Riepilogo:
1. Agente bagnante e disperdente
2. Antischiuma
3. Addensante
4. Additivi filmogeni
5. Agente anticorrosivo, antimuffa e antialghe
6. Altri additivi
1 Agente bagnante e disperdente:
I rivestimenti a base acqua utilizzano l'acqua come solvente o mezzo di dispersione e l'acqua ha una costante dielettrica elevata, quindi i rivestimenti a base acqua sono principalmente stabilizzati dalla repulsione elettrostatica quando il doppio strato elettrico si sovrappone. Inoltre, nel sistema di verniciatura a base acqua, sono spesso presenti polimeri e tensioattivi non ionici, che vengono adsorbiti sulla superficie della carica pigmentata, formando ostacolo sterico e stabilizzando la dispersione. Pertanto, le vernici e le emulsioni a base acqua ottengono risultati stabili attraverso l'azione congiunta di repulsione elettrostatica e ostacolo sterico. Il suo svantaggio è la scarsa resistenza agli elettroliti, soprattutto per gli elettroliti costosi.
1.1 Agente bagnante
Gli agenti bagnanti per rivestimenti a base acqua si dividono in anionici e non ionici.
La combinazione di agente bagnante e agente disperdente può ottenere risultati ideali. La quantità di agente bagnante è generalmente di pochi per mille. Il suo effetto negativo è la formazione di schiuma e la riduzione della resistenza all'acqua del film di rivestimento.
Una delle tendenze di sviluppo degli agenti bagnanti è quella di sostituire gradualmente gli agenti bagnanti poliossietilene alchil (benzene) fenolo etere (APEO o APE), perché portano alla riduzione degli ormoni maschili nei ratti e interferiscono con il sistema endocrino. Gli eteri fenolici di poliossietilene alchil (benzene) sono ampiamente utilizzati come emulsionanti durante la polimerizzazione in emulsione.
Anche i tensioattivi gemelli sono nuovi sviluppi. Si tratta di due molecole anfifiliche collegate da un distanziatore. La caratteristica più notevole dei tensioattivi a doppia cellula è che la concentrazione micellare critica (CMC) è più di un ordine di grandezza inferiore a quella dei tensioattivi “a cellula singola”, seguita da un’elevata efficienza. Come TEGO Twin 4000, è un tensioattivo silossanico a due cellule e ha proprietà schiumogene e antischiuma instabili.
Air Products ha sviluppato i tensioattivi Gemini. I tensioattivi tradizionali hanno una coda idrofobica e una testa idrofila, ma questo nuovo tensioattivo ha due gruppi idrofili e due o tre gruppi idrofobici, che è un tensioattivo multifunzionale, noto come glicoli acetilenici, prodotti come EnviroGem AD01.
1.2 Disperdente
I disperdenti per vernici al lattice sono suddivisi in quattro categorie: disperdenti fosfatici, disperdenti omopolimerici poliacidi, disperdenti copolimerici poliacidi e altri disperdenti.
I disperdenti fosfatici più utilizzati sono i polifosfati, come l'esametafosfato di sodio, il polifosfato di sodio (Calgon N, prodotto dalla BK Giulini Chemical Company in Germania), il tripolifosfato di potassio (KTPP) e il pirofosfato di tetrapotassio (TKPP). Il meccanismo della sua azione è stabilizzare la repulsione elettrostatica attraverso il legame idrogeno e l'adsorbimento chimico. Il suo vantaggio è che il dosaggio è basso, circa lo 0,1%, e ha un buon effetto di dispersione su pigmenti e riempitivi inorganici. Ma ci sono anche delle carenze: quella che, insieme all'aumento del valore del pH e della temperatura, fa sì che il polifosfato si idrolizzi facilmente, causando una cattiva stabilità di conservazione a lungo termine; La dissoluzione incompleta nel mezzo influirà sulla brillantezza della vernice lucida al lattice.
I disperdenti esteri fosforici sono miscele di monoesteri, diesteri, alcoli residui e acido fosforico.
I disperdenti di esteri fosforici stabilizzano le dispersioni di pigmenti, compresi i pigmenti reattivi come l'ossido di zinco. Nelle formulazioni di vernici lucide, migliora la brillantezza e la pulibilità. A differenza di altri additivi bagnanti e disperdenti, l'aggiunta di disperdenti esteri fosforici non influisce sulla viscosità KU e ICI del rivestimento.
Disperdente omopolimero poliacido, come Tamol 1254 e Tamol 850, Tamol 850 è un omopolimero dell'acido metacrilico. Disperdente copolimero poliacido, come Orotan 731A, che è un copolimero di diisobutilene e acido maleico. Le caratteristiche di questi due tipi di disperdenti sono che producono un forte adsorbimento o ancoraggio sulla superficie di pigmenti e riempitivi, hanno catene molecolari più lunghe per formare un ostacolo sterico e hanno solubilità in acqua alle estremità della catena, e alcuni sono integrati dalla repulsione elettrostatica a ottenere risultati stabili. Per fare in modo che il disperdente abbia una buona disperdibilità, il peso molecolare deve essere rigorosamente controllato. Se il peso molecolare è troppo piccolo l’ingombro sterico sarà insufficiente; se il peso molecolare è troppo grande, si verificherà la flocculazione. Per i disperdenti di poliacrilato, il miglior effetto di dispersione può essere ottenuto se il grado di polimerizzazione è 12-18.
Altri tipi di disperdenti, come AMP-95, hanno il nome chimico di 2-ammino-2-metil-1-propanolo. Il gruppo amminico viene adsorbito sulla superficie delle particelle inorganiche e il gruppo ossidrile si estende nell'acqua, che svolge un ruolo stabilizzante attraverso l'impedimento sterico. Date le sue ridotte dimensioni, l’ingombro sterico è limitato. AMP-95 è principalmente un regolatore di pH.
Negli ultimi anni, la ricerca sui disperdenti ha superato il problema della flocculazione causata dall'alto peso molecolare, e lo sviluppo dell'alto peso molecolare è una delle tendenze. Ad esempio, il disperdente ad alto peso molecolare EFKA-4580 prodotto mediante polimerizzazione in emulsione è sviluppato appositamente per rivestimenti industriali a base acqua, adatto per la dispersione di pigmenti organici e inorganici e ha una buona resistenza all'acqua.
I gruppi amminici hanno una buona affinità per molti pigmenti attraverso il legame acido-base o idrogeno. È stata prestata attenzione al disperdente del copolimero a blocchi con acido amminoacrilico come gruppo di ancoraggio.
Disperdente con dimetilamminoetil metacrilato come gruppo ancorante
L'additivo bagnante e disperdente Tego Dispers 655 viene utilizzato nelle vernici automobilistiche a base acquosa non solo per orientare i pigmenti ma anche per impedire alla polvere di alluminio di reagire con l'acqua.
A causa delle preoccupazioni ambientali, sono stati sviluppati agenti bagnanti e disperdenti biodegradabili, come gli agenti bagnanti e disperdenti a doppia cella della serie EnviroGem AE, che sono agenti bagnanti e disperdenti a bassa formazione di schiuma.
2 antischiuma:
Esistono molti tipi di antischiuma tradizionali per vernici a base acqua, generalmente suddivisi in tre categorie: antischiuma per oli minerali, antischiuma a base di polisilossano e altri antischiuma.
Gli antischiuma a base di olio minerale sono comunemente usati, principalmente nelle vernici al lattice piatte e semilucide.
Gli antischiuma polisilossanici hanno una bassa tensione superficiale, forti capacità antischiuma e antischiuma e non influiscono sulla brillantezza, ma se utilizzati in modo improprio causano difetti come il ritiro della pellicola di rivestimento e una scarsa ricopertura.
Gli antischiuma tradizionali per vernici a base acqua sono incompatibili con la fase acquosa per raggiungere lo scopo antischiuma, per cui è facile produrre difetti superficiali nel film di verniciatura.
Negli ultimi anni sono stati sviluppati antischiuma a livello molecolare.
Questo antischiuma è un polimero che si forma innestando direttamente sostanze attive antischiuma sulla sostanza veicolo. La catena molecolare del polimero ha un gruppo idrossile bagnante, la sostanza attiva antischiuma è distribuita attorno alla molecola, la sostanza attiva non è facile da aggregare e la compatibilità con il sistema di rivestimento è buona. Tali antischiuma a livello molecolare includono oli minerali - serie FoamStar A10, serie FoamStar A30 contenenti silicio e polimeri non siliconici e non oleosi - serie FoamStar MF.
È stato inoltre riferito che questo antischiuma a livello molecolare utilizza polimeri a stella super-innestati come tensioattivi incompatibili e ha ottenuto buoni risultati nelle applicazioni di rivestimento a base acqua. L'antischiuma di grado molecolare Air Products riportato da Stout et al. è un agente antischiuma e antischiuma a base di glicole acetilenico con entrambe le proprietà bagnanti, come Surfynol MD 20 e Surfynol DF 37.
Inoltre, per soddisfare le esigenze di produzione di rivestimenti a zero VOC, esistono anche antischiuma VOC free, come Agitan 315, Agitan E 255, ecc.
3 Addensanti:
Esistono molti tipi di addensanti, attualmente comunemente usati sono gli addensanti dell'etere di cellulosa e dei suoi derivati, gli addensanti associativi alcali-rigonfiabili (HASE) e gli addensanti poliuretanici (HEUR).
3.1. Etere di cellulosa e suoi derivati
L'idrossietilcellulosa (HEC) è stata prodotta per la prima volta industrialmente dalla Union Carbide Company nel 1932 e ha una storia di oltre 70 anni. Attualmente, gli addensanti dell'etere di cellulosa e dei suoi derivati comprendono principalmente idrossietilcellulosa (HEC), metilidrossietilcellulosa (MHEC), etilidrossietilcellulosa (EHEC), metilidrossipropilcellulosa base (MHPC), metilcellulosa (MC) e gomma xanthan, ecc., questi sono addensanti non ionici e appartengono anche agli addensanti in fase acquosa non associati. Tra questi, l'HEC è il più comunemente utilizzato nelle vernici al lattice.
La cellulosa modificata idrofobicamente (HMHEC) introduce una piccola quantità di gruppi alchilici idrofobici a catena lunga sulla struttura idrofila della cellulosa per diventare un addensante associativo, come Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Il suo effetto addensante è paragonabile a quello degli addensanti a base di etere di cellulosa con peso molecolare molto maggiore. Migliora la viscosità e il livellamento di ICI e riduce la tensione superficiale, ad esempio la tensione superficiale di HEC è di circa 67 mN/m e la tensione superficiale di HMHEC è di 55-65 mN/m.
3.2 Addensante alcali-rigonfiabile
Gli addensanti rigonfiabili alcali sono divisi in due categorie: addensanti rigonfiabili alcali non associativi (ASE) e addensanti rigonfiabili alcali associativi (HASE), che sono addensanti anionici. L'ASE non associato è un'emulsione rigonfiante di alcali di poliacrilato. Associative HASE è un'emulsione rigonfiante di alcali di poliacrilato modificata idrofobicamente.
3.3. Addensante poliuretanico e addensante non poliuretanico modificato idrofobicamente
L'addensante poliuretanico, denominato HEUR, è un polimero idrosolubile poliuretanico etossilato modificato con gruppo idrofobo, che appartiene all'addensante associativo non ionico. HEUR è composto da tre parti: gruppo idrofobico, catena idrofila e gruppo poliuretanico. Il gruppo idrofobo svolge un ruolo di associazione ed è il fattore decisivo per l'addensamento, solitamente oleile, ottadecile, dodecilfenile, nonilfenolo, ecc. La catena idrofila può fornire stabilità chimica e stabilità della viscosità, comunemente usati sono i polieteri, come il poliossietilene e i suoi derivati. La catena molecolare dell'HEUR è estesa da gruppi poliuretanici, come IPDI, TDI e HMDI. La caratteristica strutturale degli addensanti associativi è che sono terminati da gruppi idrofobici. Tuttavia, il grado di sostituzione dei gruppi idrofobici su entrambe le estremità di alcuni HEUR disponibili in commercio è inferiore a 0,9 e il migliore è solo 1,7. Le condizioni di reazione devono essere rigorosamente controllate per ottenere un addensante poliuretanico con una distribuzione ristretta del peso molecolare e prestazioni stabili. La maggior parte degli HEUR vengono sintetizzati mediante polimerizzazione graduale, quindi gli HEUR disponibili in commercio sono generalmente miscele di ampi pesi molecolari.
Richey et al. utilizzato l'addensante dell'associazione del pirene con tracciante fluorescente (PAT, peso molecolare medio numerico 30000, peso molecolare medio ponderale 60000) per scoprire che ad una concentrazione dello 0,02% (in peso), il grado di aggregazione micellare di Acrysol RM-825 e PAT era di circa 6. Il l'energia di associazione tra l'addensante e la superficie delle particelle di lattice è di circa 25 KJ/mol; l'area occupata da ciascuna molecola di addensante PAT sulla superficie delle particelle di lattice è di circa 13 nm2, ovvero circa l'area occupata dall'agente bagnante Triton X-405, 14 volte quella di 0,9 nm2. Addensante poliuretanico associativo come RM-2020NPR, DSX 1550, ecc.
Lo sviluppo di addensanti poliuretanici associativi rispettosi dell'ambiente ha ricevuto ampia attenzione. Ad esempio, BYK-425 è un addensante poliuretanico modificato con urea esente da COV e APEO. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 e 3060 sono È un addensante poliuretanico associativo senza VOC e APEO.
Oltre agli addensanti poliuretanici associativi lineari sopra descritti, esistono anche addensanti poliuretanici associativi a pettine. Il cosiddetto addensante poliuretanico con associazione a pettine significa che al centro di ciascuna molecola di addensante è presente un gruppo idrofobico pendente. Addensanti come SCT-200 e SCT-275 ecc.
L'addensante amminoplastico modificato idrofobicamente (addensante amminoplastico etossilato idrofobico modificato—HEAT) trasforma la speciale resina amminica in quattro gruppi idrofobici chiusi, ma la reattività di questi quattro siti di reazione è diversa. Nella normale aggiunta di gruppi idrofobici, ci sono solo due gruppi idrofobici bloccati, quindi l'addensante amminico modificato idrofobo sintetico non è molto diverso da HEUR, come Optiflo H 500. Se vengono aggiunti più gruppi idrofobici, ad esempio fino all'8%, le condizioni di reazione possono essere regolate per produrre addensanti amminici con più gruppi idrofobici bloccati. Naturalmente questo è anche un addensante per pettini. Questo addensante amminico modificato idrofobo può impedire la diminuzione della viscosità della vernice a causa dell'aggiunta di una grande quantità di tensioattivi e solventi glicolici quando viene aggiunta la corrispondenza del colore. Il motivo è che forti gruppi idrofobici possono prevenire il desorbimento, e più gruppi idrofobici hanno una forte associazione. Addensanti come Optiflo TVS.
Addensante di polietere modificato idrofobico (HMPE) Le prestazioni dell'addensante di polietere modificato idrofobico sono simili a HEUR e i prodotti includono Aquaflow NLS200, NLS210 e NHS300 di Hercules.
Il suo meccanismo di ispessimento è l'effetto sia del legame idrogeno che dell'associazione dei gruppi terminali. Rispetto ai comuni addensanti presenta migliori proprietà antisedimentanti e anti-cola. In base alle diverse polarità dei gruppi terminali, gli addensanti di poliurea modificati possono essere suddivisi in tre tipi: addensanti di poliurea a bassa polarità, addensanti di poliurea a media polarità e addensanti di poliurea ad alta polarità. I primi due vengono utilizzati per addensare i rivestimenti a base solvente, mentre gli addensanti a base di poliurea ad alta polarità possono essere utilizzati sia per rivestimenti a base solvente ad alta polarità che per rivestimenti a base acqua. I prodotti commerciali di addensanti di poliurea a bassa polarità, media polarità e alta polarità sono rispettivamente BYK-411, BYK-410 e BYK-420.
L'impasto liquido di cera poliammidica modificata è un additivo reologico sintetizzato introducendo gruppi idrofili come il PEG nella catena molecolare della cera ammidica. Attualmente, alcuni marchi vengono importati e vengono utilizzati principalmente per regolare la tixotropia del sistema e migliorare l'antitissotropia. Prestazioni anti-cedimento.
Orario di pubblicazione: 22 novembre 2022