Zhrnutie:
1. Zmáčadlo a dispergačné činidlo
2. Odpeňovač
3. Zahusťovadlo
4. Filmotvorné prísady
5. Prostriedok proti korózii, plesniam a riasam
6. Ostatné prísady
1 Zmáčadlo a dispergátor:
Nátery na vodnej báze používajú vodu ako rozpúšťadlo alebo disperzné médium a voda má veľkú dielektrickú konštantu, takže nátery na vodnej báze sú stabilizované hlavne elektrostatickým odpudzovaním, keď sa elektrická dvojvrstva prekrýva. Okrem toho sa v náterovom systéme na vodnej báze často vyskytujú polyméry a neiónové povrchovo aktívne látky, ktoré sú adsorbované na povrchu pigmentového plniva, čím vytvárajú stérickú zábranu a stabilizujú disperziu. Preto vodou riediteľné farby a emulzie dosahujú stabilné výsledky spoločným pôsobením elektrostatického odpudzovania a stérickej zábrany. Jeho nevýhodou je slabá odolnosť voči elektrolytu, najmä pri drahých elektrolytoch.
1.1 Zmáčadlo
Zmáčadlá pre vodou riediteľné nátery sa delia na aniónové a neiónové.
Kombináciou zmáčadla a dispergačného činidla možno dosiahnuť ideálne výsledky. Množstvo zmáčadla je vo všeobecnosti niekoľko promile. Jeho negatívnym účinkom je penenie a zníženie odolnosti náterového filmu voči vode.
Jedným z trendov vývoja zmáčadiel je postupné nahradzovanie polyoxyetylénalkyl (benzén)fenoléterových (APEO alebo APE) zmáčadiel, pretože vedie k zníženiu samčích hormónov u potkanov a narúša endokrinný systém. Polyoxyetylénalkyl(benzén)fenolétery sú široko používané ako emulgátory počas emulznej polymerizácie.
Dvojité povrchovo aktívne látky sú tiež novým vývojom. Ide o dve amfifilné molekuly spojené medzerníkom. Najpozoruhodnejšou vlastnosťou dvojbunkových povrchovo aktívnych látok je, že kritická koncentrácia miciel (CMC) je o rádovo nižšia ako u ich „jednobunkových“ povrchovo aktívnych látok, po ktorej nasleduje vysoká účinnosť. Ako napríklad TEGO Twin 4000, je to dvojbunkový siloxánový surfaktant a má nestabilnú penu a odpeňovacie vlastnosti.
Spoločnosť Air Products vyvinula povrchovo aktívne látky Gemini. Tradičné povrchovo aktívne látky majú hydrofóbny koniec a hydrofilnú hlavu, ale táto nová povrchovo aktívna látka má dve hydrofilné skupiny a dve alebo tri hydrofóbne skupiny, čo je multifunkčná povrchovo aktívna látka, známa ako acetylénglykoly, produkty ako EnviroGem AD01.
1.2 Dispergátor
Dispergátory pre latexové farby sú rozdelené do štyroch kategórií: fosfátové dispergačné činidlá, polykyselinové homopolymérne disperzanty, polykyselinové kopolymérne disperzanty a iné dispergačné prostriedky.
Najpoužívanejšími fosfátovými disperzantmi sú polyfosfáty, ako je hexametafosfát sodný, polyfosfát sodný (Calgon N, produkt BK Giulini Chemical Company v Nemecku), tripolyfosfát draselný (KTPP) a pyrofosfát tetradraselný (TKPP). Mechanizmus jeho pôsobenia spočíva v stabilizácii elektrostatického odpudzovania prostredníctvom vodíkovej väzby a chemickej adsorpcie. Jeho výhodou je nízke dávkovanie, okolo 0,1 %, a má dobrý disperzný účinok na anorganické pigmenty a plnivá. Existujú však aj nedostatky: ten, spolu so zvýšením hodnoty pH a teploty, polyfosfát ľahko hydrolyzuje, spôsobuje zlú stabilitu pri dlhodobom skladovaní; Neúplné rozpustenie v médiu ovplyvní lesk lesklej latexovej farby.
Dispergačné činidlá esterov fosforu sú zmesi monoesterov, diesterov, zvyškových alkoholov a kyseliny fosforečnej.
Fosfátové esterové disperzanty stabilizujú pigmentové disperzie, vrátane reaktívnych pigmentov, ako je oxid zinočnatý. Vo formuláciách lesklej farby zlepšuje lesk a čistiteľnosť. Na rozdiel od iných zmáčacích a dispergačných prísad neovplyvňuje pridanie fosfátových esterových dispergačných činidiel viskozitu KU a ICI náteru.
Polykyselinové homopolymérne dispergačné činidlo, ako je Tamol 1254 a Tamol 850, Tamol 850 je homopolymér kyseliny metakrylovej. Polykyselinové kopolymérne dispergačné činidlo, ako je Orotan 731A, čo je kopolymér diizobutylénu a kyseliny maleínovej. Charakteristické pre tieto dva typy dispergačných činidiel je, že vytvárajú silnú adsorpciu alebo ukotvenie na povrchu pigmentov a plnív, majú dlhšie molekulové reťazce na vytvorenie stérickej zábrany a majú rozpustnosť vo vode na koncoch reťazcov a niektoré sú doplnené elektrostatickým odpudzovaním. dosiahnuť stabilné výsledky. Aby mal dispergátor dobrú dispergovateľnosť, molekulová hmotnosť musí byť prísne kontrolovaná. Ak je molekulová hmotnosť príliš malá, bude existovať nedostatočná stérická zábrana; ak je molekulová hmotnosť príliš veľká, dôjde k flokulácii. Pre polyakrylátové dispergačné prostriedky možno najlepší disperzný efekt dosiahnuť, ak je stupeň polymerizácie 12-18.
Iné typy dispergačných činidiel, ako je AMP-95, majú chemický názov 2-amino-2-metyl-1-propanol. Aminoskupina je adsorbovaná na povrchu anorganických častíc a hydroxylová skupina sa rozširuje do vody, ktorá hrá stabilizačnú úlohu prostredníctvom stérickej zábrany. Vďaka svojej malej veľkosti je stérická prekážka obmedzená. AMP-95 je hlavne regulátor pH.
V posledných rokoch výskum disperzantov prekonal problém flokulácie spôsobenej vysokou molekulovou hmotnosťou a vývoj vysokej molekulovej hmotnosti je jedným z trendov. Napríklad vysokomolekulárny dispergačný prostriedok EFKA-4580 vyrobený emulznou polymerizáciou je špeciálne vyvinutý pre priemyselné nátery na vodnej báze, vhodný na disperziu organických a anorganických pigmentov a má dobrú odolnosť voči vode.
Aminoskupiny majú dobrú afinitu k mnohým pigmentom prostredníctvom acidobázickej alebo vodíkovej väzby. Pozornosť bola venovaná blokovému kopolymérnemu dispergačnému prostriedku s kyselinou aminoakrylovou ako kotviacou skupinou.
Dispergačný prostriedok s dimetylaminoetylmetakrylátom ako kotviacou skupinou
Zmáčacie a dispergačné aditívum Tego Dispers 655 sa používa vo vodou riediteľných automobilových farbách nielen na orientáciu pigmentov, ale aj na zabránenie reakcie hliníkového prášku s vodou.
Z dôvodu ochrany životného prostredia boli vyvinuté biologicky odbúrateľné zmáčadlá a dispergačné činidlá, ako napríklad dvojbunkové zmáčacie a dispergačné činidlá radu EnviroGem AE, čo sú nízkopenivé zmáčacie a dispergačné činidlá.
2 odpeňovače:
Existuje mnoho druhov tradičných odpeňovačov farieb na vodnej báze, ktoré sa vo všeobecnosti delia do troch kategórií: odpeňovače na báze minerálnych olejov, polysiloxánové odpeňovače a iné odpeňovače.
Minerálne olejové odpeňovače sa bežne používajú hlavne v plochých a pololesklých latexových farbách.
Polysiloxánové odpeňovače majú nízke povrchové napätie, silné odpeňovacie a odpeňovacie schopnosti a neovplyvňujú lesk, ale pri nesprávnom použití spôsobia chyby, ako je zmrštenie náterového filmu a slabá pretierateľnosť.
Tradičné odpeňovače farieb na vodnej báze sú na dosiahnutie účelu odpeňovania nekompatibilné s vodnou fázou, takže je ľahké vytvárať povrchové chyby v náterovom filme.
V posledných rokoch boli vyvinuté odpeňovače na molekulárnej úrovni.
Toto odpeňovacie činidlo je polymér vytvorený priamym naočkovaním protipenových účinných látok na nosnú látku. Molekulový reťazec polyméru má zmáčaciu hydroxylovú skupinu, odpeňovacia účinná látka je distribuovaná okolo molekuly, účinná látka sa ťažko agreguje a kompatibilita s náterovým systémom je dobrá. Medzi takéto odpeňovače na molekulárnej úrovni patria minerálne oleje – séria FoamStar A10, s obsahom kremíka – séria FoamStar A30 a bezkremíkové, neolejové polyméry – séria FoamStar MF.
Uvádza sa tiež, že tento odpeňovač na molekulárnej úrovni používa super očkované hviezdicové polyméry ako nekompatibilné povrchovo aktívne látky a dosiahol dobré výsledky v aplikáciách náterov na báze vody. Odpeňovač molekulárnej kvality spoločnosti Air Products opísaný Stoutom a kol. je prostriedok na kontrolu peny a odpeňovač na báze acetylénglykolu s oboma zmáčavými vlastnosťami, ako je Surfynol MD 20 a Surfynol DF 37.
Okrem toho, aby sme vyhoveli potrebám výroby náterov s nulovým obsahom VOC, existujú aj odpeňovače bez VOC, ako je Agitan 315, Agitan E 255 atď.
3 zahusťovadlá:
Existuje mnoho druhov zahusťovadiel, v súčasnosti bežne používané sú éter celulózy a jeho deriváty zahusťovadlá, asociatívne alkalicky napučiavajúce zahusťovadlá (HASE) a polyuretánové zahusťovadlá (HEUR).
3.1. Éter celulózy a jeho deriváty
Hydroxyetylcelulóza (HEC) bola prvýkrát priemyselne vyrobená spoločnosťou Union Carbide Company v roku 1932 a má za sebou viac ako 70-ročnú históriu. V súčasnosti medzi zahusťovadlá éteru celulózy a jej derivátov patria najmä hydroxyetylcelulóza (HEC), metylhydroxyetylcelulóza (MHEC), etylhydroxyetylcelulóza (EHEC), metylhydroxypropylbázová celulóza (MHPC), metylcelulóza (MC) a xantánová guma, atď., sú to neiónové zahusťovadlá a tiež patria medzi nepridružené zahusťovadlá vodnej fázy. Spomedzi nich sa HEC najčastejšie používa v latexových farbách.
Hydrofóbne modifikovaná celulóza (HMHEC) zavádza malé množstvo hydrofóbnych alkylových skupín s dlhým reťazcom na hydrofilný hlavný reťazec celulózy, aby sa stala asociatívnym zahusťovadlom, ako je Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Jeho zahusťovací účinok je porovnateľný s účinkom zahusťovadiel éterov celulózy s oveľa vyššou molekulovou hmotnosťou. Zlepšuje viskozitu a vyrovnávanie ICI a znižuje povrchové napätie, ako napríklad povrchové napätie HEC je približne 67 mN/m a povrchové napätie HMHEC je 55-65 mN/m.
3.2 Alkalicky napučiavajúce zahusťovadlo
Alkalicky napučiavajúce zahusťovadlá sa delia do dvoch kategórií: neasociatívne alkalicky napučiavajúce zahusťovadlá (ASE) a asociatívne alkalicky napučiavajúce zahusťovadlá (HASE), čo sú aniónové zahusťovadlá. Neasociovaná ASE je polyakrylátová alkalická napučiavacia emulzia. Asociative HASE je hydrofóbne modifikovaná polyakrylátová alkalická napučiavacia emulzia.
3.3. Polyuretánové zahusťovadlo a hydrofóbne modifikované nepolyuretánové zahusťovadlo
Polyuretánové zahusťovadlo, označované ako HEUR, je hydrofóbnou skupinou modifikovaný etoxylovaný polyuretánový vo vode rozpustný polymér, ktorý patrí medzi neiónové asociatívne zahusťovadlá. HEUR sa skladá z troch častí: hydrofóbna skupina, hydrofilný reťazec a polyuretánová skupina. Hydrofóbna skupina zohráva asociačnú úlohu a je rozhodujúcim faktorom pre zahusťovanie, zvyčajne oleyl, oktadecyl, dodecylfenyl, nonylfenol atď. Hydrofilný reťazec môže poskytovať chemickú stabilitu a stabilitu viskozity, bežne sa používajú polyétery, ako je polyoxyetylén a jeho deriváty. Molekulárny reťazec HEUR je rozšírený o polyuretánové skupiny, ako sú IPDI, TDI a HMDI. Štrukturálnym znakom asociatívnych zahusťovadiel je, že sú zakončené hydrofóbnymi skupinami. Stupeň substitúcie hydrofóbnych skupín na oboch koncoch niektorých komerčne dostupných HEUR je však nižší ako 0,9 a najlepší je iba 1,7. Reakčné podmienky by mali byť prísne kontrolované, aby sa získalo polyuretánové zahusťovadlo s úzkou distribúciou molekulovej hmotnosti a stabilným výkonom. Väčšina HEUR sa syntetizuje postupnou polymerizáciou, takže komerčne dostupné HEUR sú vo všeobecnosti zmesi so širokými molekulovými hmotnosťami.
Richey a kol. použil fluorescenčné zahusťovadlo asociácie tracer pyrén (PAT, číselná priemerná molekulová hmotnosť 30 000, hmotnostná priemerná molekulová hmotnosť 60 000), aby sa zistilo, že pri koncentrácii 0,02 % (hmotn.) bol stupeň agregácie micel Acrysolu RM-825 a PAT približne 6. asociačná energia medzi zahusťovadlom a povrchom latexových častíc je asi 25 KJ/mol; plocha, ktorú zaberá každá molekula zahusťovadla PAT na povrchu latexových častíc, je približne 13 nm2, čo je približne plocha, ktorú zaberá zmáčadlo Triton X-405 14-krát väčšia ako 0,9 nm2. Asociatívne polyuretánové zahusťovadlo ako RM-2020NPR, DSX 1550 atď.
Vývoju ekologických asociatívnych polyuretánových zahusťovadiel sa venuje široká pozornosť. Napríklad BYK-425 je polyuretánové zahusťovadlo modifikované močovinou bez obsahu VOC a APEO. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 a 3060 sú Je to asociatívne polyuretánové zahusťovadlo bez VOC a APEO.
Okrem vyššie opísaných lineárnych asociatívnych polyuretánových zahusťovadiel existujú aj hrebeňové asociatívne polyuretánové zahusťovadlá. Takzvané hrebeňové asociačné polyuretánové zahusťovadlo znamená, že v strede každej molekuly zahusťovadla je visiaca hydrofóbna skupina. Takéto zahusťovadlá ako SCT-200 a SCT-275 atď.
Hydrofóbne modifikované aminoplastové zahusťovadlo (hydrofóbne modifikované etoxylované aminoplastové zahusťovadlo – HEAT) mení špeciálnu aminoživicu na štyri uzavreté hydrofóbne skupiny, ale reaktivita týchto štyroch reakčných miest je odlišná. Pri bežnom pridávaní hydrofóbnych skupín sú len dve blokované hydrofóbne skupiny, takže syntetické hydrofóbne modifikované amino zahusťovadlo sa príliš nelíši od HEUR, ako je Optiflo H 500. Ak sa pridá viac hydrofóbnych skupín, napríklad až 8 %, napr. reakčné podmienky môžu byť upravené tak, aby produkovali amino zahusťovadlá s viacerými blokovanými hydrofóbnymi skupinami. Samozrejme, ide aj o zahusťovadlo hrebeňa. Toto hydrofóbne modifikované amino zahusťovadlo môže zabrániť poklesu viskozity farby v dôsledku pridania veľkého množstva povrchovo aktívnych látok a glykolových rozpúšťadiel, keď sa pridá farba. Dôvodom je, že silné hydrofóbne skupiny môžu zabrániť desorpcii a viaceré hydrofóbne skupiny majú silnú asociáciu. Také zahusťovadlá ako Optiflo TVS.
Hydrofóbne modifikované polyéterové zahusťovadlo (HMPE) Výkon hydrofóbne modifikovaného polyéterového zahusťovadla je podobný ako HEUR a medzi produkty patria Aquaflow NLS200, NLS210 a NHS300 od Hercules.
Jeho zahusťovacím mechanizmom je účinok vodíkovej väzby a asociácie koncových skupín. V porovnaní s bežnými zahusťovadlami má lepšie vlastnosti proti usadzovaniu a ochabovaniu. Podľa rôznych polarít koncových skupín možno modifikované polymočovinové zahusťovadlá rozdeliť do troch typov: polymočovinové zahusťovadlá s nízkou polaritou, polymočovinové zahusťovadlá so strednou polaritou a polymočovinové zahusťovadlá s vysokou polaritou. Prvé dva sa používajú na zahusťovanie náterov na báze rozpúšťadiel, zatiaľ čo zahusťovadlá na báze polymočoviny s vysokou polaritou možno použiť ako pre vysokopolárne nátery na báze rozpúšťadiel, tak aj nátery na báze vody. Komerčnými produktmi polymočovinových zahusťovadiel s nízkou polaritou, strednou polaritou a vysokou polaritou sú BYK-411, BYK-410 a BYK-420.
Suspenzia modifikovaného polyamidového vosku je reologická prísada syntetizovaná zavedením hydrofilných skupín, ako je PEG, do molekulového reťazca amidového vosku. V súčasnosti sa niektoré značky dovážajú a používajú sa najmä na úpravu tixotropie systému a zlepšenie antitixotropie. Výkon proti prehýbaniu.
Čas odoslania: 22. novembra 2022