在本系列文章的第1部分中,我们讨论了一类新的反应性表面活性剂,非离子和阴离子,用于常规水乳液聚合物在紫外光固化涂料包含两个polymerizable根。可以使用这些新的反应性表面活性剂作为乳化剂或颜料分散剂。
我们的新反应性表面活性剂是嵌段共聚物的两个或两个以上的摩尔的烯丙基缩水甘油醚(年龄)和环氧乙烷在年龄以疏水一半结束终止。添加第二个相当于无电抗的年龄显著降低表面活性剂在涂料产品,以便增加抵抗性可能会实现。
这些新的反应性表面活性剂可能包含各种疏水物如苯乙烯化酚醚,烷基醚等tridecyl酒精,或烷基酚醚。不同水平的乙氧基化和调整大小的憎水的结果能够为每个应用程序调优结构最优性能。
这些非离子共聚物可能进一步derivatized将它们转换为阴离子表面活性剂。这些例子包括磺酸盐、磷酯和羧酸类。
以下是两个设计进一步的研究来阐明反应性表面活性剂的好处包含一个以上的活性组而不是一个单一的活性基团。为了避免差异基于活性组差异,烯丙基组是反应性表面活性剂的反应的一部分。
这些新的表面活性剂被用来准备木材甲板污渍和direct-to-metal涂料。它们的属性被涂料相比,基于与mono-functional表面活性剂乳液准备。除了学习反应性基团的数量,一些发现疏水的类型和级别的乙氧基化(亲水性大小)进行了讨论。
研究3:制定甲板染色测试
在先前的研究中,乳胶配方开发,允许特定的财产分化polymerizable表面活性剂。各种测试说明了属性的橡胶的表面活性剂。结论表明,01618人队(E-Sperse®rs - 1618)生产最疏水性乳胶。数据报告阐明,01618人队表面活性剂给予优秀的耐水最终制定甲板涂料染色。水卷边确认01618人队产生优异的疏水性与其他表面活性剂相比。
甲板染色配方的实验过程
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表1中四个乳液配方到甲板上。甲板上污点的制定过程如表2所示。成分被添加的顺序列出,在搅拌下不锈钢烧杯。进一步的油漆混合15分钟并存储在½品脱罐。油漆是用Aqua珠525使用乳液由npes - 930和1618人队为了确定蜡分散水起泡剂性能的影响作为表面活性剂的函数类型。
表面活性剂对水起泡剂类型的影响
甲板染色性能往往是通过其生产能力证明水珠子当喷洒水。乳液更疏水在自然界提供优质水的珠饰。确定的水卷边特征制定到甲板上的乳液,污渍被应用于南方黄色松木板。3克的污点被应用到一个3 x 5”区域的木头和干一夜之间(图1)。
第二天一滴水被放在每个板,上面的照片,接触角测量。结果如图2所示。
接触角测量的数值结果在表3中列出。的接触角npes - 930是最低的。这是预期的,因为表面活性剂不是绑定到乳胶和自由迁移,降低表面张力的下降。其他表面活性剂表现出明显高于接触角,01618人队最大的。Aqua的珠,npes - 930接触角显著增加,但不是在某种程度上的两个最佳表面活性剂、bc - 1025和1618,没有水珠子。这展示了出色的水卷边特征polymerizable表面活性剂可以传授乳胶。这可能允许更少的蜡助剂的配方提高耐久性。
01596人队与一个活性基团表面活性剂不执行以及01618人队,也有类似的结构,但两个活性组织,也不是以及Hitenol nonylphenol-based反应性表面活性剂。人队01596包含一个高分数无电抗自由表面活性剂比01618人队,这可能导致其较小的排斥性,和有一个更长的时间比Hitenol EO链,从而使水更敏感。
染色的气味
一个简单的气味测试进行最后的污渍。污渍是放在½品脱罐和允许坐1 h。顶部空间采样和相对评估气味。从最弱的结果如下所示:
npes - 930 > > bc - 1025 > 01596 = 01618
包含Ethox乳胶污渍表面活性剂有最低的气味。据推测,反应性表面活性剂在很大程度上反应到乳胶,因此不能挥发到顶部空间。
结论从研究3
接触角测量制定甲板上的水珠子染色显示01618年的水卷边性能比其他表面活性剂在这项研究中。据推测,其更高的功能提供了更少的无电抗表面活性剂降低表面张力。
研究4:比较双官能的Polymerizable与无电抗产品表面活性剂
第四研究的目的是开发苯乙烯丙烯酸酯乳液和涂料配方金属的应用程序允许polymerizable分化的表面活性剂和比较目前和共同non-polymerizable表面活性剂。
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中使用的表面活性剂研究人队01618 -坡(15)硫酸{苯乙烯化苯酚/ 2岁},从Ethox和E-Sperse 704 -坡(20)苯乙烯化苯酚硫酸,Ethox。
乳胶合成实验过程
乳液都是生产玻璃夹套反应器。温度是由外部循环热水器。核反应堆是配备了一个热电偶,回流冷凝器和饲料。单体是美联储通过不锈钢管地下。发起者(氧化剂和还原剂)添加乳胶的表面之上。单体和引发剂都是美联储通过FMI泵(表4)。
涂料配方的实验过程
成分被添加的顺序列出,使用高速分散器不锈钢烧杯(表5)。一个好磨。接下来,失望使用低速在同一分散剂。进一步的油漆混合15分钟并存储在½品脱罐。
结果与讨论
颗粒大小
polymerizable表面活性剂产生较小的粒径比non-polymerizable表面活性剂(表6)。较小的粒子大小也可以同higher-Tg乳液。这不是显而易见为什么会出现这种情况。注意low-Tg乳胶是富裕的单体比例比甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯,因此,更疏水。理论预测的更小的微粒有疏水性乳液作为表面活性剂表面吸收更强烈。
反应堆污染
反应堆污垢是high-Tg乳胶比low-Tg乳胶。这可能是由于小粒径获得high-Tg乳胶。反应堆污染更加严重,polymerizable表面活性剂在低收入和high-Tg乳胶。
乳液的稳定性
乳液的稳定性得到间接通过测量滤过性的固体乳胶(表7)。公式只包含polymerizable low-Tg中表面活性剂乳液(147)产生最高40-mesh滤过性的固体。这非常符合反应堆清洁水平,或缺乏。150 -网滤过性的本质上都是相同的。公式147年比146年减少泡沫剪切试验。这是预期的自由表面活性剂通常创造了更多的泡沫。
high-Tg乳液降低滤过性的固体。回忆,然而,反应堆更加犯规而low-Tg乳液。乳胶与自由表面活性剂只(148)高剪切测试失败后6分钟。测试运行10分钟。发泡乳胶最低的剪切试验公式149年,唯一的乳胶,没有免费的表面活性剂。它还通过了测试,最小的粒度。
pre-emulsions很容易形成稳定的在所有情况下。进程内的泡沫很低。所有单体很容易减少到低于150 ppm。
滤过性的固体高于什么是典型的生产;然而,它的确显示乳胶性能的差异。苯乙烯丙烯酸比其他类型更难以稳定的乳液聚合物。注意,40-mesh滤过性的固体可以包括一些反应堆墙材料。最好使用150 -网格的结果,因为这反映了与40-mesh滤过性的固体材料已经删除。
剪切稳定性测试确认polymerizable表面活性剂提高高剪切稳定性和降低发泡。剪切后汉密尔顿海滩在中速搅拌10分钟,01618人队——含有乳胶泡沫少。这是预期从自由表面活性剂有助于shear-induced泡沫。注意,149乳胶,non-polymerizable表面活性剂,失败后的剪切试验6分钟。
泡沫在震动测试并没有显示出显著的差异。147年的公式是比人稍差。注意,这里的泡沫是不同于剪切试验中的泡沫。这些泡沫大而在剪切试验是非常小的。苯乙烯丙烯酸树脂泡沫一般比其他乳液。过硫酸盐结束的泡沫是由苯乙烯混合寡聚物形成的乳液聚合过程。
乳液不表现出冻融阻力。
干膜的特点
表8显示干乳液的耐水美白的电影。自从higher-Tg乳液(148和149)不会形成薄膜在室温下,18% UCAR菲尔默IBT固体是添加到乳胶促进合并。
Polymerizable表面活性剂改善脸红阻力。这是显示在图3 low-Tg乳液。high-Tg聚合物都经过测试并显示没有脸红的3 h。high-Tg乳液,与溶剂软化,恢复其硬度。这个硬度抵抗水入口和显著减少脸红。预计脸红阻力将增长的重要性随着溶剂的涂料系统和乳液必须柔和。
表面活性剂对制定金属涂料的影响
涂料配方的结果
油漆被吸引在Leneta图表4毫升和10毫升湿最终干燥厚度分别为2和5毫升(图4)和干16 h在环境温度。油漆的电影high-Tg乳液所示,和low-Tg油漆类似电影。2毫升干膜显示成坑的乳胶制造01618人队,而5毫升的电影没有。还请注意,这些相同的油漆降低了光泽和隐藏。有可能是双作用的表面活性剂是交联乳胶制造期间,不允许溶剂到粒子的吸收,进而导致成坑和低光泽。低往往隐藏贫穷TiO的结果2分散的油漆。可能更多的疏水性polymerizable surfactant-containing乳胶TiO夺走了一些稳定的根2磨,导致絮凝和隐藏的降低。这种絮凝也占较低的光泽。
表面活性剂类型对涂层疏水性的影响
水的排除从涂层/金属衬底界面有助于控制腐蚀。这反过来又降低了分层的机会从衬底由于渗透压建立污染物的界面。图5演示了疏水性金属涂料通过检查接触角上的一滴水涂料。高接触角通常表明更多的疏水性涂料。给出了接触角在表9所示。最高的接触角与双作用的反应性表面活性剂达到01618人。
泡阻力
水泡形成,由于涂层/基体界面迁移的水。渗透压(由于水溶性物种的稀释在这个接口)构建,导致涂层起泡形成失去附着力衬底和扩张。Lower-Tg涂料更容易。自由表面活性剂的界面也会加剧这一问题。遇到这两种情况在低voc涂料以及那些包含免费的表面活性剂。图6演示了这一点。产生气泡在更大程度上的涂层包含E-Sperse 704。lower-Tg涂料也形成水泡比higher-Tg同行。这酷热的问题将成为一个更大的问题在低voc涂料由于其固有的低模量。
结论从研究4
•polymerizable表面活性剂时,乳液粒径要小一些。
•反应堆污垢与polymerizable表面活性剂更糟
•polymerizable表面活性剂生产搅拌机shear-stable产品剪切试验。
•所有的表面活性剂生产好,pre-emulsions稳定。pre-emulsions容易让(添加单体在搅拌下,加入最疏水单体)。
•Polymerizable表面活性剂在low-Tg脸红低于non-polymerizable表面活性剂乳液。据推测,这是由于改进的疏水性和更少的自由表面活性剂。
•涂料用乳液含有polymerizable表面活性剂较低光泽和贫穷的隐藏。他们也容易成坑。这可能是由于一些交联乳胶的同时减少流和合并的能力。
•涂料用乳液含有polymerizable表面活性剂改善了疏水性和低泡的倾向。
从研究总体结论1 - 4
1618人队的表现表明,添加第二个活性基团提高了乳液的疏水性与反应性表面活性剂准备。
•1618人队surfactant-based乳液似乎有很好的耐泡,支持这一理论,自由表面活性剂会导致水泡和附着力差的问题。
•反应堆反应性表面活性剂往往导致更多的污染。
•颜料与反应性表面活性剂似乎更糟糕的遮盖力和低光泽的配方。纠正这种效应进行了工作,遮盖力和光泽无电抗表面活性剂已经得到了改进。这将是未来的一项研究报告。
•苯乙烯化phenol-based反应性表面活性剂似乎比tridecyl酒精反应性表面活性剂。
•进一步研究探索这些反应性表面活性剂的性能是必要的,以便更好地理解如何保持良好的属性提供同时最小化负面因素。n
欲了解更多信息,请访问www.ethox.com。
引用
1帕默,查尔斯·f·新的乳液聚合反应性表面活性剂,第1部分,油漆和涂料行业188BET竞彩杂志,10月。2012年,38页。