I. Przegląd
Jako jeden z surowców powłok, ilość dodatków jest zazwyczaj bardzo mała (zwykle około 1% całkowitej formulacji), ale efekt jest świetny. Dodanie ich może nie tylko uniknąć wielu wad powłok i wad filmu, ale także sprawić, że proces produkcji i konstrukcji powłoki będzie łatwy do kontrolowania, a dodanie niektórych dodatków może nadać powłoce pewne specjalne funkcje. Dlatego dodatki są ważną częścią powłok.
2. Klasyfikacja dodatków
Do powszechnie stosowanych dodatków do powłok zalicza się organiczne środki zapobiegające osiadaniu, zagęszczacze, środki wyrównujące, środki przeciwpieniące, środki poprawiające przyczepność, środki zwilżające i dyspergujące itp.
3. Wydajność i zastosowanie dodatków
(1) Organiczny środek zapobiegający osadzaniu się
Większość tych produktów bazuje na poliolefinach, rozproszonych w rozpuszczalniku, czasami modyfikowanych pochodną oleju rycynowego. Dodatki te występują w trzech formach: płynnej, pasty i proszku.
1. Właściwości reologiczne:
Główną funkcją reologiczną organicznych środków antyosadowych jest kontrola zawiesiny pigmentów – to znaczy zapobieganie twardemu osiadaniu lub całkowitemu unikaniu osiadania, co jest ich typowym zastosowaniem. Jednak w praktyce powoduje to wzrost lepkości, a także pewien stopień odporności na osiadanie, szczególnie w powłokach przemysłowych. Organiczne środki antyosadowe rozpuszczą się z powodu podwyższonej temperatury, tracąc tym samym swoją skuteczność, ale ich reologia odzyska się, gdy system się ochłodzi.
2. Zastosowanie organicznego środka antyosadowego:
Aby środek antyosadowy działał skutecznie w powłoce, należy go odpowiednio rozproszyć i aktywować. Szczegółowe kroki są następujące:
(1) Zwilżanie (tylko suchy proszek). Suchy proszek organiczny środek antysedymentacyjny jest agregatem, aby oddzielić cząstki od siebie, musi zostać zwilżony rozpuszczalnikiem i (lub) żywicą. Zazwyczaj wystarczy dodać go do zawiesiny mielącej z umiarkowanym mieszaniem.
(2) Deaglomeracja (tylko dla suchego proszku). Siła agregacji organicznych środków antysedymentacyjnych nie jest zbyt silna, a w większości przypadków wystarczy proste mieszanie turbulentne.
(3) Dyspersja, ogrzewanie, czas trwania dyspersji (wszystkie typy). Wszystkie organiczne środki antysedymentacyjne mają minimalną temperaturę aktywacji i jeśli nie zostanie ona osiągnięta, bez względu na to, jak duża jest siła dyspergująca, nie będzie żadnej aktywności reologicznej. Temperatura aktywacji zależy od użytego rozpuszczalnika. Gdy minimalna temperatura zostanie przekroczona, zastosowane naprężenie aktywuje organiczny środek antysedymentacyjny i w pełni wykorzysta jego wydajność.
(2) Zagęszczacz
Istnieją różne rodzaje zagęszczaczy stosowanych w farbach rozpuszczalnikowych i wodnych. Typowe rodzaje zagęszczaczy stosowanych w powłokach wodorozcieńczalnych to: etery celulozy, poliakrylany, zagęszczacze asocjacyjne i zagęszczacze nieorganiczne.
1. Najczęściej stosowanym zagęszczaczem eteru celulozowego jest hydroksyetyloceluloza (HEC). W zależności od lepkości istnieją różne specyfikacje. HEC to proszkowy produkt rozpuszczalny w wodzie, który jest zagęszczaczem niejonowym. Ma dobry efekt zagęszczania, dobrą odporność na wodę i alkalia, ale jego wadami jest to, że łatwo ulega pleśni, gnije i ma słabe właściwości wyrównujące.
2. Zagęszczacz poliakrylanowy to emulsja kopolimeru akrylowego o wysokiej zawartości karboksylu, a jego największą cechą jest dobra odporność na inwazję pleśni. Gdy pH wynosi 8-10, ten rodzaj zagęszczacza pęcznieje i zwiększa lepkość fazy wodnej; ale gdy pH jest większe niż 10, rozpuszcza się w wodzie i traci swoje właściwości zagęszczające. Dlatego występuje większa wrażliwość na pH. Obecnie w Chinach najczęściej stosowanym regulatorem pH farb lateksowych jest woda amoniakalna. Dlatego też, gdy stosuje się ten rodzaj zagęszczacza, wartość pH zmniejszy się wraz z ulatnianiem się wody amoniakalnej, a jego właściwości zagęszczające również się zmniejszą.
3. Zagęszczacze asocjacyjne mają inne mechanizmy zagęszczania niż inne rodzaje zagęszczaczy. Większość zagęszczaczy nadaje lepkość poprzez hydratację i tworzenie słabej struktury żelu w układzie. Jednak zagęszczacze asocjacyjne, podobnie jak surfaktanty, mają w cząsteczce zarówno części hydrofilowe, jak i przyjazne dla ust żółte części olejku czyszczącego. Części hydrofilowe można uwodnić i spęcznić, aby zagęścić fazę wodną. Lipofilowe grupy końcowe można łączyć z cząsteczkami emulsji i cząsteczkami pigmentu. asocjować, aby utworzyć strukturę sieciową.
4. Zagęszczacz nieorganiczny jest reprezentowany przez bentonit. Zazwyczaj bentonit na bazie wody pęcznieje, gdy wchłania wodę, a objętość po wchłonięciu wody jest kilkakrotnie większa od pierwotnej objętości. Działa nie tylko jako zagęszczacz, ale także zapobiega opadaniu, zwisaniu i unoszeniu się koloru. Jego efekt zagęszczania jest lepszy niż zagęszczaczy akrylowych i poliuretanowych pęczniejących w środowisku alkalicznym w tej samej ilości. Ponadto ma również szeroki zakres adaptacji pH, dobrą stabilność zamrażania i rozmrażania oraz stabilność biologiczną. Ponieważ nie zawiera rozpuszczalnych w wodzie środków powierzchniowo czynnych, drobne cząstki w suchej warstwie mogą zapobiegać migracji i dyfuzji wody oraz mogą zwiększać wodoodporność powłoki.
(3) środek wyrównujący
Istnieją trzy główne rodzaje powszechnie stosowanych środków wyrównujących:
1. Środek wyrównujący typu modyfikowanego polisiloksanem
Ten rodzaj środka wyrównującego może znacznie zmniejszyć napięcie powierzchniowe powłoki, poprawić zwilżalność powłoki do podłoża i zapobiec kurczeniu się; może zmniejszyć różnicę napięcia powierzchniowego na powierzchni mokrej warstwy spowodowaną ulatnianiem się rozpuszczalnika, poprawić stan płynięcia powierzchni i sprawić, że farba zostanie szybko wypoziomowana; ten rodzaj środka wyrównującego może również tworzyć niezwykle cienką i gładką warstwę na powierzchni powłoki, poprawiając w ten sposób gładkość i połysk powierzchni powłoki.
2. Środek wyrównujący typu żywicy długołańcuchowej o ograniczonej kompatybilności
Takie jak homopolimer lub kopolimer akrylowy, które mogą w pewnym stopniu zmniejszyć napięcie powierzchniowe powłoki i podłoża, aby poprawić zwilżalność i zapobiec kurczeniu się; mogą tworzyć pojedynczy poziom molekularny na powierzchni powłoki, aby zwiększyć napięcie powierzchniowe powłoki, ujednorodnić, poprawić płynność powierzchni, zahamować szybkość ulatniania się rozpuszczalnika, wyeliminować defekty, takie jak skórka pomarańczowa i ślady pędzla, a także sprawić, że powłoka będzie gładka i równa.
3. Środek wyrównujący, którego głównym składnikiem jest rozpuszczalnik o wysokiej temperaturze wrzenia
Ten rodzaj środka wyrównującego może regulować szybkość ulatniania się rozpuszczalnika, dzięki czemu powłoka ma bardziej zrównoważoną szybkość ulatniania się i rozpuszczalność podczas procesu suszenia, a także zapobiega utrudnianiu przepływu powłoki przez zbyt szybkie ulatnianie się rozpuszczalnika i zbyt wysoką lepkość, co skutkuje wadami słabego wyrównywania, a także może zapobiegać kurczeniu się spowodowanemu przez słabą rozpuszczalność materiału bazowego i wytrącaniu się spowodowanemu zbyt szybkim ulatnianiem się rozpuszczalnika.
(4) Środek przeciwpieniący
Środki kontrolujące pienienie są również nazywane środkami przeciwpieniącymi lub środkami odpieniającymi. Środki przeciwpieniące zapobiegają lub opóźniają tworzenie się piany: Środki przeciwpieniące to środki powierzchniowo czynne, które rozrywają utworzone pęcherzyki. Różnica między nimi jest tylko teoretyczna do pewnego stopnia, skuteczny środek odpieniający może również zapobiegać tworzeniu się piany, podobnie jak środek przeciwpieniący. Ogólnie rzecz biorąc, środek przeciwpieniący składa się z trzech podstawowych składników: związku aktywnego (tj. środka aktywnego); środka dyfuzyjnego (dostępnego lub nie); nośnika.
(5) Środki zwilżające i dyspergujące
Środki zwilżające i dyspergujące mogą mieć szereg funkcji, ale dwie główne funkcje to redukcja czasu i/lub energii wymaganej do ukończenia procesu dyspersji przy jednoczesnej stabilizacji dyspersji pigmentu. Środki zwilżające i dyspergujące są zazwyczaj dzielone na następujące
Pięć kategorii:
1. Anionowy środek zwilżający
2. Kationowy środek zwilżający
3. Elektroobojętny, amfoteryczny środek zwilżający
4. Dwufunkcyjny, nieelektrycznie obojętny środek zwilżający
5. Niejonowy środek zwilżający
Pierwsze cztery rodzaje środków zwilżających i dyspergujących mogą odgrywać rolę zwilżającą i pomagać w dyspersji pigmentu, ponieważ ich hydrofilowe końce mają zdolność tworzenia wiązań fizycznych i chemicznych z powierzchnią pigmentu, krawędziami, narożnikami itp. i przesuwają się w kierunku orientacji powierzchni pigmentu, zwykle końca hydrofobowego. Niejonowe środki zwilżające i dyspergujące zawierają również hydrofilowe grupy końcowe, ale nie mogą tworzyć wiązań fizycznych i chemicznych z powierzchnią pigmentu, ale mogą łączyć się z zaadsorbowaną wodą na powierzchni cząstek pigmentu. To wiązanie wody z powierzchnią cząstek pigmentu jest niestabilne i prowadzi do niejonowej absorpcji i desorpcji. Desorbowany środek powierzchniowo czynny w tym układzie żywicy jest wolny i ma tendencję do powodowania skutków ubocznych, takich jak słaba odporność na wodę.
Środek zwilżający i dyspergujący należy dodać w trakcie procesu dyspergowania pigmentu, aby zapewnić innym substancjom powierzchniowo czynnym bliski kontakt z pigmentem i możliwość odegrania swojej roli, zanim dotrą do powierzchni cząstki pigmentu.
Cztery. Podsumowanie
Powłoka jest złożonym systemem. Jako składnik systemu, dodatki są dodawane w niewielkiej ilości, ale odgrywają kluczową rolę w jego działaniu. Dlatego przy opracowywaniu powłok na bazie rozpuszczalników, jakie dodatki należy stosować i jakie dawki należy określić poprzez dużą liczbę powtarzanych eksperymentów.
Czas publikacji: 30-01-2023