Os cinco “agentes” dos revestimentos à base de água!

resumo

1. Agente umectante e dispersante

2. Antiespumante

3. Espessante

4. Aditivos formadores de filme

5. Outros aditivos

Agente umectante e dispersante

Os revestimentos à base de água usam água como solvente ou meio de dispersão, e a água tem uma grande constante dielétrica, portanto, os revestimentos à base de água são estabilizados principalmente pela repulsão eletrostática quando a dupla camada elétrica se sobrepõe.

Além disso, no sistema de revestimento à base de água, muitas vezes existem polímeros e surfactantes não iônicos, que são adsorvidos na superfície da carga de pigmento, formando um obstáculo estérico e estabilizando a dispersão.Portanto, tintas e emulsões à base de água alcançam resultados estáveis ​​através da ação conjunta de repulsão eletrostática e impedimento estérico.Sua desvantagem é a baixa resistência eletrolítica, especialmente para eletrólitos caros.

1.1 Agente umectante

Os agentes umectantes para revestimentos à base de água são divididos em aniônicos e não iônicos.

A combinação de agente umectante e agente dispersante pode alcançar resultados ideais.A quantidade de agente umectante é geralmente de alguns por mil.Seu efeito negativo é a formação de espuma e a redução da resistência à água do filme de revestimento.

Uma das tendências de desenvolvimento de agentes umectantes é a substituição gradual dos agentes umectantes de polioxietileno alquil (benzeno) fenol éter (APEO ou APE), pois leva à redução dos hormônios masculinos em ratos e interfere no sistema endócrino.Éteres de polioxietileno alquil (benzeno) fenol são amplamente utilizados como emulsificantes durante a polimerização em emulsão.

Os surfactantes gêmeos também são novos desenvolvimentos.São duas moléculas anfifílicas ligadas por um espaçador.A característica mais notável dos surfactantes de célula dupla é que a concentração micelar crítica (CMC) é mais do que uma ordem de grandeza inferior à de seus surfactantes de “célula única”, seguida por alta eficiência.Tal como o TEGO Twin 4000, é um surfactante de siloxano de célula dupla e possui espuma instável e propriedades antiespumantes.

1.2 Dispersante

Os dispersantes para tinta látex são divididos em quatro categorias: dispersantes de fosfato, dispersantes de homopolímero poliácido, dispersantes de copolímero poliácido e outros dispersantes.

Os dispersantes de fosfato mais utilizados são os polifosfatos, como hexametafosfato de sódio, polifosfato de sódio (Calgon N, produto da BK Giulini Chemical Company na Alemanha), tripolifosfato de potássio (KTPP) e pirofosfato tetrapotássico (TKPP).

O mecanismo de sua ação é estabilizar a repulsão eletrostática por meio de ligações de hidrogênio e adsorção química.Sua vantagem é que a dosagem é baixa, cerca de 0,1%, e tem bom efeito de dispersão em pigmentos inorgânicos e cargas.Mas também existem deficiências: aquela, juntamente com o aumento do valor do pH e da temperatura, o polifosfato é facilmente hidrolisado, causa má estabilidade no armazenamento a longo prazo;A dissolução incompleta no meio afetará o brilho da tinta látex brilhante.

1 dispersante de fosfato

Os dispersantes de éster de fosfato estabilizam as dispersões de pigmentos, incluindo pigmentos reativos, como o óxido de zinco.Em formulações de tintas brilhantes, melhora o brilho e a facilidade de limpeza.Ao contrário de outros aditivos umectantes e dispersantes, a adição de dispersantes de éster de fosfato não afeta a viscosidade KU e ICI do revestimento.

Dispersante homopolímero poliácido, como Tamol 1254 e Tamol 850, Tamol 850 é um homopolímero de ácido metacrílico.

Dispersante de copolímero poliácido, como Orotan 731A, que é um copolímero de diisobutileno e ácido maleico.As características desses dois tipos de dispersantes são que eles produzem forte adsorção ou ancoragem na superfície de pigmentos e cargas, possuem cadeias moleculares mais longas para formar impedimento estérico e possuem solubilidade em água nas extremidades da cadeia, e alguns são complementados por repulsão eletrostática para alcançar resultados estáveis.Para que o dispersante tenha boa dispersibilidade, o peso molecular deve ser rigorosamente controlado.Se o peso molecular for muito pequeno, haverá impedimento estérico insuficiente;se o peso molecular for muito grande, ocorrerá floculação.Para dispersantes de poliacrilato, o melhor efeito de dispersão pode ser alcançado se o grau de polimerização for 12-18.

Outros tipos de dispersantes, como o AMP-95, têm o nome químico de 2-amino-2-metil-1-propanol.O grupo amino é adsorvido na superfície das partículas inorgânicas, e o grupo hidroxila se estende até a água, que desempenha um papel estabilizador através do impedimento estérico.Devido ao seu pequeno tamanho, o impedimento estérico é limitado.AMP-95 é principalmente um regulador de pH.

Nos últimos anos, a pesquisa sobre dispersantes superou o problema da floculação causada pelo alto peso molecular, e o desenvolvimento de alto peso molecular é uma das tendências.Por exemplo, o dispersante de alto peso molecular EFKA-4580 produzido por polimerização em emulsão é especialmente desenvolvido para revestimentos industriais à base de água, adequado para dispersão de pigmentos orgânicos e inorgânicos e possui boa resistência à água.

Os grupos amino têm uma boa afinidade com muitos pigmentos através de ligações ácido-base ou de hidrogênio.O dispersante de copolímero em bloco com ácido aminoacrílico como grupo de ancoragem recebeu atenção.

2 Dispersante com metacrilato de dimetilaminoetil como grupo de ancoragem

O aditivo umectante e dispersante Tego Dispers 655 é usado em tintas automotivas à base de água não apenas para orientar os pigmentos, mas também para evitar que o pó de alumínio reaja com a água.

Devido a preocupações ambientais, foram desenvolvidos agentes umectantes e dispersantes biodegradáveis, como os agentes umectantes e dispersantes de células duplas da série EnviroGem AE, que são agentes umectantes e dispersantes com baixa formação de espuma.

Antiespumante

Existem muitos tipos de antiespumantes tradicionais à base de água, que geralmente são divididos em três categorias: antiespumantes de óleo mineral, antiespumantes de polissiloxano e outros antiespumantes.

Os antiespumantes de óleo mineral são comumente usados, principalmente em tintas látex lisas e semibrilhantes.

Os antiespumantes de polissiloxano têm baixa tensão superficial, fortes capacidades antiespumantes e antiespumantes e não afetam o brilho, mas quando usados ​​​​indevidamente, causarão defeitos como encolhimento do filme de revestimento e baixa capacidade de repintura.

Os antiespumantes tradicionais de tinta à base de água são incompatíveis com a fase aquosa para atingir o objetivo de antiespumante, por isso é fácil produzir defeitos superficiais no filme de revestimento.

Nos últimos anos, foram desenvolvidos antiespumantes de nível molecular.

Este agente antiespumante é um polímero formado pelo enxerto direto de substâncias ativas antiespumantes na substância transportadora.A cadeia molecular do polímero possui um grupo hidroxila umectante, a substância ativa antiespumante é distribuída ao redor da molécula, a substância ativa não é fácil de agregar e a compatibilidade com o sistema de revestimento é boa.Esses antiespumantes de nível molecular incluem óleos minerais - série FoamStar A10, contendo silício - série FoamStar A30 e polímeros sem silício e sem óleo - série FoamStar MF.

Este antiespumante em escala molecular usa um polímero estrela superenxertado como surfactante incompatível e obteve bons resultados em aplicações de revestimento à base de água.O antiespumante de grau molecular da Air Products relatado por Stout et al.é um agente de controle de espuma e antiespumante à base de acetilenoglicol com propriedades umectantes, como Surfynol MD 20 e Surfynol DF 37.

Além disso, para atender às necessidades de produção de revestimentos com zero VOC, também existem antiespumantes sem VOC, como Agitan 315, Agitan E 255, etc.

espessante

Existem muitos tipos de espessantes, atualmente comumente usados ​​são éter de celulose e seus derivados, espessantes associativos de expansão alcalina (HASE) e espessantes de poliuretano (HEUR).

3.1.Éter de celulose e seus derivados

Hidroxietilcelulose (HEC)foi produzido industrialmente pela primeira vez pela Union Carbide Company em 1932 e tem uma história de mais de 70 anos.

Atualmente, os espessantes de éter de celulose e seus derivados incluem principalmente hidroxietil celulose (HEC), metil hidroxietil celulose (MHEC), etil hidroxietil celulose (EHEC), metil hidroxipropil celulose base (MHPC), metil celulose (MC) e goma xantana, etc., estes são espessantes não iônicos e também pertencem a espessantes de fase aquosa não associados.Dentre eles, o HEC é o mais utilizado em tintas látex.

3.2 Espessante alcalino-intumescente

Os espessantes intumescentes com álcalis são divididos em duas categorias: espessantes intumescentes com álcalis não associativos (ASE) e espessantes intumescentes com álcalis associativos (HASE), que são espessantes aniônicos.ASE não associado é uma emulsão de expansão alcalina de poliacrilato.

3.3.Espessante de poliuretano e espessante não poliuretano modificado hidrofobicamente

O espessante de poliuretano, conhecido como HEUR, é um polímero solúvel em água de poliuretano etoxilado modificado com grupo hidrofóbico, que pertence ao espessante associativo não iônico.

HEUR é composto por três partes: grupo hidrofóbico, cadeia hidrofílica e grupo poliuretano.

O grupo hidrofóbico desempenha um papel de associação e é o fator decisivo para o espessamento, geralmente oleil, octadecil, dodecilfenil, nonilfenol, etc.

No entanto, o grau de substituição de grupos hidrofóbicos em ambas as extremidades de alguns HEURs comercialmente disponíveis é inferior a 0,9, e o melhor é apenas 1,7.As condições de reação devem ser rigorosamente controladas para obter um espessante de poliuretano com distribuição estreita de peso molecular e desempenho estável.A maioria dos HEURs são sintetizados por polimerização gradual, portanto os HEURs disponíveis comercialmente são geralmente misturas de amplos pesos moleculares.

Além dos espessantes de poliuretano associativos lineares descritos acima, também existem espessantes de poliuretano associativos em forma de pente.O chamado espessante de poliuretano de associação de pente significa que existe um grupo hidrofóbico pendente no meio de cada molécula espessante.Espessantes como SCT-200 e SCT-275 etc.

Ao adicionar uma quantidade normal de grupos hidrofóbicos, existem apenas 2 grupos hidrofóbicos com terminação final, de modo que o espessante amino modificado hidrofobicamente sintetizado não é muito diferente do HEUR, como o Optiflo H 500, consulte a Figura 3.

Se forem adicionados mais grupos hidrofóbicos, como até 8%, as condições de reação podem ser ajustadas para produzir espessantes amino com múltiplos grupos hidrofóbicos bloqueados.Claro, este também é um espessante de pente.

Este espessante amino hidrofóbico modificado pode evitar que a viscosidade da tinta caia devido à adição de uma grande quantidade de surfactantes e solventes de glicol quando a correspondência de cores é adicionada.A razão é que grupos hidrofóbicos fortes podem prevenir a dessorção, e vários grupos hidrofóbicos têm forte associação.