Resumen:
1. Agente humectante y dispersante
2. Antiespumante
3. Espesante
4. Aditivos formadores de película
5. Agente anticorrosión, antimoho y antialgas.
6. Otros aditivos
1 Agente humectante y dispersante:
Los recubrimientos a base de agua utilizan agua como disolvente o medio de dispersión, y el agua tiene una constante dieléctrica grande, por lo que los recubrimientos a base de agua se estabilizan principalmente mediante la repulsión electrostática cuando la doble capa eléctrica se superpone.Además, en el sistema de recubrimiento a base de agua, a menudo hay polímeros y tensioactivos no iónicos, que se adsorben en la superficie de la carga pigmentaria, formando impedimento estérico y estabilizando la dispersión.Por lo tanto, las pinturas y emulsiones a base de agua logran resultados estables mediante la acción conjunta de la repulsión electrostática y el impedimento estérico.Su desventaja es la escasa resistencia de los electrolitos, especialmente en el caso de electrolitos caros.
1.1 Agente humectante
Los agentes humectantes para recubrimientos a base de agua se dividen en aniónicos y no iónicos.
La combinación de agente humectante y agente dispersante puede lograr resultados ideales.La cantidad de agente humectante es generalmente de unos pocos por mil.Su efecto negativo es la formación de espuma y la reducción de la resistencia al agua de la película de recubrimiento.
Una de las tendencias de desarrollo de los agentes humectantes es reemplazar gradualmente los agentes humectantes de polioxietileno alquil (benceno) fenol éter (APEO o APE), porque conduce a la reducción de las hormonas masculinas en ratas e interfiere con el sistema endocrino.Los éteres de polioxietilenalquil (benceno)fenol se utilizan ampliamente como emulsionantes durante la polimerización en emulsión.
Los tensioactivos gemelos también son novedades.Se trata de dos moléculas anfifílicas unidas por un espaciador.La característica más notable de los tensioactivos de células gemelas es que la concentración micelar crítica (CMC) es más de un orden de magnitud menor que la de sus tensioactivos "unicelulares", seguida de una alta eficiencia.Como TEGO Twin 4000, es un tensioactivo de siloxano de doble célula y tiene propiedades antiespumantes y de espuma inestable.
Air Products ha desarrollado tensioactivos Gemini.Los tensioactivos tradicionales tienen una cola hidrófoba y una cabeza hidrófila, pero este nuevo tensioactivo tiene dos grupos hidrófilos y dos o tres grupos hidrófobos, que es un tensioactivo multifuncional, conocido como acetilenglicoles, productos como EnviroGem AD01.
1.2 Dispersante
Los dispersantes para pintura de látex se dividen en cuatro categorías: dispersantes de fosfato, dispersantes de homopolímeros de poliácidos, dispersantes de copolímeros de poliácidos y otros dispersantes.
Los dispersantes de fosfato más utilizados son los polifosfatos, tales como hexametafosfato de sodio, polifosfato de sodio (Calgon N, producto de BK Giulini Chemical Company en Alemania), tripolifosfato de potasio (KTPP) y pirofosfato de tetrapotasio (TKPP).El mecanismo de su acción es estabilizar la repulsión electrostática mediante enlaces de hidrógeno y adsorción química.Su ventaja es que la dosis es baja, alrededor del 0,1%, y tiene un buen efecto de dispersión sobre pigmentos y cargas inorgánicos.Pero también existen deficiencias: junto con el aumento del valor del pH y la temperatura, el polifosfato se hidroliza fácilmente, lo que provoca una mala estabilidad durante el almacenamiento a largo plazo;La disolución incompleta en el medio afectará el brillo de la pintura de látex brillante.
Los dispersantes de ésteres de fosfato son mezclas de monoésteres, diésteres, alcoholes residuales y ácido fosfórico.
Los dispersantes de éster de fosfato estabilizan las dispersiones de pigmentos, incluidos los pigmentos reactivos como el óxido de zinc.En formulaciones de pintura brillante, mejora el brillo y la facilidad de limpieza.A diferencia de otros aditivos humectantes y dispersantes, la adición de dispersantes de éster de fosfato no afecta la viscosidad KU e ICI del recubrimiento.
Dispersante de homopolímero de poliácido, como Tamol 1254 y Tamol 850, Tamol 850 es un homopolímero de ácido metacrílico.Dispersante de copolímero de poliácido, como Orotan 731A, que es un copolímero de diisobutileno y ácido maleico.Las características de estos dos tipos de dispersantes son que producen una fuerte adsorción o anclaje en la superficie de pigmentos y cargas, tienen cadenas moleculares más largas para formar impedimento estérico y tienen solubilidad en agua en los extremos de la cadena, y algunos se complementan con repulsión electrostática para lograr resultados estables.Para que el dispersante tenga una buena dispersabilidad, el peso molecular debe controlarse estrictamente.Si el peso molecular es demasiado pequeño, el impedimento estérico será insuficiente;si el peso molecular es demasiado grande, se producirá floculación.Para los dispersantes de poliacrilato, el mejor efecto de dispersión se puede lograr si el grado de polimerización es 12-18.
Otros tipos de dispersantes, como el AMP-95, tienen el nombre químico de 2-amino-2-metil-1-propanol.El grupo amino se adsorbe en la superficie de las partículas inorgánicas y el grupo hidroxilo se extiende al agua, que desempeña un papel estabilizador a través del impedimento estérico.Debido a su pequeño tamaño, el impedimento estérico es limitado.AMP-95 es principalmente un regulador de pH.
En los últimos años, la investigación sobre dispersantes ha superado el problema de la floculación causada por el alto peso molecular, y el desarrollo de alto peso molecular es una de las tendencias.Por ejemplo, el dispersante de alto peso molecular EFKA-4580 producido mediante polimerización en emulsión está especialmente desarrollado para recubrimientos industriales a base de agua, es adecuado para la dispersión de pigmentos orgánicos e inorgánicos y tiene buena resistencia al agua.
Los grupos amino tienen una buena afinidad por muchos pigmentos a través de enlaces ácido-base o de hidrógeno.Se ha prestado atención al dispersante de copolímero de bloques con ácido aminoacrílico como grupo de anclaje.
Dispersante con metacrilato de dimetilaminoetilo como grupo de anclaje.
El aditivo humectante y dispersante Tego Dispers 655 se utiliza en pinturas automotrices a base de agua no solo para orientar los pigmentos sino también para evitar que el polvo de aluminio reaccione con el agua.
Debido a preocupaciones ambientales, se han desarrollado agentes humectantes y dispersantes biodegradables, como los agentes humectantes y dispersantes de celda doble EnviroGem AE, que son agentes humectantes y dispersantes de baja espuma.
2 antiespumante:
Existen muchos tipos de antiespumantes de pintura tradicionales a base de agua, que generalmente se dividen en tres categorías: antiespumantes de aceite mineral, antiespumantes de polisiloxano y otros antiespumantes.
Los antiespumantes de aceite mineral se utilizan habitualmente, principalmente en pinturas de látex mate y semibrillantes.
Los antiespumantes de polisiloxano tienen baja tensión superficial, fuertes capacidades antiespumantes y antiespumantes y no afectan el brillo, pero cuando se usan incorrectamente, causarán defectos como la contracción de la película de recubrimiento y una mala capacidad de repintado.
Los antiespumantes de pintura a base de agua tradicionales son incompatibles con la fase acuosa para lograr el propósito de desespumar, por lo que es fácil producir defectos superficiales en la película de recubrimiento.
En los últimos años se han desarrollado antiespumantes a nivel molecular.
Este agente antiespumante es un polímero formado injertando directamente sustancias activas antiespumantes sobre la sustancia portadora.La cadena molecular del polímero tiene un grupo hidroxilo humectante, la sustancia activa antiespumante se distribuye alrededor de la molécula, la sustancia activa no es fácil de agregar y la compatibilidad con el sistema de recubrimiento es buena.Estos antiespumantes de nivel molecular incluyen aceites minerales (serie FoamStar A10), que contienen silicio (serie FoamStar A30) y polímeros sin silicio ni aceite (serie FoamStar MF).
También se informa que este antiespumante a nivel molecular utiliza polímeros estrella superinjertados como tensioactivos incompatibles y ha logrado buenos resultados en aplicaciones de recubrimientos a base de agua.El antiespumante de grado molecular de Air Products informado por Stout et al.es un agente de control de espuma y antiespumante a base de acetilenglicol con propiedades humectantes, como Surfynol MD 20 y Surfynol DF 37.
Además, para satisfacer las necesidades de producción de recubrimientos sin VOC, también existen antiespumantes libres de VOC, como Agitan 315, Agitan E 255, etc.
3 Espesantes:
Hay muchos tipos de espesantes, actualmente los más utilizados son los espesantes de éter de celulosa y sus derivados, los espesantes asociativos hinchables en álcalis (HASE) y los espesantes de poliuretano (HEUR).
3.1.Éter de celulosa y sus derivados.
La hidroxietilcelulosa (HEC) fue producida industrialmente por primera vez por Union Carbide Company en 1932 y tiene una historia de más de 70 años.En la actualidad, los espesantes del éter de celulosa y sus derivados incluyen principalmente hidroxietilcelulosa (HEC), metilhidroxietilcelulosa (MHEC), etilhidroxietilcelulosa (EHEC), metilhidroxipropilcelulosa base (MHPC), metilcelulosa (MC) y goma xantana. etc., estos son espesantes no iónicos y también pertenecen a espesantes de fase acuosa no asociados.Entre ellos, HEC es el más utilizado en pintura de látex.
La celulosa modificada hidrofóbicamente (HMHEC) introduce una pequeña cantidad de grupos alquilo hidrofóbicos de cadena larga en la cadena principal hidrofílica de la celulosa para convertirse en un espesante asociativo, como Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100.Su efecto espesante es comparable al de los espesantes de éter de celulosa con un peso molecular mucho mayor.Mejora la viscosidad y la nivelación de ICI y reduce la tensión superficial, como la tensión superficial de HEC es de aproximadamente 67 mN/m y la tensión superficial de HMHEC es de 55-65 mN/m.
3.2 Espesante hinchable en álcali
Los espesantes hinchables con álcalis se dividen en dos categorías: espesantes hinchables con álcalis no asociativos (ASE) y espesantes hinchables con álcalis asociativos (HASE), que son espesantes aniónicos.El ASE no asociado es una emulsión hinchable alcalina de poliacrilato.HASE asociativo es una emulsión hinchable alcalina de poliacrilato modificada hidrófobamente.
3.3.Espesante de poliuretano y espesante no poliuretano modificado hidrófobamente
El espesante de poliuretano, denominado HEUR, es un polímero soluble en agua de poliuretano etoxilado modificado con un grupo hidrófobo, que pertenece al espesante asociativo no iónico.HEUR se compone de tres partes: grupo hidrofóbico, cadena hidrofílica y grupo poliuretano.El grupo hidrófobo juega un papel de asociación y es el factor decisivo para el espesamiento, generalmente oleilo, octadecilo, dodecilfenilo, nonilfenol, etc. La cadena hidrófila puede proporcionar estabilidad química y estabilidad de la viscosidad; comúnmente se usan poliéteres, como el polioxietileno y sus derivados.La cadena molecular de HEUR se amplía mediante grupos de poliuretano, como IPDI, TDI y HMDI.La característica estructural de los espesantes asociativos es que están terminados en grupos hidrófobos.Sin embargo, el grado de sustitución de grupos hidrófobos en ambos extremos de algunos HEUR disponibles comercialmente es inferior a 0,9, y el mejor es sólo 1,7.Las condiciones de reacción deben controlarse estrictamente para obtener un espesante de poliuretano con una distribución estrecha de pesos moleculares y un rendimiento estable.La mayoría de los HEUR se sintetizan mediante polimerización gradual, por lo que los HEUR disponibles comercialmente son generalmente mezclas de pesos moleculares amplios.
Richey et al.Se utilizó un espesante de asociación de pireno trazador fluorescente (PAT, peso molecular promedio en número 30000, peso molecular promedio en peso 60000) para encontrar que a una concentración del 0,02 % (peso), el grado de agregación micelar de Acrysol RM-825 y PAT era aproximadamente 6. la energía de asociación entre el espesante y la superficie de las partículas de látex es de aproximadamente 25 KJ/mol;el área ocupada por cada molécula de espesante PAT en la superficie de las partículas de látex es de aproximadamente 13 nm2, que es aproximadamente el área ocupada por el agente humectante Triton X-405, 14 veces mayor que la de 0,9 nm2.Espesante asociativo de poliuretano como RM-2020NPR, DSX 1550, etc.
El desarrollo de espesantes de poliuretano asociativos respetuosos con el medio ambiente ha recibido una amplia atención.Por ejemplo, BYK-425 es un espesante de poliuretano modificado con urea libre de COV y APEO.Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 y 3060 son un espesante de poliuretano asociativo sin VOC ni APEO.
Además de los espesantes de poliuretano asociativos lineales descritos anteriormente, también existen espesantes de poliuretano asociativos en forma de peine.El llamado espesante de poliuretano de asociación en peine significa que hay un grupo hidrofóbico colgante en el centro de cada molécula de espesante.Espesantes como SCT-200 y SCT-275, etc.
El espesante aminoplástico modificado hidrófobamente (espesante aminoplástico etoxilado modificado hidrófobamente - HEAT) cambia la resina amino especial en cuatro grupos hidrófobos cubiertos, pero la reactividad de estos cuatro sitios de reacción es diferente.En la adición normal de grupos hidrofóbicos, solo hay dos grupos hidrofóbicos bloqueados, por lo que el espesante amino modificado hidrofóbico sintético no es muy diferente del HEUR, como Optiflo H 500. Si se agregan más grupos hidrofóbicos, como hasta un 8%, las condiciones de reacción se pueden ajustar para producir espesantes amino con múltiples grupos hidrófobos bloqueados.Por supuesto, esto también es un espesante de peine.Este aminoespesante hidrófobo modificado puede evitar que la viscosidad de la pintura disminuya debido a la adición de una gran cantidad de tensioactivos y solventes de glicol cuando se agrega la combinación de colores.La razón es que los grupos hidrofóbicos fuertes pueden prevenir la desorción y múltiples grupos hidrofóbicos tienen una fuerte asociación.Espesantes como Optiflo TVS.
Espesante de poliéter modificado hidrofóbicamente (HMPE) El rendimiento del espesante de poliéter modificado hidrofóbicamente es similar al HEUR, y los productos incluyen Aquaflow NLS200, NLS210 y NHS300 de Hercules.
Su mecanismo de espesamiento es el efecto tanto de los enlaces de hidrógeno como de la asociación de grupos terminales.En comparación con los espesantes comunes, tiene mejores propiedades anti-sedimentación y anti-hundimiento.Según las diferentes polaridades de los grupos terminales, los espesantes de poliurea modificada se pueden dividir en tres tipos: espesantes de poliurea de baja polaridad, espesantes de poliurea de polaridad media y espesantes de poliurea de alta polaridad.Los dos primeros se utilizan para espesar recubrimientos a base de solventes, mientras que los espesantes de poliurea de alta polaridad se pueden usar tanto para recubrimientos a base de solventes de alta polaridad como para recubrimientos a base de agua.Los productos comerciales de espesantes de poliurea de polaridad baja, media y alta polaridad son BYK-411, BYK-410 y BYK-420 respectivamente.
La suspensión de cera de poliamida modificada es un aditivo reológico sintetizado mediante la introducción de grupos hidrófilos como el PEG en la cadena molecular de la cera de amida.En la actualidad, algunas marcas son importadas y se utilizan principalmente para ajustar la tixotropía del sistema y mejorar la antitixotropía.Rendimiento antihundimiento.
Hora de publicación: 22-nov-2022