola s oba svojstva vlaženja, kao što su Surfynol MD 20 i Surfynol DF 37.
Osim toga, kako bi se zadovoljile potrebe za proizvodnjom premaza bez VOC-a, postoje i sredstva protiv pjenjenja bez VOC-a, kao što su Agitan 315, Agitan E 255 itd.
3 zgušnjivača:
Postoje mnoge vrste zgušnjivača, trenutno se najčešće koriste zgušnjivači celuloznog etera i njegovih derivata, asocijativni zgušnjivači koji bubre u alkalijama (HASE) i poliuretanski zgušnjivači (HEUR).
3.1. Celulozni eter i njegovi derivati
Hidroksietil celulozu (HEC) prvi je industrijski proizveo Union Carbide Company 1932. godine i ima povijest dužu od 70 godina. Trenutno zgušnjivači celuloznog etera i njegovih derivata uglavnom uključuju hidroksietil celulozu (HEC), metil hidroksietil celulozu (MHEC), etil hidroksietil celulozu (EHEC), metil hidroksipropil baznu celulozu (MHPC), metil celulozu (MC) i ksantan gumu, itd., to su neionski zgušnjivači, a također spadaju u nevezanu vodenu fazu zgušnjivači. Među njima, HEC se najčešće koristi u lateks boji.
Hidrofobno modificirana celuloza (HMHEC) uvodi malu količinu dugolančanih hidrofobnih alkilnih skupina na hidrofilnu okosnicu celuloze kako bi postala asocijativni zgušnjivač, kao što je Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Njegov učinak zgušnjavanja usporediv je s onim zgušnjivača celuloznog etera s puno većom molekularnom težinom. Poboljšava viskoznost i izravnava ICI i smanjuje površinsku napetost, kao što je površinska napetost HEC-a oko 67 mN/m, a površinska napetost HMHEC-a 55-65 mN/m.
3.2 Zgušnjivač koji bubri u alkalijama
Zgušnjivači koji bubre u alkalijama dijele se u dvije kategorije: neasocijativni zgušnjivači koji bubre u alkalijama (ASE) i asocijativni zgušnjivači koji bubre u alkalijama (HASE), koji su anionski zgušnjivači. Nepovezani ASE je poliakrilatna alkalna emulzija koja bubri. Associative HASE je hidrofobno modificirana poliakrilatna alkalna emulzija koja bubri.
3.3. Poliuretanski zgušnjivač i hidrofobno modificirani nepoliuretanski zgušnjivač
Poliuretanski zgušnjivač, poznat kao HEUR, hidrofobnom je skupinom modificiran etoksilirani poliuretanski polimer topiv u vodi, koji pripada neionskim asocijativnim zgušnjivačima. HEUR se sastoji od tri dijela: hidrofobne skupine, hidrofilnog lanca i poliuretanske skupine. Hidrofobna skupina ima ulogu povezivanja i odlučujući je čimbenik za zgušnjavanje, obično oleil, oktadecil, dodecilfenil, nonilfenol, itd. Hidrofilni lanac može osigurati kemijsku stabilnost i stabilnost viskoznosti, obično se koriste polieteri, kao što je polioksietilen i njegovi derivati. Molekularni lanac HEUR-a proširen je poliuretanskim skupinama, kao što su IPDI, TDI i HMDI. Strukturna značajka asocijativnih zgušnjivača je da su završeni hidrofobnim skupinama. Međutim, stupanj supstitucije hidrofobnih skupina na oba kraja nekih komercijalno dostupnih HEUR-a manji je od 0,9, a najbolji je samo 1,7. Reakcijske uvjete treba strogo kontrolirati kako bi se dobio poliuretanski zgušnjivač s uskom distribucijom molekularne težine i stabilnim performansama. Većina HEUR-a sintetizira se postupnom polimerizacijom, tako da su komercijalno dostupni HEUR-i općenito mješavine širokih molekularnih težina.
Richey i sur. koristio je fluorescentni tragač piren asocijacijski zgušnjivač (PAT, brojčana prosječna molekularna težina 30000, težinska prosječna molekularna težina 60000) kako bi otkrio da je pri koncentraciji od 0,02% (težina), stupanj agregacije micela Acrysol RM-825 i PAT bio oko 6. energija asocijacije između zgušnjivača i površine čestica lateksa je oko 25 KJ/mol; površina koju zauzima svaka molekula PAT zgušnjivača na površini čestica lateksa je oko 13 nm2, što je oko površine koju zauzima sredstvo za vlaženje Triton X-405 14 puta više od 0,9 nm2. Asocijativni poliuretanski zgušnjivač kao što je RM-2020NPR, DSX 1550 itd.
Razvoj ekološki prihvatljivih asocijativnih poliuretanskih zgušnjivača dobio je široku pozornost. Na primjer, BYK-425 je poliuretanski zgušnjivač modificiran ureom bez VOC-a i APEO-a. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 i 3060 su To je asocijativni poliuretanski zgušnjivač bez VOC i APEO.
Uz gore opisane linearne asocijativne poliuretanske zgušnjivače, postoje i češljasti asocijativni poliuretanski zgušnjivači. Takozvani češljasti poliuretanski zgušnjivač znači da postoji viseća hidrofobna skupina u sredini svake molekule zgušnjivača. Takvi zgušnjivači kao što su SCT-200 i SCT-275 itd.
Hidrofobno modificirani zgušnjivač aminoplasta (hidrofobno modificirani etoksilirani aminoplast zgušnjivač - HEAT) mijenja posebnu amino smolu u četiri zatvorene hidrofobne skupine, ali je reaktivnost ta četiri reakcijska mjesta različita. U normalnom dodavanju hidrofobnih skupina, postoje samo dvije blokirane hidrofobne skupine, tako da se sintetski hidrofobni modificirani amino zgušnjivač ne razlikuje puno od HEUR-a, kao što je Optiflo H 500. Ako se doda više hidrofobnih skupina, primjerice do 8%, uvjeti reakcije mogu se prilagoditi za proizvodnju amino zgušnjivača s višestruko blokiranim hidrofobnim skupinama. Naravno, ovo je i češljasti zgušnjivač. Ovaj hidrofobni modificirani amino zgušnjivač može spriječiti pad viskoznosti boje zbog dodavanja velike količine površinski aktivnih tvari i glikolnih otapala kada se dodaje usklađivanje boja. Razlog je taj što jake hidrofobne skupine mogu spriječiti desorpciju, a višestruke hidrofobne skupine imaju jaku povezanost. Takvi zgušnjivači kao Optiflo TVS.
Hidrofobno modificirani polieterski zgušnjivač (HMPE) Učinkovitost hidrofobno modificiranog polieterskog zgušnjivača slična je HEUR-u, a proizvodi uključuju Aquaflow NLS200, NLS210 i NHS300 tvrtke Hercules.
Njegov mehanizam zgušnjavanja je učinak i vodikove veze i asocijacije krajnjih skupina. U usporedbi s uobičajenim zgušnjivačima, ima bolja svojstva protiv taloženja i spuštanja. Prema različitim polaritetima krajnjih skupina, modificirani poliurea zgušnjivači mogu se podijeliti u tri vrste: poliurea zgušnjivači niske polarnosti, poliurea zgušnjivači srednje polarnosti i poliurea zgušnjivači visoke polarnosti. Prva dva se koriste za zgušnjavanje premaza na bazi otapala, dok se visokopolarni poliurea zgušnjivači mogu koristiti i za visokopolarne premaze na bazi otapala i za premaze na bazi vode. Komercijalni proizvodi niske polarnosti, srednje polarnosti i visoke polarnosti poliurea zgušnjivači su BYK-411, BYK-410 odnosno BYK-420.
Modificirana suspenzija poliamidnog voska je reološki aditiv sintetiziran uvođenjem hidrofilnih skupina kao što je PEG u molekularni lanac amidnog voska. Trenutačno se neke marke uvoze i uglavnom se koriste za podešavanje tiksotropije sustava i poboljšanje antitiksotropije. Izvedba protiv opuštanja.
Vrijeme objave: 22. studenog 2022