颜色的强度和颜色接受两个主要属性,当一个建筑涂料是制定;色彩之间的兼容性或着色剂和油漆是至关重要的,以达到伟大的性能采用辊涂时,刷涂或喷涂,对于最后的属性作为一个电影。发展,准备和匹配颜色需要技术和许多小时的努力。为了实现这一点,许多成分相互作用,例如,泥浆,晶格,聚结剂、表面活性剂、分散剂,等等。在本文中,我们的注意力主要集中在表面活性剂,更具体地说的非离子表面活性剂。
支链型表面活性剂具有独特的属性。聚乙烯和氧化丙烯组织很容易修改,创建不同hlb¹并提供一个巨大的投资组合。同时,被烷基酚乙氧基化物(猿)——他们是一种替代选择和符合环保要求和生物降解性。在过去,不同的测试和技术相关的研究已经完成颜色属性。²⁻⁴抹利,出版社⁵显示增加了乙氧基化在非离子表面活性剂提高开发碳黑色,黄色和红色着色剂或色调在一定的浓度范围。
除了这些亲水集团的乙氧基化和位置,另一个为支链表面活性剂独特的属性,一个直链,包装是增加关键参数(CPP),允许更多的吸附在固体表面⁶因此允许更好的稳定性。这种稳定可以使用聚氧化乙烯链疏水表面获得至少20单位的长。聚氧化乙烯链是水分在水里,形成一个立体的障碍。⁷然而,支链表面活性剂并不总是开发更多颜色强度。Nagose,出版社。⁸表明伯醇(氧化乙烯oxide-propylene混合)改善颜色强度颜料黄PY 110与其他化学相比,包括支链型表面活性剂。
然而,支链表面活性剂技术更可能是单聚体而不是形成胶束。这种独特的功能起着重要的作用。有单聚体在接口而不是将有助于增加吸附胶束结构,改善颜色属性。此外,这些单聚体负责在动态条件下降低表面张力。动态表面张力降低的一个重要特征润湿,乳化⁹和其他人
吸附和胶束形成
当表面活性剂在溶液中,浓度逐渐增加,单聚体迁移到界面。当表面完全覆盖时,他们总在一定的浓度,形成胶束。这个浓度称为临界胶束浓度(CMC)。胶束一生的一生有一个胶束响应一个动态的过程,可以以微秒,呈现一种放松的时间。¹⁰这种弛豫时间很重要把降低动态表面张力不同的过程。
单聚体倾向于可以聚合,减少能源和在溶液中形成胶束的一部分或作为单聚体。偏好在其化学结构相关的一部分,知道表面活性剂是线性的或分支可以带来好见解对他们的偏好。当然,更多的因素发挥着重要的作用,需要评估。然而,收集实验信息和计算CMC和PC₂₀或C₂₀,减少所需的浓度平衡表面张力20达因/厘米,可以把一个中央了解单聚体选择免费的解决方案或形成胶束的一部分。
实验
白色丙烯酸室内油漆PVC 50%和50%固体重量是由一批过程使用high-disperser设备并允许休息一夜。制定包括100%的丙烯酸,APE-free乳胶和关联流变学修饰词与HEURs相提并论。我们评估五支100%表面活性剂在不同hlb 8到18不等。疏水支集团C12 / C15,是在我们的测试中保持不变。APE-E9,壬基苯酚乙氧基化物9摩尔,是我们标准的比较和作为参考。测试是0.25%按重量和数量保持不变在所有试验。
我们的评估是在两个不同的类别:颜色属性和一般属性,包括流变学。关于颜色属性,六APE-free色泽进行评估,每一个色彩添加2%按重量在每个油漆和动摇使用红魔鬼瓶10分钟。油漆3湿米尔斯和被允许干1分钟之间,30秒前2分钟摩擦Leneta类型1的非密封部分。强度和颜色验收是使用色度计测量的爱色丽公司模型Ci6X D65光源和一个10度的角。
颜色评价和结果
颜色的强度是一个必要的属性量化测试油漆的表面活性剂。他们显著影响颜色强度;目标是提供相似的价值观与APE-E9相比,大约100%±2。图1显示了一个家庭的支链表面活性剂比较颜色强度在不同的乙氧基化水平和不同HLB值。一些支链表面活性剂100%以上,这意味着更好的颜色强度。重要的是要强调low-ethoxylation产品的性能。支链表面活性剂330年和350年的颜色强度增加106%和110% PBk 7和有机黄分别为808 - 2040人。一般来说,支链表面活性剂存在一个明显的优势PBk 7/808 - 9907色-他们都呈现良好的价值观。
图2显示了结果颜色验收。概括地说,支链表面活性剂表现出良好的性能。他们接受很好的灯黑pbk7/808 - 9907色。支链表面活性剂390年和3505年在着色剂的六个方面中的五个表现很好。可能由于其较高的乙氧基化链3505年他们可能co-dispersant工作,提供立体稳定和提高兼容性。
但是,真正的挑战是让这两个属性- 100±2%的颜色强度和δE *等于或低于0.5。表面活性剂系统必须符合强度和颜色一起验收。一个单一的颜色属性将不会提供完整的标准来做出正确的选择。支链型表面活性剂3505显示了酞菁色泽的良好的性能。PB 15:2和PG7下面的值δE * 0.5,和颜色强度分别为98人和104人。支350表面活性剂由于其新颖的润湿特性,增加它的颜色强度101和PY有机无机公关黄色,保持δE *值低于0.5
通用属性和单聚体
除了颜色测试我们评估不同的属性。表1显示了所有白色油漆的结果。粘度Krebs-Stormer单位(与)和ICI粘度(镇静)流变测试。第一个措施的一致性油漆在两个不同时期——一夜之间初始(I)和()。之间的一些差异意味着更好的稳定性和保质期可以预测短期行为。大部分的颜料显示良好的价值观,不包括330支表面活性剂,其粘度增加了6与库。这些值可能是重要的或可接受的根据系统和质量控制参数,但这并不意味着我们应该忽视这个表面活性剂。稳定性测试两周60°C支持稳定性好,显示出一些脱水收缩作用和软沉积物。软沉积物可以轻松re-incorporated当混合颜料。另一方面,ICI粘度测量膜构建和传质过程有关存放油漆。 In contrast, the same branched surfactant 330 shows the highest ICI value since it’s the most hydrophobic of all of them – an increment of 30% in viscosity is observed. Also important are optical properties such as contrast ratio, whiteness index, yellowness index and gloss at 60 degrees. No significant changes were observed – all paints showed similar results. This is an important fact in the eventual case for a potential replacement of APE-E9 in paint formulas – branched surfactants do not significantly change main properties.
APE-E9和390支表面活性剂相比,都具有类似的环氧乙烷内容和类似的HLB, CMC /甜的比率分别是13和38,390支表面活性剂比APE-E9几乎是三倍之多。这意味着单聚体将有效吸附在颜料、增加涂料的稳定性和其他特性。免费单聚体存在竞争吸附色素吸收的表面和/或乳胶和/或关联流变学修饰符,等。其余的支链表面活性剂的比例大于APE-E9显示值。可能一个公平的比较计算相同比例相似的环氧乙烷团体和比较猿与支链型表面活性剂。然而,我们的经验显示类似的结果,APE-E9支表面活性剂表现出更高的CMC值/甜而猿。
结论
支表面活性剂有前景的结果显示为一个有效的替代猿在白色建筑涂料和着色系统。在这项研究中,我们在一个固定数量的0.25%的体重,但是更多的测试和评估在不同的比例预计将带来不同的增效剂。除了颜色属性,支链表面活性剂保持良好的光学和流变特性。由于其新颖的润湿特性,350支表面活性剂增加颜色强度和较低的δE * 101和PY有机无机公关黄色。支390表面活性剂可以有效替代APE-E9,提高验收并保持类似的颜色强度的好处是APE-free和可生物降解的。支链型表面活性剂3505显示了酞菁色泽改善兼容性良好的性能。我们单聚体显示重要作用和偏好增加吸附在液固界面或形成胶束的一部分。乙氧基化物低支化表面活性剂目前良好的润湿特性,和更多的颜色强度一直在使用他们开发的。另一方面,较高的乙氧基化扩展表面活性剂目前好颜色接受,可能通过工作更多co-dispersants和增加兼容性。
有关更多信息,联系Jeanine.Snyder@us.sasol.com。
引用
¹格里芬,表面活化剂的厕所分类“滴”,化妆品化学家协会杂志》上,1949年5,311 - 326。
²路透社,大肠;西尔柏,美国;Psiorz, c的使用新的块共聚水性颜料分散剂——理论和实践方面。掠夺。Org。外套。37岁,161 - 167 (1999年)。
³Meier I.K.;派克K.M.;读者,C.J.;路易斯·c·颜色我的世界!白皮书:改善着色剂验收在水性建筑涂料的新工具。
⁴姐姐,h;Birince, m .润湿和流变特性的疏水性有机颜料在水中存在的非离子表面活性剂。胶体冲浪。Physicochem。Eng。455 (2014) 58 - 66。
D.M.⁵抹利;韦格纳,J.M.;玻璃、J.E.J.Coat。抛光工艺。研究》2 (8),635 (2005年)。
⁶Holmberg k;琼森,b;Kronberg b;Lindman、表面活性剂和聚合物在水溶液,第二版;p。359。
K.L.⁷米塔尔;沙,交货单在溶液中表面活性剂的吸附和聚集。卷。109(2003)页265。
⁸Nagose,美国;玫瑰大肠;乔希,大肠的润湿和分散研究颜料黄110。掠夺。Org。外套133年,则高达55 - (2019年)。
⁹Schwartz, j .低动态表面张力的重要性在水性涂料,《涂料技术,1992年,64,65 - 74。
¹⁰Aniansson E.A.G.;墙,S.N.期刊化学78:1024,1974年。
