ความลับของสารเติมแต่งสำหรับการเคลือบด้วยน้ำ

สรุป:

1. ตัวแทนเปียกและกระจายตัว

2. Defoamer

3. ข้นข้น

4. สารเติมแต่งการขึ้นรูปภาพยนตร์

5. สารต่อต้านการกัดกร่อน, ต่อต้านมดลูกและสารต่อต้านอัลเก้

6. สารเติมแต่งอื่น ๆ

1 ตัวแทนเปียกและกระจาย:

การเคลือบด้วยน้ำใช้น้ำเป็นตัวทำละลายหรือการกระจายตัวกลางและน้ำมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกขนาดใหญ่ดังนั้นการเคลือบด้วยน้ำจึงถูกทำให้เสถียรโดยการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าสถิตเมื่อชั้นไฟฟ้าสองชั้นซ้อนทับกัน นอกจากนี้ในระบบการเคลือบน้ำที่ใช้น้ำมักจะมีโพลีเมอร์และสารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่ไอออนซึ่งถูกดูดซับบนพื้นผิวของฟิลเลอร์เม็ดสีสร้างอุปสรรค steric และการกระจายตัวของการกระจาย ดังนั้นสีและอิมัลชันที่ใช้น้ำจะบรรลุผลลัพธ์ที่มั่นคงผ่านการกระทำร่วมกันของแรงผลักดันไฟฟ้าสถิตและอุปสรรค steric ข้อเสียของมันคือความต้านทานอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอิเล็กโทรไลต์ราคาสูง

1.1 ตัวแทนเปียก

สารที่เปียกสำหรับการเคลือบน้ำจะถูกแบ่งออกเป็นประจุลบและแบบไม่ใช้ไอออน

การรวมกันของตัวแทนเปียกและตัวแทนกระจายสามารถบรรลุผลลัพธ์ในอุดมคติ ปริมาณของตัวแทนเปียกโดยทั่วไปไม่กี่ต่อพัน ผลกระทบเชิงลบของมันคือการเกิดฟองและลดความต้านทานน้ำของฟิล์มเคลือบ

หนึ่งในแนวโน้มการพัฒนาของสารเปียกคือการค่อยๆแทนที่ polyoxyethylene alkyl (เบนซีน) ฟีนอลอีเธอร์ (apeo หรือ ape) ตัวแทนเปียกเพราะมันนำไปสู่การลดลงของฮอร์โมนเพศชายในหนูและรบกวนต่อมไร้ท่อ polyoxyethylene alkyl (เบนซีน) ฟีนอลอีเธอร์ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางเป็นอิมัลซิไฟเออร์ในระหว่างการเกิดอิมัลชันพอลิเมอไรเซชัน

สารลดแรงตึงผิวคู่เป็นพัฒนาการใหม่ มันเป็นโมเลกุล amphiphilic สองโมเลกุลที่เชื่อมโยงกันโดยตัวเว้นวรรค คุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของสารลดแรงตึงผิวเซลล์คู่คือความเข้มข้นของไมเซลล์ที่สำคัญ (CMC) เป็นมากกว่าลำดับที่ต่ำกว่าสารลดแรงตึงผิว“ เซลล์เดียว” ของพวกเขาตามด้วยประสิทธิภาพสูง เช่น Tego Twin 4000 มันเป็นสารลดแรงตึงผิวของเซลล์สองเซลล์และมีคุณสมบัติโฟมและคุณสมบัติ defoaming ที่ไม่เสถียร

Air Products ได้พัฒนาสารลดแรงตึงผิวของราศีเมถุน สารลดแรงตึงผิวแบบดั้งเดิมมีหางที่ไม่ชอบน้ำและหัวที่ชอบน้ำ แต่สารลดแรงตึงผิวใหม่นี้มีสองกลุ่มที่ชอบน้ำและสองหรือสามกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำซึ่งเป็นสารลดแรงตึงผิวอเนกประสงค์ที่เรียกว่าอะเซทิลีนไกลคอลผลิตภัณฑ์เช่น Envirogem AD01

1.2 สารกระจายตัว

สารช่วยกระจายตัวสำหรับสีน้ำยางแบ่งออกเป็นสี่ประเภท: สารช่วยกระจายตัวของฟอสเฟต, สารช่วยกระจายตัวของโพลีโพลีเมอร์โพลีอะ

สารกระจายตัวฟอสเฟตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดคือโพลีฟอสเฟตเช่นโซเดียมเฮกซาเมตาฟอสเฟตโซเดียมโพลีฟอสเฟต (Calgon N ผลิตภัณฑ์ของ บริษัท BK Giulini Chemical Company ในประเทศเยอรมนี), โพแทสเซียม tripolyphosphate (KTPP) และ tetrapotassium pyrophosphate (TKPP) กลไกของการกระทำของมันคือการทำให้แรงผลักดันไฟฟ้าสถิตคงที่ผ่านพันธะไฮโดรเจนและการดูดซับทางเคมี ข้อได้เปรียบของมันคือปริมาณต่ำประมาณ 0.1%และมีผลการกระจายตัวที่ดีต่อเม็ดสีอนินทรีย์และฟิลเลอร์ แต่ยังมีข้อบกพร่อง: หนึ่งพร้อมกับการเพิ่มค่า pH และอุณหภูมิโพลีฟอสเฟตเป็นไฮโดรไลซ์ได้ง่ายทำให้เกิดความมั่นคงในการจัดเก็บระยะยาวไม่ดี; การสลายตัวที่ไม่สมบูรณ์ในสื่อจะส่งผลกระทบต่อความมันวาวของสีน้ำยางมันวาว

ฟอสเฟตเอสเทอร์สารกระจายตัวเป็นส่วนผสมของ monoesters, diesters, แอลกอฮอล์ตกค้างและกรดฟอสฟอริก

สารช่วยกระจายตัวของฟอสเฟตเอสเตอร์ทำให้การกระจายตัวของเม็ดสีมีความเสถียรรวมถึงเม็ดสีปฏิกิริยาเช่นซิงค์ออกไซด์ ในสูตรสีเงามันช่วยเพิ่มความเงาและความสะอาด ซึ่งแตกต่างจากสารเติมแต่งและการกระจายตัวอื่น ๆ การเติมสารช่วยกระจายตัวของฟอสเฟตเอสเตอร์ไม่ส่งผลกระทบต่อความหนืดของ KU และ ICI ของการเคลือบ

Polyacid homopolymer dispersant เช่น Tamol 1254 และ Tamol 850, Tamol 850 เป็น homopolymer ของกรด methacrylic สารกระจายตัวโพลีอะซิดพอลิเมอร์เช่น OROTAN 731A ซึ่งเป็นโคพอลิเมอร์ของ diisobutylene และกรดมาลิก ลักษณะของสารช่วยกระจายตัวทั้งสองประเภทนี้คือพวกเขาผลิตการดูดซับที่แข็งแกร่งหรือยึดบนพื้นผิวของเม็ดสีและฟิลเลอร์มีโซ่โมเลกุลนานขึ้นเพื่อสร้างอุปสรรคในการเกิดสเตริคและมีความสามารถในการละลายน้ำที่ปลายโซ่และบางส่วนเสริมด้วยการขับไล่ไฟฟ้าสถิต เพื่อให้สารช่วยกระจายตัวมีการกระจายตัวที่ดีน้ำหนักโมเลกุลจะต้องควบคุมอย่างเคร่งครัด หากน้ำหนักโมเลกุลมีขนาดเล็กเกินไปจะมีอุปสรรค steric ไม่เพียงพอ หากน้ำหนักโมเลกุลมีขนาดใหญ่เกินไปการตกตะกอนจะเกิดขึ้น สำหรับสารช่วยกระจายตัวของโพลีอะคริเลตผลการกระจายตัวที่ดีที่สุดสามารถทำได้หากระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชันคือ 12-18

สารช่วยกระจายตัวประเภทอื่น ๆ เช่น AMP-95 มีชื่อเคมีของ 2-Amino-2-Methyl-1-propanol กลุ่มอะมิโนถูกดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคอนินทรีย์และกลุ่มไฮดรอกซิลขยายไปถึงน้ำซึ่งมีบทบาทที่เสถียรผ่านอุปสรรคสเตริค เนื่องจากมีขนาดเล็กอุปสรรค steric จึงมี จำกัด AMP-95 ส่วนใหญ่เป็นตัวควบคุมค่า pH

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการวิจัยเกี่ยวกับสารช่วยกระจายตัวได้เอาชนะปัญหาการตกตะกอนที่เกิดจากน้ำหนักโมเลกุลสูงและการพัฒนาน้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นหนึ่งในแนวโน้ม ตัวอย่างเช่น EFKA-4580 ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงที่ผลิตโดยอิมัลชันพอลิเมอไรเซชันได้รับการพัฒนาเป็นพิเศษสำหรับการเคลือบอุตสาหกรรมที่ใช้น้ำซึ่งเหมาะสำหรับการกระจายตัวของเม็ดสีอินทรีย์และอนินทรีย์และมีความต้านทานต่อน้ำที่ดี

กลุ่มอะมิโนมีความสัมพันธ์ที่ดีสำหรับเม็ดสีจำนวนมากผ่านการยึดติดกับกรดหรือไฮโดรเจน สารกระจายตัวของบล็อกโคพอลิเมอร์ที่มีกรดอะมิโนอะคริลิลิกเนื่องจากกลุ่มยึดได้รับความสนใจ

สารช่วยกระจายตัวที่มี dimethylaminoethyl methacrylate เป็นกลุ่ม anchoring

Tego dispers 655 การเปียกและการกระจายสารเติมแต่งใช้ในสียานยนต์ในน้ำไม่เพียง แต่จะปรับทิศทางเม็ดสีเท่านั้น แต่ยังเพื่อป้องกันไม่ให้ผงอลูมิเนียมทำปฏิกิริยากับน้ำ

เนื่องจากความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมสารตั้งต้นที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและการกระจายตัวได้รับการพัฒนาเช่น Envirogem AE Series Wetting Twin-Cell Wetting และ Dispersing Agent ซึ่งเป็นสารทำให้เปียกและกระจายตัว

2 Defoamer:

มี defoamers สีน้ำแบบดั้งเดิมหลายชนิดซึ่งโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสามประเภท: defoamers น้ำมันแร่, polysiloxane defoamers และ defoamers อื่น ๆ

defoamers น้ำมันแร่มักใช้กันทั่วไปส่วนใหญ่เป็นสีน้ำยางกึ่งเงาและกึ่งเงา

polysiloxane defoamers มีความตึงผิวต่ำ, defoaming ที่แข็งแกร่งและความสามารถในการต้านการต้านการแอนติสต์และไม่ส่งผลกระทบต่อเงา แต่เมื่อใช้อย่างไม่เหมาะสมพวกเขาจะทำให้เกิดข้อบกพร่องเช่นการหดตัวของฟิล์มเคลือบและความสามารถในการเรียกคืนได้ไม่ดี

defoamers สีที่ใช้น้ำแบบดั้งเดิมไม่เข้ากันกับเฟสน้ำเพื่อให้ได้จุดประสงค์ของ defoaming ดังนั้นจึงเป็นเรื่องง่ายที่จะสร้างข้อบกพร่องพื้นผิวในฟิล์มเคลือบ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา defoamers ระดับโมเลกุลได้รับการพัฒนา

สารแอนฟูมอนด์นี้เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นจากการปลูกถ่ายอวัยวะแอนฟามิ่งสารแอคทีฟโดยตรงบนสารพาหะ ห่วงโซ่โมเลกุลของพอลิเมอร์มีกลุ่มไฮดรอกซิลเปียกสาร defoaming ที่ใช้งานจะกระจายอยู่รอบ ๆ โมเลกุลสารที่ใช้งานไม่ง่ายต่อการรวมและความเข้ากันได้กับระบบการเคลือบเป็นสิ่งที่ดี defoamers ระดับโมเลกุลดังกล่าวรวมถึงน้ำมันแร่-Foamstar A10 Series, Silicon ที่มี-Foamstar A30 Series และ Non-Silicon, โพลีเมอร์ที่ไม่ใช่น้ำมัน-Foamstar MF Series

นอกจากนี้ยังมีรายงานว่า defoamer ระดับโมเลกุลนี้ใช้โพลีเมอร์ดาวกราฟต์กราฟต์เป็นสารลดแรงตึงผิวที่เข้ากันไม่ได้และได้รับผลลัพธ์ที่ดีในการใช้งานการเคลือบด้วยน้ำ ผลิตภัณฑ์อากาศ defoamer ระดับโมเลกุลรายงานโดย Stout และคณะ เป็นสารควบคุมโฟมที่ใช้ acetylene glycol และ defoamer ที่มีคุณสมบัติเปียกทั้งสองเช่น Surfynol MD 20 และ Surfynol DF 37

นอกจากนี้เพื่อตอบสนองความต้องการในการผลิตสารเคลือบศูนย์ VOC ยังมี defoamers ที่ปราศจาก VOC เช่น Agitan 315, Agitan E 255 ฯลฯ

3 Thickeners:

มีความหนาหลายชนิดที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันคือเซลลูโลสอีเธอร์และอนุพันธ์ของมันเพิ่มความหนาของแอลคาไล

3.1. เซลลูโลสอีเธอร์และอนุพันธ์ของมัน

Hydroxyethyl Cellulose (HEC) ผลิตครั้งแรกโดย Union Carbide Company ในปี 1932 และมีประวัตินานกว่า 70 ปี ในปัจจุบันความหนาของอีเธอร์เซลลูโลสและอนุพันธ์ส่วนใหญ่ ได้แก่ ไฮดรอกซีเอธิลเซลลูโลส (HEC), เมทิลไฮดรอกซีเอธิลเซลลูโลส (MHEC), เอทิลไฮดรอกซีเอธิลเซลลูโลส (EHEC), เมธิลไฮดรอกซี เครื่องข้นและยังอยู่ในเฟสน้ำที่ไม่เกี่ยวข้อง ในหมู่พวกเขา HEC เป็นสิ่งที่ใช้กันมากที่สุดในสีน้ำยาง

เซลลูโลสดัดแปลงไฮโดรโฟบิก (HMHEC) แนะนำกลุ่มอัลคิลที่ไม่ชอบน้ำในสายโซ่ยาวเล็กน้อยบนกระดูกสันหลังที่ไม่ชอบน้ำของเซลลูโลสเพื่อให้เป็นตัวเชื่อมโยงแบบเชื่อมโยงเช่น Natrosol บวกเกรด 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-11 เอฟเฟกต์ความหนาของมันเปรียบได้กับของเซลลูโลสอีเธอร์ข้นที่มีน้ำหนักโมเลกุลที่ใหญ่กว่ามาก มันช่วยเพิ่มความหนืดและการปรับระดับของ ICI และลดแรงตึงผิวเช่นแรงตึงผิวของ HEC อยู่ที่ประมาณ 67 ล้าน/ม. และแรงตึงผิวของ HMHEC คือ 55-65mn/m

3.2 เครื่องข้นแอลคาไล

ความหนาของอัลคาไลที่ได้รับการแบ่งออกเป็นสองประเภท: เครื่องข้น (ASE) ที่ไม่ได้เชื่อมโยงกับอัลคาไล ASE ที่ไม่เกี่ยวข้องเป็นอิมัลชั่นบวมอัลคาไลโพลีอะคริเลต Associative HASE เป็นอิมัลชันที่มีการปรับเปลี่ยนด้วยน้ำโพลีอะคริเลตอัลคาไล

3.3. ความหนาของโพลียูรีเทน

Polyurethane thickener เรียกว่า Heur เป็นกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำซึ่งได้รับการดัดแปลงจากกลุ่มโพลียูรีเทนพอลิเมอร์ที่ละลายน้ำได้ซึ่งเป็นของสารข้นที่เชื่อมโยงกันแบบไม่เชื่อมโยงกัน Heur ประกอบด้วยสามส่วน: กลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ, โซ่ที่ไม่ชอบน้ำและกลุ่มโพลียูรีเทน กลุ่มที่ไม่ชอบน้ำมีบทบาทความสัมพันธ์และเป็นปัจจัยชี้ขาดสำหรับความหนามักจะ oleyl, octadecyl, dodecylphenyl, nonylphenol ฯลฯ ห่วงโซ่ hydrophilic สามารถให้ความเสถียรทางเคมีและเสถียรภาพความหนืดที่ใช้กันทั่วไป ห่วงโซ่โมเลกุลของ Heur ถูกขยายโดยกลุ่มโพลียูรีเทนเช่น IPDI, TDI และ HMDI คุณลักษณะเชิงโครงสร้างของเครื่องข้นที่เชื่อมโยงกันคือพวกมันถูกยกเลิกโดยกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ อย่างไรก็ตามระดับของการทดแทนของกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำที่ปลายทั้งสองของ Heurs ที่มีในเชิงพาณิชย์บางส่วนต่ำกว่า 0.9 และที่ดีที่สุดคือเพียง 1.7 เงื่อนไขการเกิดปฏิกิริยาควรได้รับการควบคุมอย่างเคร่งครัดเพื่อให้ได้ข้นอูรีเทนที่มีการกระจายน้ำหนักโมเลกุลแคบและประสิทธิภาพที่มั่นคง Heurs ส่วนใหญ่ถูกสังเคราะห์โดย polymerization แบบขั้นตอนดังนั้น heurs ที่มีขายในเชิงพาณิชย์มักจะผสมของน้ำหนักโมเลกุลในวงกว้าง

Richey และคณะ การใช้ฟลูออเรสเซนต์ Tracer Association Thickener (PAT จำนวนเฉลี่ยโมเลกุลน้ำหนักเฉลี่ย 30000 น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ย 60000) เพื่อพบว่าที่ความเข้มข้นของ 0.02% (น้ำหนัก), ระดับการรวมตัวของอะคริล RM-825 พื้นที่ที่ถูกครอบครองโดยโมเลกุลของตอกถาดแต่ละอันบนพื้นผิวของอนุภาคน้ำยางอยู่ที่ประมาณ 13 nm2 ซึ่งเกี่ยวกับพื้นที่ที่ครอบครองโดย Triton X-405 ตัวแทนเปียก 14 เท่าของ 0.9 nm2 ความหนาของโพลียูรีเทนที่เชื่อมโยงเช่น RM-2020NPR, DSX 1550 ฯลฯ

การพัฒนาเครื่องตอกโพลียูรีเทนที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง ตัวอย่างเช่น BYK-425 เป็นเครื่องวัดความร้อนโพลียูรีเทนยูเรียที่ไม่มีเอพและ apeo Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego Viscoplus 3010, 3030 และ 3060 เป็นตัวเชื่อมต่อโพลียูรีเทนที่เชื่อมโยงกันโดยไม่มี VOC และ Apeo

นอกเหนือจากเครื่องข้นโพลียูรีเทนที่เชื่อมโยงกันเชิงเส้นที่อธิบายไว้ข้างต้นแล้วยังมีเครื่องข้นโพลียูรีเทนแบบเชื่อมโยงเหมือนหวี การเชื่อมต่อกันของสมาคม Comb Polyurethane Thickener หมายความว่ามีกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำจี้อยู่ตรงกลางของโมเลกุลที่มีความหนาแต่ละโมเลกุล ความหนาเช่น SCT-200 และ SCT-275 ฯลฯ

เครื่องข้นอะมิโนพลาสต์ที่ปรับเปลี่ยนได้แบบไฮโดรโฟบิคลิก ในการเติมแบบปกติของกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำมีเพียงสองกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำที่ถูกปิดกั้นดังนั้นเครื่องข้นอะมิโนที่ได้รับการดัดแปลงจากการสังเคราะห์ไม่แตกต่างจาก Heur เช่น Optiflo H 500 หากมีการเพิ่มกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำมากขึ้น แน่นอนว่านี่ยังเป็นเครื่องข้นหวี เครื่องข้นอะมิโนที่ถูกดัดแปลงที่ไม่เข้ากับน้ำนี้สามารถป้องกันความหนืดของสีจากการลดลงเนื่องจากการเติมสารลดแรงตึงผิวจำนวนมากและตัวทำละลายไกลคอลเมื่อเพิ่มการจับคู่สี เหตุผลก็คือกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำที่แข็งแกร่งสามารถป้องกันการสลายตัวและกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำหลายกลุ่มมีความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง ความหนาเช่นทีวี Optiflo

Hydrophobic Modified Polyether Thickener (HMPE) ประสิทธิภาพของสารพล็อตเทอร์เทอร์ที่ปรับเปลี่ยนได้แบบ hydrophobically นั้นคล้ายกับ Heur และผลิตภัณฑ์รวมถึง Aquaflow NLS200, NLS210 และ NHS300 ของ Hercules

กลไกความหนาของมันคือผลของทั้งพันธะไฮโดรเจนและความสัมพันธ์ของกลุ่มปลาย เมื่อเปรียบเทียบกับความหนาทั่วไปมันมีคุณสมบัติต่อต้านการตั้งถิ่นฐานและการต่อต้านการร้องเพลงที่ดีกว่า ตามขั้วที่แตกต่างกันของกลุ่มปลายที่มีการดัดแปลงโพลียูเรียที่ดัดแปลงเป็นสามประเภท: ขั้วโพลียูเรียขั้วต่ำขั้วโพลียูเรกูเรียขั้วขนาดกลาง สองคนแรกใช้สำหรับการเคลือบด้วยตัวทำละลายที่หนาขึ้นในขณะที่ความหนาของโพลียูเรียโพลียูเรียสูงสามารถใช้สำหรับการเคลือบด้วยตัวทำละลายสูงและการเคลือบด้วยน้ำ ผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ของขั้วต่ำขั้วกลางและขั้วโพลียูเรียสูงขั้วสูงคือ BYK-411, BYK-410 และ BYK-420 ตามลำดับ

Polyamide Wax Slurry ที่ได้รับการดัดแปลงเป็นสารเติมแต่งการไหลของการไหลแบบสังเคราะห์โดยการแนะนำกลุ่ม hydrophilic เช่น PEG เข้าไปในห่วงโซ่โมเลกุลของขี้ผึ้งเอไมด์ ในปัจจุบันบางแบรนด์จะถูกนำเข้าและส่วนใหญ่จะใช้เพื่อปรับ thixotropy ของระบบและปรับปรุง anti-thixotropy ประสิทธิภาพต่อต้านการร้อง