Kokkuvõte:
1. Niisutav ja hajutav aine
2. Vahueemaldaja
3. Paksendaja
4. Kilet moodustavad lisandid
5. Korrosiooni-, hallituse- ja vetikatevastane aine
6. Muud lisandid
1 Niisutav ja dispergeeriv aine:
Veepõhised katted kasutavad vett lahusti või dispersioonikeskkonnana ja vee dielektriline konstant on suur, mistõttu veepõhised katted stabiliseeritakse peamiselt elektrostaatilise tõuke tõttu, kui elektriline topeltkiht kattub. Lisaks on veepõhises kattesüsteemis sageli polümeere ja mitteioonseid pindaktiivseid aineid, mis adsorbeeritakse pigmenditäiteaine pinnale, moodustades steerilise takistuse ja stabiliseerides dispersiooni. Seetõttu saavutavad veepõhised värvid ja emulsioonid elektrostaatilise tõrjumise ja steerilise takistuse koosmõjul stabiilseid tulemusi. Selle puuduseks on halb elektrolüütide vastupidavus, eriti kõrge hinnaga elektrolüütide puhul.
1.1 Niisutusvahend
Veepõhiste katete märgavad ained jagunevad anioonseteks ja mitteioonseteks.
Niisutusaine ja dispergeeriva aine kombinatsioon võib saavutada ideaalseid tulemusi. Niisutava aine kogus on üldiselt mõni promilli. Selle negatiivne mõju on vahutamine ja kattekile veekindluse vähenemine.
Niisutavate ainete üks arengusuundi on polüoksüetüleenalküül(benseen)fenooleetri (APEO või APE) märgavate ainete järkjärguline asendamine, sest see toob kaasa meessuguhormoonide vähenemise rottidel ja häirib endokriinset toimet. Polüoksüetüleenalküül (benseen) fenooleetreid kasutatakse laialdaselt emulgaatoritena emulsiooni polümerisatsiooni ajal.
Uued arendused on ka kaks pindaktiivset ainet. See on kaks amfifiilset molekuli, mis on ühendatud speisseriga. Kaksikrakuliste pindaktiivsete ainete kõige tähelepanuväärsem omadus on see, et kriitiline mitselli kontsentratsioon (CMC) on rohkem kui suurusjärgu võrra madalam kui nende "üherakuliste" pindaktiivsete ainete oma, millele järgneb kõrge efektiivsus. Nagu TEGO Twin 4000, on see kaherakuline siloksaanpindaktiivne aine ning sellel on ebastabiilne vaht ja vahukustutusomadused.
Air Products on välja töötanud Gemini pindaktiivsed ained. Traditsioonilistel pindaktiivsetel ainetel on hüdrofoobne saba ja hüdrofiilne pea, kuid sellel uuel pindaktiivsel ainel on kaks hüdrofiilset rühma ja kaks või kolm hüdrofoobset rühma, mis on multifunktsionaalne pindaktiivne aine, tuntud kui atsetüleenglükoolid, tooted nagu EnviroGem AD01.
1.2 Dispergeeriv aine
Lateksvärvi dispergandid jagunevad nelja kategooriasse: fosfaatdispersandid, polühappe homopolümeeride dispergandid, polühappekopolümeeride dispergandid ja muud dispergandid.
Kõige laialdasemalt kasutatavad fosfaadi dispergeerivad ained on polüfosfaadid, nagu naatriumheksametafosfaat, naatriumpolüfosfaat (Calgon N, BK Giulini Chemical Company toode Saksamaal), kaaliumtripolüfosfaat (KTPP) ja tetrakaaliumpürofosfaat (TKPP). Selle toimemehhanism on elektrostaatilise tõuke stabiliseerimine vesiniksideme ja keemilise adsorptsiooni kaudu. Selle eeliseks on see, et annus on väike, umbes 0,1%, ja sellel on hea dispersiooniefekt anorgaanilistele pigmentidele ja täiteainetele. Kuid on ka puudusi: polüfosfaat koos pH väärtuse ja temperatuuri tõusuga hüdrolüüsub kergesti, põhjustab pikaajalise säilivuse halvenemist; Mittetäielik lahustumine keskkonnas mõjutab läikiva lateksvärvi läiget.
Fosfaatestri dispergeerivad ained on monoestrite, diestrite, jääkalkoholide ja fosforhappe segud.
Fosfaatestri dispergeerivad ained stabiliseerivad pigmendi dispersioone, sealhulgas reaktiivseid pigmente, nagu tsinkoksiid. Läikega värvides parandab see läiget ja puhastatavust. Erinevalt teistest märgavatest ja dispergeerivatest lisanditest ei mõjuta fosfaatestri dispergeerivate ainete lisamine katte KU ja ICI viskoossust.
Polühappe homopolümeerne dispergeeriv aine, nagu Tamol 1254 ja Tamol 850, Tamol 850 on metakrüülhappe homopolümeer. Polühappe kopolümeeri dispergeeriv aine, nagu Orotan 731A, mis on diisobutüleeni ja maleiinhappe kopolümeer. Neid kahte tüüpi dispergeerivaid aineid iseloomustavad see, et nad tekitavad pigmentide ja täiteainete pinnal tugevat adsorptsiooni või ankurdamist, neil on pikemad molekulaarsed ahelad, mis moodustavad steerilisi takistusi, ja ahela otstes lahustuvus vees ning mõnele lisandub elektrostaatiline tõrjumine. saavutada stabiilseid tulemusi. Dispergeeriva aine hea dispergeeruvuse saavutamiseks tuleb molekulmassi rangelt kontrollida. Kui molekulmass on liiga väike, on steeriline takistus ebapiisav; kui molekulmass on liiga suur, tekib flokulatsioon. Polüakrülaatdispergeerivate ainete puhul saab parima dispersiooniefekti saavutada, kui polümerisatsiooniaste on 12-18.
Muud tüüpi dispergeerivate ainete, nagu AMP-95, keemiline nimetus on 2-amino-2-metüül-1-propanool. Aminorühm adsorbeerub anorgaaniliste osakeste pinnale ja hüdroksüülrühm ulatub vette, mis mängib steerilise takistuse kaudu stabiliseerivat rolli. Väikese suuruse tõttu on steeriline takistus piiratud. AMP-95 on peamiselt pH regulaator.
Viimastel aastatel on dispergeerivate ainete uurimisel ületatud suurest molekulmassist põhjustatud flokulatsiooni probleem ning suure molekulmassiga areng on üks suundumusi. Näiteks emulsioonpolümerisatsioonil toodetud suure molekulmassiga dispergeeriv aine EFKA-4580 on spetsiaalselt välja töötatud veepõhiste tööstuslike katete jaoks, sobib orgaanilise ja anorgaanilise pigmendi dispersiooniks ning on hea veekindlusega.
Aminorühmadel on hea afiinsus paljude pigmentide suhtes happe-aluse või vesiniksideme kaudu. Tähelepanu on pööratud plokk-kopolümeeri dispergeerivale ainele, mille kinnitusrühmaks on aminoakrüülhape.
Dispergeeriv aine, mille kinnitusrühmana on dimetüülaminoetüülmetakrülaat
Niisutavat ja dispergeerivat lisandit Tego Dispers 655 kasutatakse vesialuselistes autovärvides mitte ainult pigmentide orienteerimiseks, vaid ka selleks, et vältida alumiiniumipulbri reageerimist veega.
Keskkonnaprobleemide tõttu on välja töötatud biolagunevad märgavad ja dispergeerivad ained, nagu EnviroGem AE seeria kaherakulised märgavad ja dispergeerivad ained, mis on vähese vahuga märgavad ja dispergeerivad ained.
2 vahueemaldajat:
Traditsioonilisi veepõhiseid vahueemaldajaid on palju erinevaid, mis jagunevad tavaliselt kolme kategooriasse: mineraalõli vahutõrjevahendid, polüsiloksaanvahutõrjevahendid ja muud vahutõrjevahendid.
Tavaliselt kasutatakse mineraalõli vahutamisvahendeid, peamiselt lamedate ja poolläikega lateksvärvides.
Polüsiloksaanist vahutamisvastastel ainetel on madal pindpinevus, tugev vahutamis- ja vahutamisvastane toime ning need ei mõjuta läiget, kuid ebaõigel kasutamisel põhjustavad need defekte, nagu kattekile kokkutõmbumine ja kehv uuesti kattatavus.
Traditsioonilised veepõhised värvivahueemaldid ei sobi vahu eemaldamise eesmärgi saavutamiseks vesifaasiga, mistõttu on kattekilesse lihtne tekitada pinnadefekte.
Viimastel aastatel on välja töötatud molekulaarsel tasemel vahueemaldajad.
See vahutamisvastane aine on polümeer, mis moodustub vahutamisvastaste toimeainete otsesel pookimisel kandeainele. Polümeeri molekulaarahelas on märgav hüdroksüülrühm, vahutav toimeaine jaotub ümber molekuli, toimeainet ei ole lihtne agregeerida ning sobivus kattesüsteemiga on hea. Selliste molekulaarsete vahueemaldajate hulka kuuluvad mineraalõlid — FoamStar A10 seeria, räni sisaldavad — FoamStar A30 seeria ja mitte-räni-, õlivabad polümeerid — FoamStar MF seeria.
Samuti on teatatud, et see molekulaarse tasemega vahutamisvastane aine kasutab kokkusobimatutena pindaktiivsete ainetena ülipoogitud tähtpolümeere ja on saavutanud häid tulemusi veepõhistes kattekihtides. Air Productsi molekulaarse kvaliteediga vahueemaldaja, mille on kirjeldanud Stout et al. on atsetüleenglükoolil põhinev vahutõrjeaine ja vahueemaldaja, millel on mõlemad niisutusomadused, näiteks Surfynol MD 20 ja Surfynol DF 37.
Lisaks on null-VOC-katete tootmise vajaduste rahuldamiseks olemas ka VOC-vabad vahueemaldid, nagu Agitan 315, Agitan E 255 jne.
3 paksendajat:
Paksendajaid on palju, praegu kasutatakse tavaliselt tselluloosi eetri ja selle derivaatide paksendajaid, assotsiatiivseid leeliseliselt punduvaid paksendajaid (HASE) ja polüuretaanpaksendajaid (HEUR).
3.1. Tselluloosi eeter ja selle derivaadid
Hüdroksüetüültselluloosi (HEC) tootis tööstuslikult esmakordselt 1932. aastal Union Carbide Company ja selle ajalugu on üle 70 aasta. Praegu kuuluvad tsellulooseetri ja selle derivaatide paksendajate hulka peamiselt hüdroksüetüültselluloos (HEC), metüülhüdroksüetüültselluloos (MHEC), etüülhüdroksüetüültselluloos (EHEC), metüülhüdroksüpropüülbaastselluloos (MHPC), metüültselluloos (MC) ja ksantaankummi, jne, need on mitteioonsed paksendajad ja kuuluvad ka mitteseotud veefaasi paksendajad. Nende hulgas on lateksvärvides kõige sagedamini kasutatav HEC.
Hüdrofoobselt modifitseeritud tselluloos (HMHEC) lisab tselluloosi hüdrofiilsesse karkassi väikese koguse pika ahelaga hüdrofoobseid alküülrühmi, et saada assotsiatiivseks paksendajaks, näiteks Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Selle paksendav toime on võrreldav palju suurema molekulmassiga tsellulooseetri paksendajate omaga. See parandab ICI viskoossust ja tasandamist ning vähendab pindpinevust, näiteks HEC-i pindpinevus on umbes 67mN/m ja HMHEC-i pindpinevus on 55-65mN/m.
3.2 Leelises punduv paksendaja
Leeliseliselt punduvad paksendajad jagunevad kahte kategooriasse: mitteassotsiatiivsed leeliseliselt punduvad paksendajad (ASE) ja assotsiatiivsed leeliseliselt punduvad paksendajad (HASE), mis on anioonsed paksendajad. Mitteseotud ASE on polüakrülaat-leelise punduv emulsioon. Associative HASE on hüdrofoobselt modifitseeritud polüakrülaat-leeliseline punduv emulsioon.
3.3. Polüuretaanist paksendaja ja hüdrofoobselt modifitseeritud mittepolüuretaanist paksendaja
Polüuretaanpaksendaja ehk HEUR on hüdrofoobse rühmaga modifitseeritud etoksüleeritud polüuretaanist vees lahustuv polümeer, mis kuulub mitteioonsete assotsiatiivsete paksendajate hulka. HEUR koosneb kolmest osast: hüdrofoobne rühm, hüdrofiilne ahel ja polüuretaanrühm. Hüdrofoobne rühm mängib assotsiatsioonirolli ja on paksenemise otsustav tegur, tavaliselt oleüül, oktadetsüül, dodetsüülfenüül, nonüülfenool jne. Hüdrofiilne ahel võib tagada keemilise stabiilsuse ja viskoossuse stabiilsuse, tavaliselt kasutatakse polüeetreid, nagu polüoksüetüleen ja selle derivaadid. HEUR molekulaarset ahelat pikendavad polüuretaanrühmad, nagu IPDI, TDI ja HMDI. Assotsiatiivsete paksendajate struktuurne omadus on see, et need on lõppenud hüdrofoobsete rühmadega. Mõnede kaubanduslikult saadavate HEUR-ide mõlemas otsas olevate hüdrofoobsete rühmade asendusaste on aga madalam kui 0,9 ja parim on ainult 1,7. Reaktsioonitingimusi tuleks rangelt kontrollida, et saada kitsa molekulmassi jaotusega ja stabiilse jõudlusega polüuretaanpaksendaja. Enamik HEUR-sid sünteesitakse astmelise polümerisatsiooni teel, seega on kaubanduslikult saadavad HEUR-id üldiselt laia molekulmassiga segud.
Richey et al. kasutas fluorestseeruvat märgistuspüreeni assotsiatsioonipaksendajat (PAT, keskmine molekulmass 30 000, keskmine molekulmass 60 000), et leida, et kontsentratsioonil 0,02% (massist) oli Acrysol RM-825 ja PAT mitsellide agregatsiooniaste umbes 6. assotsiatsioonienergia paksendaja ja lateksiosakeste pinna vahel on umbes 25 KJ/mol; iga PAT-paksendaja molekuli poolt hõivatud ala lateksiosakeste pinnal on ligikaudu 13 nm2, mis on ligikaudu Triton X-405 märgava aine pindala 14 korda suurem kui 0,9 nm2. Assotsiatiivne polüuretaanpaksendaja nagu RM-2020NPR, DSX 1550 jne.
Laialdast tähelepanu on pälvinud keskkonnasõbralike assotsiatiivsete polüuretaanpaksendite väljatöötamine. Näiteks BYK-425 on VOC- ja APEO-vaba uureaga modifitseeritud polüuretaanpaksendaja. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 ja 3060 on See on assotsiatiivne polüuretaanpaksendaja ilma VOC ja APEOta.
Lisaks ülalkirjeldatud lineaarsetele assotsiatiivsetele polüuretaanpaksendajatele on olemas ka kammitaolised assotsiatiivsed polüuretaanpaksendajad. Nn kammiühendusega polüuretaanpaksendaja tähendab, et iga paksendaja molekuli keskel on rippuv hüdrofoobne rühm. Sellised paksendajad nagu SCT-200 ja SCT-275 jne.
Hüdrofoobselt modifitseeritud aminoplasti paksendaja (hüdrofoobselt modifitseeritud etoksüleeritud aminoplasti paksendaja – HEAT) muudab spetsiaalse aminovaigu neljaks suletud hüdrofoobseks rühmaks, kuid nende nelja reaktsioonikoha reaktsioonivõime on erinev. Hüdrofoobsete rühmade tavapärasel lisamisel on ainult kaks blokeeritud hüdrofoobset rühma, seega ei erine sünteetiline hüdrofoobne modifitseeritud aminopaksendaja palju HEUR-ist, näiteks Optiflo H 500. Kui lisada rohkem hüdrofoobseid rühmi, näiteks kuni 8%, reaktsioonitingimusi saab reguleerida mitme blokeeritud hüdrofoobse rühmaga aminopaksendite saamiseks. Loomulikult on see ka kammipaksendaja. See hüdrofoobne modifitseeritud aminopaksendaja võib takistada värvi viskoossuse langemist, kuna värvide sobitamise lisamisel on lisatud palju pindaktiivseid aineid ja glükoollahusteid. Põhjus on selles, et tugevad hüdrofoobsed rühmad võivad takistada desorptsiooni ja mitmel hüdrofoobsel rühmal on tugev seos. Sellised paksendajad nagu Optiflo TVS.
Hüdrofoobselt modifitseeritud polüeeterpaksendaja (HMPE) Hüdrofoobselt modifitseeritud polüeetri paksendaja on HEUR-iga sarnane ning toodete hulka kuuluvad Herculese Aquaflow NLS200, NLS210 ja NHS300.
Selle paksendamismehhanism on nii vesiniksideme kui ka lõpprühmade seose mõju. Võrreldes tavaliste paksendajatega on sellel paremad settimis- ja vajumist takistavad omadused. Vastavalt lõpprühmade erinevatele polaarsustele võib modifitseeritud polüuurea paksendajad jagada kolme tüüpi: madala polaarsusega polüuurea paksendajad, keskmise polaarsusega polüuurea paksendajad ja kõrge polaarsusega polüuurea paksendajad. Kahte esimest kasutatakse lahustipõhiste kattekihtide paksendamiseks, kõrge polaarsusega polüuurea paksendajaid saab kasutada nii kõrge polaarsusega lahustipõhiste katete kui ka veepõhiste katete jaoks. Kaubanduslikud madala polaarsusega, keskmise polaarsusega ja kõrge polaarsusega polüuurea paksendajad on vastavalt BYK-411, BYK-410 ja BYK-420.
Modifitseeritud polüamiidvaha suspensioon on reoloogiline lisand, mis sünteesitakse hüdrofiilsete rühmade (nt PEG) viimisega amiidvaha molekulaarsesse ahelasse. Praegu imporditakse mõnda kaubamärki ja neid kasutatakse peamiselt süsteemi tiksotroopia reguleerimiseks ja anti-tiksotroopia parandamiseks. Langemisvastane jõudlus.
Postitusaeg: 22.11.2022