I. Prehľad
Keďže ide o jednu zo surovín náterových hmôt, množstvo prísad je zvyčajne veľmi malé (zvyčajne okolo 1 % z celkového zloženia), ale účinok je značný. Ich pridanie môže nielen zabrániť mnohým chybám náteru a filmu, ale tiež uľahčiť kontrolu výrobného a konštrukčného procesu náteru a pridanie určitých prísad môže dodať náteru niektoré špeciálne funkcie. Preto sú prísady dôležitou súčasťou náterových hmôt.
2. Klasifikácia prísad
Medzi bežne používané prísady do náterov patria organické činidlá proti usadzovaniu, zahusťovadlá, vyrovnávacie činidlá, činidlá na reguláciu peny, promótory adhézie, zmáčadlá a dispergačné činidlá atď.
3. Výkon a aplikácia prísad
(1) Organické činidlo proti usadzovaniu
Väčšina týchto produktov je založená na polyolefínoch, dispergovaných v nejakom rozpúšťadle, niekedy modifikovaných derivátom ricínového oleja. Tieto prísady sa dodávajú v troch formách: kvapalina, pasta a prášok.
1. Reologické vlastnosti:
Hlavnou reologickou funkciou organických antisedimentačných činidiel je regulácia suspenzie pigmentov – teda zabránenie tvrdému usadzovaniu alebo úplnému zabráneniu usadzovaniu, čo je ich typické použitie. V praxi však spôsobujú zvýšenie viskozity a tiež určitý stupeň odolnosti voči stekaniu, najmä v priemyselných náteroch. Organické antisedimentačné činidlá sa v dôsledku zvýšenej teploty rozpustia, čím strácajú svoju účinnosť, ale ich reológia sa po ochladení systému obnoví.
2. Aplikácia organického prostriedku proti usadzovaniu:
Aby činidlo proti usadzovaniu v nátere účinne pôsobilo, malo by byť správne dispergované a aktivované. Konkrétne kroky sú nasledovné:
(1) Zmáčanie (iba suchý prášok). Suchý práškový organický antisedimentačný prostriedok je agregát, na oddelenie častíc od seba je potrebné ho zmáčať rozpúšťadlom a/alebo živicou. Zvyčajne stačí pridať ho do mlecej suspenzie za mierneho miešania.
(2) Deaglomerácia (iba pre suchý prášok). Agregačná sila organických antisedimentačných činidiel nie je veľmi silná a vo väčšine prípadov postačuje jednoduché turbulentné miešanie.
(3) Disperzia, zahrievanie, trvanie disperzie (všetky typy). Všetky organické antisedimentačné činidlá majú minimálnu aktivačnú teplotu a ak sa nedosiahne, bez ohľadu na to, aká veľká je disperzná sila, nebude existovať žiadna reologická aktivita. Aktivačná teplota závisí od použitého rozpúšťadla. Keď sa prekročí minimálna teplota, aplikované napätie aktivuje organické antisedimentačné činidlo a naplno sa prejaví jeho účinnosť.
(2) Zahusťovadlo
V farbách na báze rozpúšťadiel a vo farbách na vodnej báze sa používajú rôzne typy zahusťovadiel. Bežné typy zahusťovadiel používaných vo vodou riediteľných náteroch sú: étery celulózy, polyakryláty, asociatívne zahusťovadlá a anorganické zahusťovadlá.
1. Najbežnejšie používaným zahusťovadlom na báze éteru celulózy je hydroxyetylcelulóza (HEC). V závislosti od viskozity existujú rôzne špecifikácie. HEC je práškový vo vode rozpustný produkt, ktorý je neiónovým zahusťovadlom. Má dobrý zahusťovací účinok, dobrú odolnosť voči vode a zásadám, ale jeho nevýhodou je, že sa ľahko tvorí pleseň, hnije a má slabé vyrovnávacie vlastnosti.
2. Polyakrylátové zahusťovadlo je emulzia akrylátového kopolyméru s vysokým obsahom karboxylových skupín a jeho najväčšou vlastnosťou je dobrá odolnosť voči plesniam. Pri pH 8 – 10 tento druh zahusťovadla napučiava a zvyšuje viskozitu vodnej fázy; ak je však pH vyššie ako 10, rozpúšťa sa vo vode a stráca svoj zahusťovací účinok. Preto je citlivosť na pH väčšia. V súčasnosti je amoniaková voda najbežnejšie používaným regulátorom pH pre latexové farby v Číne. Preto pri použití tohto typu zahusťovadla sa hodnota pH znižuje s odparovaním amoniakovej vody a znižuje sa aj jej zahusťovací účinok.
3. Asociatívne zahusťovadlá majú odlišné mechanizmy zahusťovania od iných typov zahusťovadiel. Väčšina zahusťovadiel prináša viskozitu hydratáciou a tvorbou slabej gélovej štruktúry v systéme. Asociatívne zahusťovadlá však, podobne ako povrchovo aktívne látky, majú v molekule hydrofilné časti aj časti žltého čistiaceho oleja, ktoré sú priateľské k ústam. Hydrofilné časti sa môžu hydratovať a napučať, aby sa zahustila vodná fáza. Lipofilné koncové skupiny sa môžu kombinovať s emulznými časticami a pigmentovými časticami a vytvárať sieťovú štruktúru.
4. Anorganické zahusťovadlo je bentonit. Bentonit na vodnej báze zvyčajne po absorpcii vody napučiava a jeho objem po absorpcii vody je niekoľkonásobne väčší ako pôvodný objem. Nielenže pôsobí ako zahusťovadlo, ale tiež zabraňuje klesaniu, stekaniu a plávaniu farby. Jeho zahusťovací účinok je lepší ako u alkalicky napučiavajúcich akrylových a polyuretánových zahusťovadiel v rovnakom množstve. Okrem toho má široký rozsah prispôsobivosti pH, dobrú stabilitu pri mrazení a rozmrazovaní a biologickú stabilitu. Pretože neobsahuje povrchovo aktívne látky rozpustné vo vode, jemné častice v suchom filme môžu zabrániť migrácii a difúzii vody a môžu zvýšiť odolnosť náterového filmu voči vode.
(3) stierkovací prostriedok
Bežne sa používajú tri hlavné typy nivelačných prostriedkov:
1. Modifikovaný vyrovnávací prostriedok polysiloxánového typu
Tento typ vyrovnávacieho prostriedku môže výrazne znížiť povrchové napätie náteru, zlepšiť zmáčateľnosť náteru so substrátom a zabrániť zmršťovaniu; môže znížiť rozdiel povrchového napätia na povrchu mokrého filmu v dôsledku odparovania rozpúšťadla, zlepšiť stav povrchového toku a zabezpečiť rýchle vyrovnanie farby; tento typ vyrovnávacieho prostriedku môže tiež vytvoriť extrémne tenký a hladký film na povrchu náterového filmu, čím sa zlepší hladkosť a lesk povrchu náterového filmu.
2. Vyrovnávací prostriedok na báze živice s dlhým reťazcom s obmedzenou kompatibilitou
Napríklad akrylátový homopolymér alebo kopolymér, ktorý môže do určitej miery znížiť povrchové napätie povlaku a substrátu, aby sa zlepšila zmáčavosť a zabránilo sa zmršťovaniu; a môže vytvoriť jednu molekulovú úroveň na povrchu povlakového filmu, aby sa zvýšilo povrchové napätie povlaku, homogenizovalo sa, zlepšila sa tekutosť povrchu, inhibovala sa rýchlosť odparovania rozpúšťadla, odstránili sa chyby, ako je pomarančová kôra a stopy po štetci, a povlakový film sa stal hladkým a rovnomerným.
3. Vyrovnávací prostriedok s rozpúšťadlom s vysokou teplotou varu ako hlavnou zložkou
Tento typ vyrovnávacieho činidla dokáže upraviť rýchlosť odparovania rozpúšťadla tak, aby povlaková vrstva mala počas procesu sušenia vyváženejšiu rýchlosť odparovania a rozpustnosť, a zabraňuje tomu, aby bol tok povlakovej vrstvy brzdený príliš rýchlym odparovaním rozpúšťadla a príliš vysokou viskozitou, čo vedie k nevýhodám zlého vyrovnávania, a môže zabrániť zmršťovaniu spôsobenému zlou rozpustnosťou základného materiálu a zrážaniu spôsobenému príliš rýchlym odparovaním rozpúšťadla.
(4) Prostriedok na reguláciu peny
Činidlá na reguláciu peny sa nazývajú aj protipenivé činidlá alebo odpenovacie činidlá. Protipeniacie činidlá zabraňujú tvorbe peny alebo ju odďaľujú: Protipeniacie činidlá sú povrchovo aktívne látky, ktoré rozpúšťajú vytvorené bubliny. Rozdiel medzi nimi je len do určitej miery teoretický, úspešný odpenovač môže tiež zabrániť tvorbe peny podobne ako protipenivé činidlo. Vo všeobecnosti sa protipenivé činidlo skladá z troch základných zložiek: účinnej látky (t. j. účinnej látky); difúzneho činidla (dostupného alebo nie); nosiča.
(5) Zmáčadlá a dispergačné činidlá
Zmáčadlá a dispergačné činidlá môžu mať rôzne funkcie, ale hlavné dve funkcie sú skrátenie času a/alebo energie potrebnej na dokončenie dispergačného procesu a zároveň stabilizácia disperzie pigmentu. Zmáčadlá a dispergačné činidlá sa zvyčajne delia na nasledujúce
Päť kategórií:
1. Aniónové zmáčadlo
2. Katiónové zmáčadlo
3. Elektroneutrálne, amfotérne zmáčadlo
4. Bifunkčné, neelektricky neutrálne zmáčacie činidlo
5. Neiónové zmáčadlo
Prvé štyri typy zmáčadiel a dispergačných činidiel môžu zohrávať zmáčaciu úlohu a pomáhať pri disperzii pigmentu, pretože ich hydrofilné konce majú schopnosť tvoriť fyzikálne a chemické väzby s povrchom pigmentu, hranami, rohmi atď. a pohybovať sa smerom k orientácii povrchu pigmentu, zvyčajne k hydrofóbnemu koncu. Neiónové zmáčadlá a dispergačné činidlá tiež obsahujú hydrofilné koncové skupiny, ale nemôžu tvoriť fyzikálne a chemické väzby s povrchom pigmentu, ale môžu sa kombinovať s adsorbovanou vodou na povrchu pigmentových častíc. Táto väzba vody na povrch pigmentových častíc je nestabilná a vedie k neiónovej absorpcii a desorpcii. Desorbovaná povrchovo aktívna látka v tomto živicovom systéme je voľná a má tendenciu spôsobovať vedľajšie účinky, ako je nízka odolnosť voči vode.
Zmáčadlo a dispergačné činidlo by sa mali pridávať počas procesu disperzie pigmentu, aby sa zabezpečilo, že ostatné povrchovo aktívne látky môžu byť v úzkom kontakte s pigmentom a zohrať svoju úlohu predtým, ako dosiahnu povrch pigmentových častíc.
Štyri. Zhrnutie.
Náter je zložitý systém. Ako súčasť systému sa prísady pridávajú v malom množstve, ale zohrávajú kľúčovú úlohu v jeho výkonnosti. Preto by sa pri vývoji náterov na báze rozpúšťadiel, ktoré prísady použiť a ich dávkovanie, malo určiť prostredníctvom veľkého počtu opakovaných experimentov.
Čas uverejnenia: 30. januára 2023