I. Pregled
Kot ena od surovin za premaze je količina dodatkov običajno zelo majhna (običajno približno 1 % celotne formulacije), vendar je učinek velik. Z njihovim dodatkom se ne le izognemo številnim napakam v premazu in napakam na filmu, temveč tudi olajšamo nadzor nad proizvodnim in konstrukcijskim procesom premaza, dodatek določenih dodatkov pa lahko premazu doda nekatere posebne funkcije. Zato so dodatki pomemben del premazov.
2. Razvrstitev aditivov
Pogosto uporabljeni dodatki za premaze vključujejo organska sredstva proti posedanju, zgoščevalca, izravnalna sredstva, sredstva za nadzor penjenja, pospeševalce oprijema, omočilna in disperzijska sredstva itd.
3. Učinkovitost in uporaba dodatkov
(1) Organsko sredstvo proti posedanju
Večina teh izdelkov temelji na poliolefinih, dispergiranih v nekem topilu, včasih modificiranih z derivatom ricinusovega olja. Ti dodatki so na voljo v treh oblikah: tekočina, pasta in prah.
1. Reološke lastnosti:
Glavna reološka funkcija organskih sredstev proti posedanju je nadzor nad suspenzijo pigmentov – torej preprečevanje trdega posedanja ali popolno izogibanje posedanju, kar je njihova tipična uporaba. Vendar pa v praksi povzročajo povečanje viskoznosti in tudi določeno stopnjo odpornosti proti posedanju, zlasti pri industrijskih premazih. Organska sredstva proti posedanju se bodo zaradi povišane temperature raztopila in s tem izgubila svojo učinkovitost, vendar se bo njihova reologija s ohladitvijo sistema obnovila.
2. Uporaba organskega sredstva proti posedanju:
Da bi sredstvo proti posedanju učinkovito delovalo v premazu, ga je treba pravilno dispergirati in aktivirati. Specifični koraki so naslednji:
(1) Omočenje (samo suhi prah). Organsko sredstvo proti usedanju v obliki suhega prahu je agregat, za ločitev delcev med seboj ga je treba omočiti s topilom in/ali smolo. Običajno je dovolj, da ga dodamo mlevni suspenziji z zmernim mešanjem.
(2) Deaglomeracija (samo za suhi prah). Agregacijska sila organskih antisedimentacijskih sredstev ni zelo močna in v večini primerov zadostuje preprosto turbulentno mešanje.
(3) Disperzija, segrevanje, trajanje disperzije (vse vrste). Vsa organska sredstva proti sedimentaciji imajo minimalno aktivacijsko temperaturo in če ta ni dosežena, ne glede na velikost disperzijske sile ne bo reološke aktivnosti. Aktivacijska temperatura je odvisna od uporabljenega topila. Ko je minimalna temperatura presežena, bo uporabljena napetost aktivirala organsko sredstvo proti sedimentaciji in v celoti izkoristila svoje delovanje.
(2) Zgoščevalec
V barvah na osnovi topil in na vodni osnovi se uporabljajo različne vrste zgoščevalcev. Pogoste vrste zgoščevalcev, ki se uporabljajo v premazih na vodni osnovi, so: celulozni etri, poliakrilati, asociativni zgoščevalci in anorganski zgoščevalci.
1. Najpogosteje uporabljeno zgoščevalo na osnovi celuloznega etra je hidroksietil celuloza (HEC). Glede na viskoznost obstajajo različne specifikacije. HEC je praškast, vodotopni izdelek, ki je neionsko zgoščevalo. Ima dober zgoščevalni učinek, dobro vodoodpornost in odpornost na alkalije, vendar so njegove pomanjkljivosti, da se zlahka razvije plesen, gnije in ima slabo izravnalno lastnost.
2. Poliakrilatno zgoščevalec je akrilatna kopolimerna emulzija z visoko vsebnostjo karboksilnih skupin, njegova največja značilnost pa je dobra odpornost proti plesni. Pri pH vrednosti 8–10 ta vrsta zgoščevalca nabrekne in poveča viskoznost vodne faze; ko pa je pH večji od 10, se raztopi v vodi in izgubi svoj zgoščevalni učinek. Zato je večja občutljivost na pH. Trenutno je amoniak najpogosteje uporabljen regulator pH za lateks barve na Kitajskem. Zato se pri uporabi te vrste zgoščevalca vrednost pH z izhlapevanjem amoniaka zmanjša, njen zgoščevalni učinek pa se prav tako zmanjša.
3. Asociativna zgoščevalca imajo drugačne mehanizme zgoščevanja kot druge vrste zgoščevalcev. Večina zgoščevalcev doseže viskoznost s hidracijo in tvorbo šibke gelske strukture v sistemu. Vendar pa imajo asociativna zgoščevalca, tako kot površinsko aktivne snovi, v molekuli tako hidrofilne dele kot dele rumenega čistilnega olja, prijaznega do ust. Hidrofilne dele je mogoče hidrirati in nabrekati, da se vodna faza zgosti. Lipofilne končne skupine se lahko združijo z delci emulzije in pigmenta ter tvorijo mrežno strukturo.
4. Anorgansko zgoščevalec je bentonit. Običajno bentonit na vodni osnovi nabrekne, ko absorbira vodo, volumen po absorpciji vode pa je večkrat večji od prvotnega volumna. Ne deluje le kot zgoščevalec, ampak tudi preprečuje posedanje, posedanje in plavajočo barvo. Njegov zgoščevalni učinek je boljši od učinka akrilnih in poliuretanskih zgoščevalcev, ki nabrekajo v alkalijih, v enaki količini. Poleg tega ima širok razpon prilagodljivosti pH, dobro stabilnost pri zmrzovanju in odtajanju ter biološko stabilnost. Ker ne vsebuje vodotopnih površinsko aktivnih snovi, lahko drobni delci v suhem filmu preprečijo migracijo in difuzijo vode ter povečajo vodoodpornost premaznega filma.
(3) izravnalno sredstvo
Običajno se uporabljajo tri glavne vrste izravnalnih sredstev:
1. Modificirano izravnalno sredstvo tipa polisiloksana
Ta vrsta izravnalnega sredstva lahko močno zmanjša površinsko napetost premaza, izboljša omočljivost premaza na podlago in prepreči krčenje; lahko zmanjša razliko v površinski napetosti na površini mokrega filma zaradi izhlapevanja topila, izboljša stanje površinskega pretoka in omogoči hitro izravnavo barve; ta vrsta izravnalnega sredstva lahko na površini premaznega filma tvori tudi izjemno tanek in gladek film, s čimer izboljša gladkost in sijaj površine premaznega filma.
2. Izravnalno sredstvo na osnovi dolgoverižne smole z omejeno združljivostjo
Na primer akrilatni homopolimer ali kopolimer, ki lahko do določene mere zmanjša površinsko napetost premaza in podlage, da izboljša omočljivost in prepreči krčenje; in lahko na površini premaznega filma tvori enotno molekularno raven, da poveča površinsko napetost premaza, ga homogenizira, izboljša površinsko fluidnost, zavira hitrost izhlapevanja topila, odpravlja napake, kot so pomarančna lupina in sledi čopiča, ter naredi premazni film gladek in enakomeren.
3. Izravnalno sredstvo z glavno sestavino topila z visokim vreliščem
Ta vrsta izravnalnega sredstva lahko prilagodi hitrost izhlapevanja topila, tako da ima premazni film med postopkom sušenja bolj uravnoteženo hitrost izhlapevanja in topnost, ter preprečuje, da bi pretok premaznega filma oviral prehitro izhlapevanje topila in previsoka viskoznost, kar bi povzročilo slabe izravnalne pomanjkljivosti, in lahko prepreči krčenje, ki ga povzroča slaba topnost osnovnega materiala, in obarjanje, ki ga povzroča prehitro izhlapevanje topila.
(4) Sredstvo za nadzor penjenja
Sredstva za nadzor penjenja imenujemo tudi sredstva proti penjenju ali sredstva proti penjenju. Sredstva proti penjenju preprečujejo ali odložijo nastanek pene: Sredstva proti penjenju so površinsko aktivne snovi, ki razpokajo nastale mehurčke. Razlika med obema je le do neke mere teoretična, uspešen odpinski sredstvi pa lahko tako kot sredstvo proti penjenju prepreči nastanek pene. Na splošno je sredstvo proti penjenju sestavljeno iz treh osnovnih komponent: aktivne spojine (tj. aktivne snovi); difuzijskega sredstva (ki je na voljo ali ne); nosilca.
(5) Vlažilna in dispergirajoča sredstva
Vlažilna in dispergirajoča sredstva imajo lahko vrsto funkcij, glavni dve pa sta zmanjšanje časa in/ali energije, potrebne za dokončanje disperzijskega procesa, hkrati pa stabilizacija disperzije pigmenta. Vlažilna in dispergirajoča sredstva se običajno delijo na naslednje
Pet kategorij:
1. Anionsko omočilno sredstvo
2. Kationsko omočilno sredstvo
3. Elektronevtralno, amfoterno omočilno sredstvo
4. Bifunkcionalno, neelektrično nevtralno omočilno sredstvo
5. Neionsko omočilno sredstvo
Prve štiri vrste omočilnih in disperzijskih sredstev lahko igrajo vlogo omočilnih sredstev in pomagajo pri disperziji pigmenta, ker imajo njihovi hidrofilni konci sposobnost tvorjenja fizikalnih in kemičnih vezi s površino pigmenta, robovi, vogali itd. ter se premikajo proti orientaciji površine pigmenta, običajno proti hidrofobnemu koncu. Neionska omočilna in disperzijska sredstva prav tako vsebujejo hidrofilne končne skupine, vendar ne morejo tvoriti fizikalnih in kemičnih vezi s površino pigmenta, lahko pa se vežejo z adsorbirano vodo na površini pigmentnih delcev. Ta vezava vode na površino pigmentnih delcev je nestabilna in vodi do neionske absorpcije in desorpcije. Desorbirana površinsko aktivna snov v tem smolnem sistemu je prosta in ponavadi povzroča stranske učinke, kot je slaba vodoodpornost.
Med postopkom disperzije pigmenta je treba dodati vlažilno sredstvo in dispergator, da se zagotovi, da so druge površinsko aktivne snovi v tesnem stiku s pigmentom in delujejo, preden dosežejo površino pigmentnih delcev.
Štiri. Povzetek
Premaz je kompleksen sistem. Kot sestavni del sistema se aditivi dodajajo v majhni količini, vendar igrajo ključno vlogo pri njegovi učinkovitosti. Zato je treba pri razvoju premazov na osnovi topil, katere aditive uporabiti in njihov odmerek določiti z velikim številom ponovljenih poskusov.
Čas objave: 30. januar 2023