纳米颗粒分散体作为功能性添加剂可以是一个有趣的替代提高水性涂料的性能。本文说明了专门处理氧化锌纳米颗粒分散体称为Oxylink™可以提高水性涂料的耐化学性。
介绍
环保水性涂料的整体市场份额仍然相对较小而solventborne替代品。然而,水性涂料成为越来越重要的技术来减少VOC的排放,因此成本。水性涂料是推高全球监管机构的市场份额。今天,它们用于多种选择的细分市场,如木材和家具,也等非木材基质金属和塑料工业维护涂料,涂料的机器和设备,和金属罐头。1一个障碍仍然限制了水性涂料的使用各种应用程序有时候可怜的溶剂和防潮性能的水性涂料。为了克服这些缺点,不同的添加剂,主要是基于硅树脂或石蜡。然而,可以使用这些添加剂不是普遍适用的,只有在特定的配方。此外,他们可能会导致问题后,涂层部分必须over-coated或翻新。在本文中,我们提出一个替代添加剂技术,基于氧化锌纳米颗粒分散体称为Oxylink,从而提高水性涂料的耐化学性,耐久性等溶剂,使水性涂料的广泛使用。
众所周知,分散的质量严重影响无机纳米粒子的功能和性能。2分散纳米颗粒比其他颜料分散更有趣的,因为由此产生的成分是显微镜下均质成分对光学和催化性能。分散纳米粒子使技术提供有效的氧化锌纳米颗粒添加剂,我们开始讨论与关注分散技术。
分散的技术
技术具有较高的比表面积高达几百m²/毫升(图1)。分散的技术配方中生成新的接口,和particle-matrix接口需要化学稳定。合适的稳定机制known.3胶体可以电稳定溶液的pH值可以调整相应的媒体。机制是快速和有效的。然而,许多实际的产品不提供这种自由,因此,除了使用空间和electrosteric稳定机制,或者相反,如果涉及到稳定粒子在复杂的配方。
化学表面改性
纳米粒子的化学可以比作分子化学而不是micron-size粒子的行为。4无机氧化物的表面是主要由OH-functions组成。使用分子双功能添加剂,这些组织都可以访问一个化学相互作用(图2)。合适的试剂的例子包括范围广泛的化学物质如:硅烷,硼烷,羧酸(di -、三),胺,b-diketones等螯合剂。第二个函数的分子添加剂提供了稳定的粒子在产品以及其他胺等化学反应,通过引入集团,C = C双键、酒精或环氧树脂组。表面改性剂的正确选择是至关重要的实现各自的应用程序。表面改性剂影响的等电点(IEP)、极性和反应粒子的分散的固体含量和粘度。
Chemomechanical过程
分散的技术过程中需要deagglomeration步骤。Chemomechanical处理手段进行表面改性在定义良好的机械条件下反应。我们发现使用搅拌器珠工厂有利于deagglomeration过程的一部分(图3)。因为许多参数影响搅拌珠磨机的选择,没有标准的设备,在所有情况下都可以使用。例如,产品粘度、冷却为热敏产品选项,可用性的材料磨室(定子)和转子(如陶瓷如氧化锆、氧化铝、碳化硅;188金宝搏bet官网聚合物聚氨酯、PA或PFA;钢),该产品对污染的敏感性,化学积极产品,珠大小,因此研磨介质分离以及流量需要考虑设备的最佳选择。当制造业中低于100纳米粒子大小,经常使用再循环模式,因为需求很高的能量输入的产品。对于无机氧化物,即使只有松散的凝聚,特定的能量需要克服inter-particle交互(如范德华)通常是在1到10 kWh /公斤的产品,更不要说聚合粒子或真正的研磨材料。188金宝搏bet官网
Oxylink技术
Oxylink chemomechanically合成添加剂是基于纳米氧化锌分散在水中。前一节中所说明的,过程中产生的特定参数ZnO-based添加剂配方。Oxylink粘度低固体含量的ca。40 wt. %。我们调查的影响Oxylink在各种不同的化学抵抗水分散体涂料。总的来说,1%的固体在固体添加剂引入的建议涂料配方温和的风潮。由此产生的配方稳定,没有观察到的降水。
涂料被吸引到玻璃基板使用涂层刀获得ca的湿膜厚度。100毫米(ca。4密耳)。幻灯片是干70ºC。云状物是视觉评估每个涂层系统,确保良好的分散度。只有涂料没有或低烟雾纳入本研究。
电影研究的耐化学性使用MEK double-rub测试。我们进行摩擦试验,直到电影不断摧毁。在一个额外的评估,一些涂料受到水蒸气48 h和视觉检查。
我们调查了耐溶剂性的函数Oxylink浓度在步骤1中,2和3%的固体丙烯酸涂料的固体(LS 1032浓缩胶乳,见图4)。我们发现,只有1%是高度有效的浓度增加的阻力MEK ca的双重摩擦的一个因素。3。更高的添加剂浓度导致更高的阻力,但是,相关性不是线性的。
传统上,基于硅树脂的添加剂或石蜡/聚烯烃蜡被用来提高水性涂料的耐化学性。因此,我们已制定水性涂料系统用蜡添加剂进行比较。
作者得出结论,Oxylink更广泛地适用于增加比传统有机添加剂像蜡乳液耐化学性。
蜡和无机纳米粒子分散阻止阴霾的增加在高温饱和湿度条件下。Oxylink导致配方,显示了一个完全可逆的酸雾效应,和涂层完全干燥后再明确。这个观察站在包含聚烯烃蜡涂料添加剂相比,这是不可逆转的水蒸气的影响。
作者假设无机添加剂的效果是由于nanoparticle-catalyzed交联效果。通常只是干身体,而分散添加剂似乎导致至少部分化学交联。研究shown5,机械性能如干和湿耐刮可以改善低比例的纳米氧化锌,。据推测,氧化锌催化固化过程,导致聚合物的一个密集的网络结构。因此氧化锌用于纳米级形式不仅对光学原因(减少霾在清楚涂料),还因为它提供了一个非常高的表面积。
前景
我们发现了一个大的具体工艺参数对性能的影响纳米氧化锌作为一种添加剂在水性涂料。显然,一个更好的分散度收益更好的透明度(低烟雾)。更令人吃惊的是,我们也发现一个强大的抗化学腐蚀工艺参数对效率的影响。这一发现强调了高分散技术的重要性。我们将使用大参数空间访问chemomechanical处理来进一步优化性能的纳米氧化锌在Oxylink平台。总结
我们提出了一个基于氧化锌纳米颗粒添加剂技术分散体称为Oxylink提高水性涂料的耐化学性。我们强调分散质量的重要性,对整体性能和使用chemomechanical过程产生Oxylink凝聚纳米粉末。我们研究了水性丙烯酸的添加剂配方的性能系统,发现它高效和广泛适用,特别是与石蜡相比添加剂。本文提出了在水性研讨会由南密西西比大学聚合物和高性能材料和涂层技术的南方社会,2009年,新奥尔良,洛杉矶。188金宝搏bet官网
