Samenvatting:
1. Bevochtigings- en dispergeermiddel
2. Ontschuimer
3. Verdikkingsmiddel
4. Filmvormende additieven
5. Anticorrosief, anti-schimmel- en anti-algenmiddel
6. Andere additieven
1 Bevochtigings- en dispergeermiddel:
Coatings op waterbasis gebruiken water als oplosmiddel of dispersiemedium, en water heeft een grote diëlektrische constante, dus coatings op waterbasis worden voornamelijk gestabiliseerd door de elektrostatische afstoting wanneer de elektrische dubbellaag elkaar overlapt. Bovendien zijn er in het op water gebaseerde coatingsysteem vaak polymeren en niet-ionische oppervlakteactieve stoffen, die worden geadsorbeerd op het oppervlak van de pigmentvulstof, waardoor sterische hinder wordt gevormd en de dispersie wordt gestabiliseerd. Daarom bereiken verven en emulsies op waterbasis stabiele resultaten door de gezamenlijke werking van elektrostatische afstoting en sterische hindering. Het nadeel is een slechte elektrolytbestendigheid, vooral voor dure elektrolyten.
1.1 Bevochtigingsmiddel
Bevochtigingsmiddelen voor watergedragen coatings zijn onderverdeeld in anionisch en niet-ionisch.
De combinatie van bevochtigingsmiddel en dispergeermiddel kan ideale resultaten bereiken. De hoeveelheid bevochtigingsmiddel bedraagt doorgaans enkele per duizend. Het negatieve effect is het schuimen en het verminderen van de waterbestendigheid van de coatingfilm.
Een van de ontwikkelingstrends van bevochtigingsmiddelen is het geleidelijk vervangen van polyoxyethyleenalkyl (benzeen) fenolether (APEO of APE) bevochtigingsmiddelen, omdat dit leidt tot de vermindering van mannelijke hormonen bij ratten en de hormoonhuishouding verstoort. Polyoxyethyleenalkyl(benzeen)fenolethers worden veel gebruikt als emulgatoren tijdens emulsiepolymerisatie.
Ook dubbele oppervlakteactieve stoffen zijn nieuwe ontwikkelingen. Het zijn twee amfifiele moleculen die met elkaar zijn verbonden door een spacer. Het meest opvallende kenmerk van tweecellige oppervlakteactieve stoffen is dat de kritische micelconcentratie (CMC) meer dan een orde van grootte lager is dan die van hun “eencellige” oppervlakteactieve stoffen, gevolgd door een hoge efficiëntie. Net als TEGO Twin 4000 is het een tweecellige siloxaanoppervlakteactieve stof en heeft het onstabiele schuim- en ontschuimende eigenschappen.
Air Products heeft Gemini-oppervlakteactieve stoffen ontwikkeld. Traditionele oppervlakteactieve stoffen hebben een hydrofobe staart en een hydrofiele kop, maar deze nieuwe oppervlakteactieve stof heeft twee hydrofiele groepen en twee of drie hydrofobe groepen, een multifunctionele oppervlakteactieve stof, bekend als acetyleenglycolen, producten zoals EnviroGem AD01.
1.2 Dispergeermiddel
Dispergeermiddelen voor latexverf zijn onderverdeeld in vier categorieën: fosfaatdispergeermiddelen, polyzuurhomopolymeerdispergeermiddelen, polyzuurcopolymeerdispergeermiddelen en andere dispergeermiddelen.
De meest gebruikte fosfaatdispergeermiddelen zijn polyfosfaten, zoals natriumhexametafosfaat, natriumpolyfosfaat (Calgon N, product van BK Giulini Chemical Company in Duitsland), kaliumtripolyfosfaat (KTPP) en tetrakaliumpyrofosfaat (TKPP). Het werkingsmechanisme is het stabiliseren van de elektrostatische afstoting door waterstofbinding en chemische adsorptie. Het voordeel is dat de dosering laag is, ongeveer 0,1%, en dat het een goed dispersie-effect heeft op anorganische pigmenten en vulstoffen. Maar er zijn ook tekortkomingen: het ene, samen met de verhoging van de pH-waarde en temperatuur, polyfosfaat wordt gemakkelijk gehydrolyseerd, waardoor de opslagstabiliteit op lange termijn slecht is; Onvolledige oplossing in medium zal de glans van glanzende latexverf aantasten.
Fosfaatester-dispergeermiddelen zijn mengsels van mono-esters, diesters, restalcoholen en fosforzuur.
Fosfaatester-dispergeermiddelen stabiliseren pigmentdispersies, inclusief reactieve pigmenten zoals zinkoxide. In glanzende verfformuleringen verbetert het de glans en reinigbaarheid. In tegenstelling tot andere bevochtigings- en dispergerende additieven heeft de toevoeging van fosfaatester-dispergeermiddelen geen invloed op de KU- en ICI-viscositeit van de coating.
Polyzuurhomopolymeerdispergeermiddel, zoals Tamol 1254 en Tamol 850, Tamol 850 is een homopolymeer van methacrylzuur. Polyzuurcopolymeer-dispergeermiddel, zoals Orotan 731A, een copolymeer van diisobutyleen en maleïnezuur. De kenmerken van deze twee soorten dispergeermiddelen zijn dat ze een sterke adsorptie of verankering aan het oppervlak van pigmenten en vulstoffen produceren, langere moleculaire ketens hebben om sterische hinder te vormen, en wateroplosbaarheid hebben aan de ketenuiteinden, en sommige worden aangevuld met elektrostatische afstoting om stabiele resultaten behalen. Om ervoor te zorgen dat het dispergeermiddel goed dispergeerbaar is, moet het molecuulgewicht strikt worden gecontroleerd. Als het molecuulgewicht te klein is, zal er onvoldoende sterische hinder zijn; als het molecuulgewicht te groot is, zal uitvlokking optreden. Voor polyacrylaatdispergeermiddelen kan het beste dispersie-effect worden bereikt als de polymerisatiegraad 12-18 is.
Andere soorten dispergeermiddelen, zoals AMP-95, hebben de chemische naam 2-amino-2-methyl-1-propanol. De aminogroep wordt geadsorbeerd op het oppervlak van de anorganische deeltjes en de hydroxylgroep breidt zich uit naar het water, dat een stabiliserende rol speelt door sterische hindering. Vanwege het kleine formaat is de sterische hinder beperkt. AMP-95 is hoofdzakelijk een pH-regulator.
De afgelopen jaren heeft het onderzoek naar dispergeermiddelen het probleem van uitvlokking veroorzaakt door een hoog molecuulgewicht overwonnen, en de ontwikkeling van een hoog molecuulgewicht is een van de trends. Het hoogmoleculaire dispergeermiddel EFKA-4580, geproduceerd door emulsiepolymerisatie, is bijvoorbeeld speciaal ontwikkeld voor industriële coatings op waterbasis, geschikt voor organische en anorganische pigmentdispersie, en heeft een goede waterbestendigheid.
Aminogroepen hebben een goede affiniteit voor veel pigmenten via zuur-base- of waterstofbinding. Er is aandacht besteed aan het blokcopolymeer-dispergeermiddel met aminoacrylzuur als verankerende groep.
Dispergeermiddel met dimethylaminoethylmethacrylaat als verankerende groep
Tego Dispers 655 bevochtigings- en dispergeeradditief wordt in watergedragen autolakken niet alleen gebruikt om de pigmenten te oriënteren, maar ook om te voorkomen dat het aluminiumpoeder met water reageert.
Vanwege milieuoverwegingen zijn biologisch afbreekbare bevochtigings- en dispergeermiddelen ontwikkeld, zoals de tweecellige bevochtigings- en dispergeermiddelen van de EnviroGem AE-serie, die laagschuimende bevochtigings- en dispergeermiddelen zijn.
2 ontschuimers:
Er zijn veel soorten traditionele verfontschuimers op waterbasis, die over het algemeen in drie categorieën worden onderverdeeld: ontschuimers op minerale olie, polysiloxaanontschuimers en andere ontschuimers.
Ontschuimers op minerale olie worden vaak gebruikt, voornamelijk in vlakke en halfglanzende latexverven.
Polysiloxaan-ontschuimers hebben een lage oppervlaktespanning, sterke ontschuimende en antischuimende eigenschappen en hebben geen invloed op de glans, maar bij onjuist gebruik zullen ze defecten veroorzaken zoals krimp van de coatingfilm en slechte overschilderbaarheid.
Traditionele verfontschuimers op waterbasis zijn niet compatibel met de waterfase om het doel van ontschuiming te bereiken, waardoor het gemakkelijk is om oppervlaktedefecten in de coatingfilm te veroorzaken.
De afgelopen jaren zijn ontschuimers op moleculair niveau ontwikkeld.
Dit antischuimmiddel is een polymeer dat wordt gevormd door antischuimactieve stoffen rechtstreeks op de dragersubstantie te enten. De moleculaire keten van het polymeer heeft een bevochtigende hydroxylgroep, de ontschuimende werkzame stof is rond het molecuul verdeeld, de werkzame stof is niet gemakkelijk te aggregeren en de compatibiliteit met het coatingsysteem is goed. Dergelijke ontschuimers op moleculair niveau omvatten minerale oliën – FoamStar A10-serie, siliciumhoudende – FoamStar A30-serie, en niet-silicium, niet-oliepolymeren – FoamStar MF-serie.
Er wordt ook gerapporteerd dat dit ontschuimingsmiddel op moleculair niveau gebruik maakt van supergeënte sterpolymeren als incompatibele oppervlakteactieve stoffen, en goede resultaten heeft behaald bij coatingtoepassingen op waterbasis. De moleculaire ontschuimer van Air Products, gerapporteerd door Stout et al. is een schuimcontrolemiddel en ontschuimer op basis van acetyleenglycol met beide bevochtigende eigenschappen, zoals Surfynol MD 20 en Surfynol DF 37.
Om aan de behoeften van de productie van VOS-vrije coatings te voldoen, zijn er bovendien VOC-vrije ontschuimers, zoals Agitan 315, Agitan E 255, enz.
3 verdikkingsmiddelen:
Er zijn veel soorten verdikkingsmiddelen, momenteel algemeen gebruikt zijn cellulose-ether en zijn derivaten verdikkingsmiddelen, associatieve alkali-zwelbare verdikkingsmiddelen (HASE) en polyurethaanverdikkingsmiddelen (HEUR).
3.1. Cellulose-ether en zijn derivaten
Hydroxyethylcellulose (HEC) werd voor het eerst industrieel geproduceerd door Union Carbide Company in 1932 en heeft een geschiedenis van meer dan 70 jaar. Momenteel omvatten de verdikkingsmiddelen van cellulose-ether en zijn derivaten voornamelijk hydroxyethylcellulose (HEC), methylhydroxyethylcellulose (MHEC), ethylhydroxyethylcellulose (EHEC), methylhydroxypropylbasiscellulose (MHPC), methylcellulose (MC) en xanthaangom. etc., dit zijn niet-ionische verdikkingsmiddelen, en behoren ook tot de niet-geassocieerde waterfaseverdikkingsmiddelen. Onder hen wordt HEC het meest gebruikt in latexverf.
Hydrofoob gemodificeerde cellulose (HMHEC) introduceert een kleine hoeveelheid hydrofobe alkylgroepen met lange keten op de hydrofiele ruggengraat van cellulose om een associatief verdikkingsmiddel te worden, zoals Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Het verdikkingseffect is vergelijkbaar met dat van cellulose-etherverdikkingsmiddelen met een veel groter molecuulgewicht. Het verbetert de viscositeit en nivellering van ICI en vermindert de oppervlaktespanning, zoals de oppervlaktespanning van HEC is ongeveer 67 mN/m, en de oppervlaktespanning van HMHEC is 55-65 mN/m.
3.2 Alkali-zwelbaar verdikkingsmiddel
Alkali-zwelbare verdikkingsmiddelen zijn onderverdeeld in twee categorieën: niet-associatieve alkali-zwelbare verdikkingsmiddelen (ASE) en associatieve alkali-zwelbare verdikkingsmiddelen (HASE), die anionische verdikkingsmiddelen zijn. Niet-geassocieerde ASE is een alkali-zwellende emulsie van polyacrylaat. Associatieve HASE is een hydrofoob gemodificeerde alkali-zwellende emulsie van polyacrylaat.
3.3. Polyurethaan verdikkingsmiddel en hydrofoob gemodificeerd niet-polyurethaan verdikkingsmiddel
Polyurethaanverdikkingsmiddel, ook wel HEUR genoemd, is een hydrofoob groep-gemodificeerd, geëthoxyleerd, in water oplosbaar polyurethaanpolymeer, dat behoort tot het niet-ionische associatieve verdikkingsmiddel. HEUR bestaat uit drie delen: hydrofobe groep, hydrofiele keten en polyurethaangroep. De hydrofobe groep speelt een associatierol en is de beslissende factor voor verdikking, meestal oleyl, octadecyl, dodecylfenyl, nonylfenol, enz. De hydrofiele keten kan zorgen voor chemische stabiliteit en viscositeitsstabiliteit. Veelgebruikte polyethers zijn polyethers, zoals polyoxyethyleen en zijn derivaten. De moleculaire keten van HEUR wordt uitgebreid met polyurethaangroepen, zoals IPDI, TDI en HMDI. Het structurele kenmerk van associatieve verdikkingsmiddelen is dat ze worden afgesloten door hydrofobe groepen. De mate van substitutie van hydrofobe groepen aan beide uiteinden van sommige in de handel verkrijgbare HEUR's is echter lager dan 0,9, en de beste is slechts 1,7. De reactieomstandigheden moeten strikt worden gecontroleerd om een polyurethaanverdikkingsmiddel te verkrijgen met een smalle molecuulgewichtsverdeling en stabiele prestaties. De meeste HEUR's worden gesynthetiseerd door stapsgewijze polymerisatie, dus in de handel verkrijgbare HEUR's zijn over het algemeen mengsels met brede molecuulgewichten.
Richey et al. gebruikte fluorescerend tracerpyreen-associatieverdikkingsmiddel (PAT, aantalgemiddeld molecuulgewicht 30.000, gewichtsgemiddeld molecuulgewicht 60.000) om te ontdekken dat bij een concentratie van 0,02% (gewicht) de micel-aggregatiegraad van Acrysol RM-825 en PAT ongeveer 6 was. de associatie-energie tussen het verdikkingsmiddel en het oppervlak van latexdeeltjes is ongeveer 25 KJ/mol; het gebied dat wordt ingenomen door elk PAT-verdikkingsmiddelmolecuul op het oppervlak van latexdeeltjes is ongeveer 13 nm2, wat ongeveer het gebied is dat wordt ingenomen door Triton X-405-bevochtigingsmiddel, dat 14 maal groter is dan 0,9 nm2. Associatief polyurethaan verdikkingsmiddel zoals RM-2020NPR, DSX 1550, etc.
De ontwikkeling van milieuvriendelijke associatieve polyurethaanverdikkingsmiddelen heeft brede aandacht gekregen. BYK-425 is bijvoorbeeld een VOC- en APEO-vrij, met ureum gemodificeerd polyurethaanverdikkingsmiddel. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 en 3060 zijn Het is een associatief polyurethaan verdikkingsmiddel zonder VOC en APEO.
Naast de hierboven beschreven lineaire associatieve polyurethaanverdikkingsmiddelen zijn er ook kamachtige associatieve polyurethaanverdikkingsmiddelen. Het zogenaamde polyurethaanverdikkingsmiddel met kamassociatie betekent dat er in het midden van elk verdikkingsmiddelmolecuul een aanhangende hydrofobe groep zit. Dergelijke verdikkingsmiddelen als SCT-200 en SCT-275 enz.
Het hydrofoob gemodificeerde aminoplastverdikkingsmiddel (hydrofoob gemodificeerde geëthoxyleerde aminoplastverdikkingsmiddel – HEAT) verandert de speciale aminohars in vier afgedekte hydrofobe groepen, maar de reactiviteit van deze vier reactieplaatsen is anders. Bij de normale toevoeging van hydrofobe groepen zijn er slechts twee geblokkeerde hydrofobe groepen, dus het synthetische hydrofobe gemodificeerde aminoverdikkingsmiddel verschilt niet veel van HEUR, zoals Optiflo H 500. Als er meer hydrofobe groepen worden toegevoegd, zoals tot 8%, de reactieomstandigheden kunnen worden aangepast om aminoverdikkingsmiddelen met meerdere geblokkeerde hydrofobe groepen te produceren. Uiteraard is dit ook een kamverdikkingsmiddel. Dit hydrofobe gemodificeerde aminoverdikkingsmiddel kan voorkomen dat de viscositeit van de verf daalt als gevolg van de toevoeging van een grote hoeveelheid oppervlakteactieve stoffen en glycoloplosmiddelen wanneer kleurmatching wordt toegevoegd. De reden is dat sterke hydrofobe groepen desorptie kunnen voorkomen, en dat meerdere hydrofobe groepen een sterke associatie hebben. Dergelijke verdikkingsmiddelen als Optiflo TVS.
Hydrofoob gemodificeerd polyetherverdikkingsmiddel (HMPE) De prestaties van hydrofoob gemodificeerd polyetherverdikkingsmiddel zijn vergelijkbaar met die van HEUR en de producten omvatten Aquaflow NLS200, NLS210 en NHS300 van Hercules.
Het verdikkingsmechanisme is het effect van zowel waterstofbinding als associatie van eindgroepen. Vergeleken met gewone verdikkingsmiddelen heeft het betere anti-bezinkings- en anti-uitzakkingseigenschappen. Volgens de verschillende polariteiten van de eindgroepen kunnen gemodificeerde polyurea-verdikkingsmiddelen worden onderverdeeld in drie typen: polyurea-verdikkingsmiddelen met lage polariteit, polyurea-verdikkingsmiddelen met gemiddelde polariteit en polyurea-verdikkingsmiddelen met hoge polariteit. De eerste twee worden gebruikt voor het verdikken van coatings op oplosmiddelbasis, terwijl polyurea-verdikkingsmiddelen met hoge polariteit kunnen worden gebruikt voor zowel coatings op oplosmiddelbasis als coatings op waterbasis met hoge polariteit. Commerciële producten met polyurea-verdikkingsmiddelen met lage polariteit, gemiddelde polariteit en hoge polariteit zijn respectievelijk BYK-411, BYK-410 en BYK-420.
Gemodificeerde polyamidewasslurry is een reologisch additief dat wordt gesynthetiseerd door hydrofiele groepen zoals PEG in de moleculaire keten van amidewas te introduceren. Momenteel worden sommige merken geïmporteerd en voornamelijk gebruikt om de thixotropie van het systeem aan te passen en de anti-thixotropie te verbeteren. Anti-verzakkingsprestaties.
Posttijd: 22 november 2022