继续有重新关注水性醇酸树脂由于其化学的进步,以及增加对绿色化学的兴趣。这导致了新的水性醇酸树脂和涂料提供许多有吸引力的年长的醇酸树脂的性能特征,同时提供一些额外的福利。当然这些新树脂构成不同的配方,应用和性能的挑战,其中一些是由于不同的表面化学性质。这可能导致不同的表面润湿,流和水平特征,以及泡沫的倾向。这些特征,如果没有充分解决,导致涂层应用和性能缺陷。本文描述了选择最优消泡剂和润湿剂添加剂的使用与更新的水性醇酸树脂技术和相关的涂料配方。建议提供特定的添加剂,以及相关的性能优势。

介绍

醇酸树脂的缩聚反应的准备与多元酸、多元醇和修改石油或脂肪酸(即。天然油脂)。他们可以进一步修改和各种其他聚合物化学反应如聚氨酯、丙烯酸、有机硅和环氧酯裁缝并获得专业属性。最近,水性醇酸树脂技术扩大了与各种不同的化学和形态。(1 - 5)一个例子是水性醇酸树脂含有颗粒组成的发展核心包围一个丙烯酸外壳提供有吸引力的特性的聚合物,如长保质期,快干,良好的丙烯酸,风化和交联和特殊的高光泽。

氧化醇酸树脂固化的氧化不饱和脂肪酸醇酸酯链。这些反应与金属催化剂加速,也称为司机。这干燥反应发生在应用程序和收益率交联涂料应用。可用各种各样的化学生产和修改特殊,连同他们的氧化交联固化,导致广泛的吸引人的属性,从柔软和灵活的硬和脆。他们还具有良好的附着力,高光泽和耐化学性。引用6和7提供进一步的描述醇酸树脂及其涂料使用。

醇酸树脂可用于溶剂型或水性涂料。版本可以水可约或乳液。Water-reducible特殊在水和助溶剂中和酸可溶性组在醇酸胺(年代)。他们通常在25 - 35%固体挥发的制定>200 g / L。更新了醇酸乳液技术,醇酸树脂作为粒子分散在水中。他们可以制定在40 - 60%固体,挥发的< 120 g / L, 50岁以下的一些配方g / L。这提供极低的挥发性有机化合物的仪器,随着原材料使用“绿色”(即。188金宝搏bet官网,natural oils), also makes waterborne alkyds attractive from an environmental, health and safety standpoint.

醇酸树脂特性使其适用于内部和外部建筑涂料,尤其是木材油漆和污渍,以及工业金属底漆及面漆。水性醇酸涂料配方成分类似于大多数其他水性涂料。醇酸树脂作为成膜剂和粘结剂。选择特定的醇酸树脂化学和类型的基础上,最终用途的应用程序和所需的属性。其他典型的配方成分包括金属干燥剂(上面提到的),颜料和填料(颜色外套),co-solvent,润湿剂,消泡器、流变学修饰符和其他添加剂。

虽然在水性醇酸涂料成分类型通常是类似与其他水性树脂(如丙烯酸乳液、聚氨酯乳液、水性环氧树脂,等等),具体的类型和组合成分,混合风格和程序、应用程序和治疗是不同的。这个有着独特的应用程序和电影特征,特别是与表面化学有关,如流量、平整和泡沫。例如,水性醇酸树脂和涂料可以产生大量泡沫时激动在制造业、混合和应用过程。这个泡沫会导致各种各样的困难,可以避免与适当的选择和整合适当的抗泡和消泡剂添加剂。下面描述的工作是研究流,平整和泡沫水性醇酸树脂和涂料的特点,和确定最优去沫剂和润湿剂对水性醇酸树脂配方。

润湿的基本知识和消泡

由于水的表面张力高,水性涂料通常需要表面活性剂降低表面张力,提高润湿和涂层的水准,尤其是在低能表面,如木头、塑料、金属和污染之前涂层表面。表面活性剂降低表面张力扩散,集中注意力,并调整在一个接口等涂层/基体和涂层/空气界面。引用8 - 10讨论表面张力,衬底润湿和表面活性剂的使用更多的细节。额外的考虑是,许多coating-related流程,如涂料制造(如颜料分散),混合和应用,高速搅拌过程。

这些过程扰乱表面的表面活性剂浓度和对齐,从而导致更高的表面张力在搅拌后,也被称为动态表面张力(DST)。表面活性剂迅速扩散到界面,对齐DST和较低的表面张力低,即。期间,他们提供低表面张力和后不久,这些动态搅拌过程。他们是有效的和高效的提供良好的润湿和水准,和避免问题,如火山口、鱼眼等缺陷。双子座(双胞胎)表面活性剂已经证明了他们的效率和有效性降低表面张力在水性涂料配方和应用程序获得优越的膜的形成和性能。他们获得这种低DST由于其独特的化学结构,其中包含两个疏水性和亲水性组在一个分子,因此比典型的表面活性剂,它包含一个更高效的亲/疏水的结构。11、12

水性涂料也倾向于泡沫激动时,发生在每一个制造业、混合和应用过程。泡沫是很顽强的最后几个小时甚至几天,它会导致许多问题在涂料生产、应用,膜的形成,整个涂层的使用寿命。泡沫会降低颜料研磨效率和增加生产时间和能源需求;它还可以降低产品密度导致不完整的生产灌装容器和最终产品包装。泡沫也可以创建问题在应用程序通过减少将产品转移到衬底的效率和通过创建缺陷的干膜降低成品的防护和审美素质。

为了避免这些问题,去沫剂常用于水性涂料;他们可以是非常有效的,但他们需要精心挑选。一般来说,去沫剂通过扰乱表面活性剂“双层”气泡,气泡墙,这样泡沫不稳定可以打破和释放被困的空气。传统消泡器如硅树脂和不溶性矿物和其他有机油性消泡器,弱小的表面张力材料能够进入和蔓延的泡沫表面。188金宝搏bet官网他们取代稳定表面活性剂,在泡沫表面,形成一个不稳定的膜容易破裂,打破了泡沫和泡沫崩溃。

分子比传统消泡器去沫剂有不同的消泡机理。他们工作代替泡沫稳定表面活性剂在泡沫表面在分子水平。13分子消泡器尤其有效地控制microfoam(小泡沫< 70µm困在液体),因为他们是部分溶于水,可以去帮助de-aeration泡沫液面以下。他们还可以提供额外的动态润湿性质来制定。11日14

选择和润湿剂的性能和消泡器是复杂的进一步可能的竞争在一个公式。如前所述,传统的消泡器由一个不相容的工作机制。因此,传统的硅胶和矿物油消泡器,如果选择和整合不当,会导致表面缺陷,如火山口形成局部区域的表面张力很低,不湿,从而形成陨石坑。经验构建通常会利用更高浓度的润湿剂诱导更好、更完整的表面润湿。但许多表面活性剂产生和稳定泡沫,然后需要更多的消泡剂。这种潜在的去沫剂和润湿剂之间的竞争会导致这个艰难的周期。

有各种各样的润湿剂和消泡器,可以用在涂料配方。这两种添加剂的组合会导致一个极端的配方的可能性。这些添加剂的性能深受特定涂层化学和涂层的制备和应用。因此,选择适当的去沫剂和润湿剂的最优涂料性能至关重要而复杂,所以选择是很困难的。15这也适用于醇酸树脂和涂料。以下研究进行评估和选择去沫剂和润湿剂,将提供最优性能的水性醇酸树脂和涂料系统。

实验

树脂、配方和湿涂层属性

评估各种水性醇酸树脂的类型和化学反应,七个商业样本来自四个不同制造商。建议为这些树脂涂料配方也开始获得从他们的供应商。尽管所有的树脂进行了评估与消泡剂和润湿剂添加剂,这里描述的工作主要集中在“新居”的三个树脂从三个不同的供应商和相关的配方。虽然这些树脂被用在不同的应用程序,他们的结果是代表的观察与整个组7树脂进行了研究。这里讨论的三个树脂指定WBA-A, WBA-B WBA-C,分别。

表1列出他们的典型属性。WBA-A和WBA-B最初被评估为收到(即。,只添加消泡剂和/或润湿剂)。对于这些树脂/添加剂混合物,添加剂在慢慢合并的树脂被轻轻混合10分钟螺旋桨桨叶,创建一个小漩涡。添加剂浓度在这个阶段是53.3克树脂的0.11 g的添加剂(0.2%)。这些样本平衡过夜然后密度(泡沫)评估测量大力摇晃后树脂/手工去沫剂混合物1分钟。

后上述树脂筛选阶段,所有这三种树脂进行评估在各自的供应商提供的控制配方中列出表2- - - - - -4。每个成分配方是准备和程序提供的树脂制造商的起动公式,包括上市去沫剂和润湿剂(这些配方是被指定为“控制”)。一系列额外的配方是准备同样用其他硅胶,矿物油和分子消泡器,以及候选人润湿剂。湿法涂层性能涂料制备和平衡后的特点。

他们包括pH值,粘度发怒者(克雷布斯单位,KU),粘度老化后7天在50岁oC(老化/储存稳定性),密度和激动(泡沫)密度。与树脂/添加剂混合,搅拌密度WBA-A和WBA-B制定涂料是通过测量获得的油漆用手使劲抖后密度的泡沫密度为1分钟。WBA-C涂料使用Dispermat测量®泡沫测试样本为80克,搅拌2分钟4000 rpm。混合样品的密度测量混合后30秒(沫评估)和混合后4分钟(消泡评估)。

树脂和涂料应用,治疗和测试

最初树脂WBA-A和WBA-B评估整洁(即。,not fully formulated), with only defoamer and wetting agent additives. These mixtures were applied to Leneta 5C charts with a 3 mil drawdown bar and with a 2-inch Purdy Sprig brush, respectively. The initial applications were performed after gentle stirring of the resin/additive mixtures to ensure homogeneity, and these are noted as “Stirred”. After these applications, the mixtures were shaken vigorously by hand for 1 min, then a second set of applications were made and these are noted as “Shaken”. After setting for several days, the applied coatings were evaluated for film quality and coating defects, i.e., flow, leveling, foam, craters, fisheyes, etc. A rating system of 0 (worst) – 10 (no defects) was used to characterize the coatings. In this manner, we assessed application and applied coating characteristics of un-agitated and agitated resin/additive mixtures.

在接下来的阶段,制定涂料树脂WBA-A, B和C都准备、应用和评价。涂料准备如上所述在表2 - 4,然后应用于各种基质使用撤军酒吧和/或刷取决于要执行的特定测试。WBA-A和WBA-B涂料应用于Leneta 5 c图表和黄色的松木撤军酒吧和刷树脂/所述添加剂混合物。固化7天后,享年70岁oF的属性应用WBA-A和B涂层进行评估/以下程序:光泽使用一个猎人ProGloss光泽计(ASTM D 523),对比度使用Spectro-Glide 45/0 (ASTM D 2805),抗凹陷(ASTM D 4400),擦洗性使用Gardco D10可洗性和耐磨性测试仪(ASTM D 2186,方法B),和交叉切割胶带粘附黄松(ASTM D 3359年,方法)。

WBA-C涂料是应用于Leneta BK黑色图表和问面板S36我钢面板(SAE 1008/1010地面;ASTM A1008 D 609 2型)使用6毫升(150微米)撤军酒吧。Leneta图表进行评估的涂料涂层外观和陨石坑使用等级1(最差)到5(最好)。固化后,控制涂层的钢面板,选择消泡器(那些最有前途的消泡器和外观评估后)被放置在一个ASTM B117 5%盐雾和评估150和300小时后曝光时间。

结果与讨论

大约22消泡剂和润湿剂添加剂进行评估的水性醇酸树脂和涂料在这个研究。消泡器代表各种各样的有机硅、有机(矿物)石油和分子消泡器类型从几个供应商。润湿剂的评价通常是基于炔属化学双子表面活性剂。随着评估的进展,有机硅消泡剂,特别是两个有机硅消泡器,Surfynol®DF-58和Surfynol df - 66,显然提供了最好的结果与泡沫密度、湿和应用在所有的树脂涂层属性。Surfynol df - 75消泡器,有机油性消泡器,也表现在WBA-C底漆配方。此外,两个特殊的添加剂,Surfynol 420和Dynol™607表面活性剂提供好处的一些应用程序结合使用时,这些消泡器。下面结果关注这些添加剂提供的性能,这是代表最好的结果,相对于“控制”配方含有的添加剂配方提供的树脂供应商。

表5列出了两个最好的结果消泡器(DF-58和df - 66),以及在WBA-A控制消泡剂和消泡剂。第一个显著的差异是激动的泡沫密度的树脂(0.63 g / mL)相比,树脂/消泡器混合物~ 1.00 g / mL。这清楚地表明该树脂泡沫的内在趋势。此外,这个整洁的泡沫树脂是顽强的,持续了几个小时。事实上,所有的水性醇酸树脂评估有类似的大量泡沫倾向,这是常见的水性醇酸树脂。这个泡沫倾向归因于表面活性剂用于树脂合成、稳定泡沫如前所述。大部分,但不是全部,消泡器评估改善泡沫密度~ 1.0克/毫升(整洁unagitated树脂的密度是1.1克/毫升)。

表现最好的两个人从泡沫密度的角度来看是列于表5,DF-58和df - 66,这两个是硅树脂。表5还说明了应用评级下降和刷敷涂料后温和搅拌后,剧烈的震动。这些评级说明涂料应用于显示缺陷的倾向如泡沫,火山口,鱼眼,等等。虽然整洁WBA-A树脂与减少应用程序看上去近乎完美温柔的搅拌(评级= 10)后,刷敷的评级和动摇样本(即低很多。分别为7和2)主要是由于泡沫被困在应用涂层,这再次说明了需要消泡剂树脂体系。应用评价与控制消泡器WBA-A也差,与评级的<5,这些低评级是由于许多大型陨石坑控制造成的消泡剂。在这种情况下,控制消泡剂配方和极其不相容,当涂层应用,创造了无数的局部区域的表面张力很低,导致涂层收回并形成陨石坑在这些地区。两个最好的消泡器,特别是DF-58,有相当高的评级在所有的情况下,包括最苛刻的应用后立即剧烈震动。随后这些评价,树脂供应商评估这个消泡器木材清漆实验确定和证实良好的泡沫控制,清晰、光泽和不同的图像。

各种去沫剂和润湿剂被评估在制定涂料包含WBA-A WBA-B,如表2和图3所示。WBA-A配方是一种高光泽白色室内木质装饰涂料。WBA-B配方是一种高光泽内部/外部的面漆。结果与控制这些涂料消泡剂和表现最好的添加剂的检测是列在表6和7,分别。应该注意的是,的一个主要区别比其他水性树脂、水性醇酸树脂的特性包括乳胶,是能够获得高光泽与着色涂料、力求达到solventborne系统。因此,方法进一步提高这些光泽水平和改善润湿和外观成为一个更大的好处。

表6和7说明WBA-A df - 66和DF-58 WBA-B提供特殊光泽,与控制配方大幅增加。WBA-A配方,20o和60o光泽值增加从64年和90年在控制与df - 66 72年和94年。df - 66也提高了泡沫密度和控制从1.21克/毫升1.35 g / mL。添加D607, alkoxylated炔二醇表面活性剂,连同df - 66控制也增加光泽。尽管光泽值没有达到获得的值只有df - 66,外观与流量、平整和图像的清晰度明显提高。D607也提高了热稳定的时代,这是反映衰老和货架寿命,通过维护一个适用的粘度在50岁后7天oc . WBA-A涂料的其他属性,如pH值、对比度,凹陷的阻力,耐擦洗和附着力,可比控制消泡剂和df - 66和df - 66 / D607添加剂。

表7提供了结果WBA-B内部/外部高光泽面漆。在这个配方,使用DF-58增加20倍o和60o光泽值。20o光泽值增加从85年到95年使用DF-58消泡剂。考虑到20o为高光泽涂料光泽是一个要求很高的价值,增加的大小和(也就是这个水平。,95)是非常重要的。这是一个明显的差异化特性构建试图与低voc达成ultrahigh-gloss水性技术。还应该注意的是,这个配方VOC 39 g / L。与D607 WBA-A涂料润湿剂,添加S420,一乙氧基炔二醇润湿剂,提高光泽,从流,以及视觉外观平整和不同的图像。其他涂层特性与控制消泡器,可比DF-58和DF-58 / S420。

WBA-C是专为金属的应用程序,尤其是防腐蚀底漆在图中以控制配方表4中列出。各种替代消泡器在这个配方进行评估来评估消泡,外观(如泡沫,火山口的形成)和腐蚀保护。激动的泡沫密度和样品各种去沫剂和润湿剂范围从0.80 g / mL到1.43 g / mL, un-agitated样本是大约1.49。其中,最好的添加剂DF-58, df - 66(硅树脂)和df - 75(有机石油)。图1说明了沫(混合后30年代)和消泡(4分钟后混合)密度结果与这些添加剂,以及没有“空白”消泡剂配方,并控制消泡剂配方。DF-58, df - 66和df - 75所有提供良好的消泡和消泡密度接近或超过1.4 g / mL,而空白(无消泡器)相当低(大约0.9 g / mL),和控制消泡器<1.2克/毫升。

整个系列的WBA-C涂料应用于黑色Leneta图表来评估趋势形成陨石坑。空白、控制DF-58和df - 75所有表现良好显示连续高质量电影没有陨石坑的迹象。这些涂料被评估钢面板B117 5%盐雾。图2和图3说明了150 h和300 h为这些电池板曝光结果。在曝光时间,结果清楚显示相当大的锈空白(无消泡器)和控制消泡器,相比与DF-58和df - 75不锈。铁锈是由泡沫被困在应用涂层,产生气孔和薄的地区容易受到腐蚀性污染物攻击钢衬底。相比之下,DF-58和df - 75标本没有腐蚀的迹象由于特殊消除泡沫,从而防止缺陷和导致一个高质量的,连续的电影美学和防护的角度来看。

正如上面提到的,七个水性醇酸树脂在这项工作进行评估,提供详细的结果只有三个在本文中详细讨论。结果与其他四个树脂在本质上非常类似与WBA-A经历,B和C树脂和涂料配方。有机硅消泡器DF-58和/或提供最好的消泡剂df - 66结果大部分湿涂层和在应用程序和治疗应用的涂层。此外,润湿剂S420和D607也提供了好处,主要是更好的流动和水准。所有这些涂料导致涂料用更少的缺陷,高光泽,外观比控制同行(即好。,最初指定的添加剂)。水性醇酸树脂这些建议对于各种建筑和工业涂料的应用程序,包括内部和外部建筑引物和大衣,木材内部和外部(例如,墙板和装饰)实验和污渍。

总结

新的水性醇酸树脂提供了一个广泛的成分和性质,包括极低挥发性有机化合物的仪器(< 50 g / mL)和使用“绿色”原料,使他们有吸引力的性能和环境的角度来看。188金宝搏bet官网这些树脂适合多种应用,包括内部和外部的建筑和工业涂料。然而,他们也显示不同的表面化学特性比其他水性涂料。例如,许多这些树脂泡沫的倾向,并且没有得到有效解决,这将导致可怜的美学(例如,减少光泽,阴霾,等等)和保护(如针孔、防腐)。因此,消泡器这些树脂和涂料来满足他们所需的最佳性能。然而,并不是所有消泡器提供相同级别的消泡和涂层质量。因此,可以获得实实在在的利益利用最佳消泡器。这些涂料也可以受益于使用润湿剂改善基体润湿,流和平整,避免表面缺陷和提高整体外观,特别是在困难的表面,如木材、准备不充分的金属和以前画的表面。

七个水性醇酸树脂与各种特定的化学反应和属性进行评估与22个不同的去沫剂和润湿剂在整洁的树脂,以及发表的建议开始配方中树脂制造商。各种添加剂比较结果消泡能力以及应用涂层外观、光学和物理特性。两个特定的有机硅消泡器,Surfynol DF-58和df - 66表面活性剂,始终提供了显著的改进配方。特别是,这些消泡器增加光泽和外观的高光泽建筑装饰涂料,以及高光泽内部/外部的面漆。光泽值(20o)增加8到10单位,在一个案例中95和60o4 - 6单元光泽,100。这些光泽值显示媲美传统高光泽solventborne涂料。双子表面活性剂润湿剂Dynol 607年和420年Surfynol表面活性剂增加光泽和整体外观通过改进流程和应用涂层的水准。

水性醇酸金属防腐蚀底漆配方,Surfynol DF-58和df - 75消泡器提供更好的消泡而导致更好的涂料(即。,没有坑或其他缺陷)。他们提供了更多的戏剧性改善腐蚀保护显示在盐雾曝光。这是通过消除或最小化涂层缺陷如陨石坑和泡沫,从而提高涂层质量和保护钢基体免受腐蚀污染物。

这项工作表明微分属性提供了最佳消泡剂和润湿剂添加剂和由此产生的审美和改善涂料提供的保护特性。特别是新的树脂技术,如水性醇酸树脂和涂料。

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