随着各种各样的颜料、填料和树脂粘合剂被广泛应用于多种应用,溢流和浮动仍然是涂料和油墨行业的问题。在这篇文章中,我们评估了硅酮添加剂如何在传统的好处之外使用,并演示了这些添加剂如何在二氧化钛基配方中带来额外的性能,以防止这个古老的问题。

洪水和浮动

硅酮以其表面活性和这给油墨和涂料带来的好处而闻名。这些材料的多功能结构意味着它们可以提供广泛的性能,如滑移,触觉,润湿和找188金宝搏bet官网平。这些硅树脂材料通常是低分子量和188金宝搏bet官网不反应性的,以确保它们能快速迁移到油墨或涂层表面完成其工作。

虽然硅烷是众所周知的颜料和填料分散,硅酮不是。为此,非硅树脂产品通常是有机分散剂,如聚羧酸聚合物或聚氨酯聚合物。

漂浮是发生在TiO的一种现象2以白色、粉彩和灰色为基础的配方,是由于目前的颜料和填料与有机树脂粘合剂由于不相容而在液相中相互分离而造成的。由于密度差异以及颜料和填料表面处理,这种不相容性导致颜料上升到油漆表面,导致罐内不稳定(图1)。

当油漆中的颜料和填充物不稳定时,干燥时也会在漆膜表面出现一种颜料的分离和集中。这种不均匀的颜料浓度贯穿薄膜的厚度被称为“泛洪”。这可能会导致无法显影预期的颜色(图2),或者根据胶片厚度或应用技术可能会看到颜色的差异。

硅酮颜料和填充分散剂

理论上,一种有效的防止泛洪和漂浮的颜料处理方法需要能够与颜料或填料表面相互作用,并与有机树脂粘合剂达到良好的相容性。在这里,我们回顾了硅酮结构如何影响抗水浸和抗浮性能,并演示道康宁®添加剂在低添加量下具有优异的性能。

表1显示了在溶剂型配方中评估的一系列硅酮基产品。以市面上的传统有机分散剂为基准:

•改性聚氨酯(50%活性);

•不饱和聚羧酸聚合物+聚硅氧烷共聚物(活性50%)。

浸渍和浮渍是炭黑基涂料配方中的特殊问题,因此在这里,我们将给定技术在2K聚氨酯溶剂型灰木涂料中的抗浸渍和浮渍性能作为性能示例。首先,在颜料研磨阶段,这些材料被添加到基础漆中。188金宝搏bet官网所有材料188金宝搏bet官网以0.22%的重量添加到总配方中,相当于2%的TiO2固体(表2)。

性能

制作完成后,将混合均匀的颜料倒入罐中静置30分钟。在此之后,根据颜料在表面漂浮的程度,对涂料表面进行1 - 5级评级(图3)。

采用传统的工业擦除试验来评价混合涂料的驱油性能。颜料被画在LENETA图表上,用手指摩擦。用分光光度法测定摩擦表面与非摩擦表面的色差(DE);DE值越大,水浸越严重。

如果我们首先比较不同分子量的硅胶材料的性能,我们可以清楚地看到这种性能是如何影响性能的。188金宝搏bet官网使用低分子量的表面活性添加剂,如道康宁67和57,我们看到抗驱油和抗浮性能的影响很小。加入高分子量、活性的道康宁3,我们看到了优异的抗浮和抗水浸性能。当我们考虑到道康宁3号只有10%的活性溶液时,这可能更令人印象深刻,因此,油漆中的活性硅含量比其他有机硅溶液低10倍,使其在低浓度时非常有效。

如果我们将道康宁3号的性能与市场上的有机颜料分散剂进行比较,我们还可以看到,当在配方中添加相同重量%的水平时,高分子量硅酮具有更好的抗浮和抗水浸效果。然而,我们应该注意,市场上的价格压力可能要求配方商在其配方中使用更少的颜料分散剂。因此,我们对道康宁3号在较低的剂量率下与有机溶液进行了测试(图5),发现由于其独特的化学成分,即使在非常低的剂量水平下也能保持高效率。在将剂量水平降低到原来水平的一半以下后,罐内漂浮仍然达到了较高的评价4,DE表示的浸水几乎没有变化。

Post-Addition性能

虽然在研磨阶段最有效,但道康宁3添加剂也可以后期添加,以防止浮起和浸水。为什么这很重要?在某些情况下,配方商无法控制他们使用的底漆或色漆的质量,当在局部配方时,他们可能仍然会看到漂浮或浸水。这种材料即使作为后掺剂使用,也能提高抗水浸和抗浮性能,这是目前市场上传统分散剂无法达到的特点。

为了评估这种添加后的性能,在基础漆的制备中使用了传统的有机分散剂(使用竞争者1)-这是图6所示的控制。然后将道康宁3号和竞争对手2号添加到对照基础漆中,根据总配方,仅添加0.03%的重量%。道康宁3在添加后水平如此低的情况下,也改善了浮力,减少了磨除(DE)。这种添加后的性能允许更灵活的表述。

它在理论上是如何工作的?

假设硅树脂润湿了无机颜料/填料(例如,二氧化钛)的表面,然后反应性的SiOH基团反应将其固定在表面。有机基团也存在于硅树脂主干上,然后起作用使处理过的颜料/填料与有机粘合剂相容。由于高分子量硅胶骨架提供的空间位阻和低分子间作力防止颜料絮凝,颜料/填料得以稳定。

总结

虽然硅酮可以为配方者提供许多好处,但为正确的工作选择正确的化学物质是至关重要的。道康宁3添加剂为市场提供了一种高分子量的反应性材料,可以通过防止水浸和漂浮来改善涂料的稠度。在颜料研磨中使用这种添加剂或在极低的添加水平后添加,可使配方剂获得优异的使用成本性能。

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