关键点在色素稳定是一个有效和持久吸附pigment-anchoring群体的分散添加剂在颜料表面,而添加剂的侧链表现出杰出的兼容周围的矩阵。最小化pigment-pigment交互通过屏蔽粒子由于位阻只有通过添加剂提供高聚合物侧链的偿付能力,从而拉伸和凸向液体系统。相比之下,充分兼容性将导致盘侧链,减少色素粒子间距和絮凝。稳定色素粒子是一个先决条件实现长期稳定、mill-base低粘度、高光泽、高透明度,以及最佳的颜色强度应用涂层。
pigment-adsorbing组分散添加剂的选择与尽可能多的色素类有效交互,例如,有机颜料和无机颜料、碳黑人。由于颜料的粒径变小,同时他们的面积变得更大,设计一个合适的分散添加剂必须调整以这样一种方式,分子量高到足以提供有效避免絮凝粒子屏蔽。此外,色素锚定组需要的数量必须优化生成一个持久的和持久的颜料表面吸附层。
这项工作的目的是检查一个新概念的可行性——使用单一润湿和分散添加剂,由控制聚合技术,对于通用的应用程序,例如在水、色素稳定以及solventborne和无溶剂系统。
合成的方法
控制聚合技术(CTP)像基团转移聚合(三磷酸鸟苷)1和自由基聚合技术,原子转移自由基聚合(ATRP), 2硝酰介导聚合(NMP), 3和可逆加成断裂链转移过程(筏)4合成路线在工业生产嵌段共聚物,主要用作润湿和分散添加剂。5 - 7使用这些技术生产的支柱“嫁接”的方法接枝共聚物是不那么显而易见。通过精确裁剪骨干聚合物,使用各种(甲基)丙烯酸酯和其他不饱和单体,pigment-anchoring单位的位置和其他活性组织用于附加侧链沿着主干可以影响,侧链密度和侧链分布的均匀性控制。分子量、极性侧链的强烈影响的兼容性和产品粘度的添加剂。
积极影响是增加了聚合物链的均匀性。干扰聚合物方面的产品,不包含侧链或没有色素affinic组降低。结果更精确的结构,这样的梳状共聚物是优秀的润湿和分散添加剂为许多应用程序。
使用这种合成方法,合成无溶剂液体梳状共聚物,侧链组成的均衡比例的调整亲水和疏水半个提供通用兼容水、有机溶剂和树脂化学反应。此外,特殊离子色素锚定组连接到聚合物骨干专门与超细碳黑色,透明和半透明有机颜料。
为了测试这一普遍概念的可行性,应用程序测试是在树脂中颜料磨在solventborne系统中,在无溶剂树脂中色素磨系统;水系统和resin-free颜料磨。
这种特制的梳状共聚物的性能,在每种情况下,与基准相比,涂料行业的产品专门为solventborne发达,无溶剂或水的应用,如表1所示。
应用程序测试
树脂中颜料磨Solventborne系统
选择两个有机颜料和一个fine-particle-size炭黑和地面一起磨醛树脂,在表2中给出的参数。
有机颜料在40°C为60分钟23 m / s与玻璃珠媒体(1 - 1.2毫米直径);高颜色通道(HCC)炭黑的更大的表面积> 400 m2 / g,磨90分钟在23 m / s的温度40°C。轧机基础和玻璃珠之间的重量比在所有情况下都是1:1。下列添加剂进行了测试:
- 聚合物1:液体特制的梳状共聚物(CPT),无溶剂;
- 聚合物2:液体polyurethane-based分散剂,溶解在MPA /乙酸丁酯;
- 聚合物3:提供液体超支化聚合物,在醋酸丁酯。
在研磨阶段后,色素集中过滤和粘度测量。图1显示了mill-base粘度为三个不同的颜料。
越多产生的主要色素粒子覆盖铣削过程和稳定添加剂分子,mill-base粘度越低,因为粒子与粒子之间的相互作用,导致更高的粘度是预防。定期安排pigment-anchoring单位与fine-particle-size颜料分散剂有效互动。这将导致更多的牛顿流动行为,而色浆由不规则的结构化聚合物添加剂具有假塑性或触变流动行为。低粘度和牛顿流动非常重要,因为它给了配方设计师选择增加色素含量逐渐提高经济。在图1中,特制的梳状共聚物(聚合物1)与定位色素affinic组织显示mill-base最低粘度对所有三种色素,表明优秀的与颜料粒子的交互。聚合物2基于聚氨酯技术和长期被视为基准为溶剂型产品,树脂中色素集中,显示高粘度在低剪切率与两个有机颜料。高分子聚合物1和2可以被描述为梳状聚合物,但显然特殊离子聚合物1中色素锚定单位带来更好的与颜料比直的基本交互功能聚合物2。代表类的超支化聚合物,聚合物3,也显示较高的粘度对所有颜料相比,特制的梳状共聚物。聚合物3中的色素affinic组被一层致密的增容侧链所包围,因此他们很可能不如聚合物1的访问。
除了粘度的色素集中,放乳系统的光学特性是重要的在评估色素/添加剂的相互作用。色浆是失望到一个丙烯酸/三聚氰胺系统,倒到一个PE薄膜,flashed-off 15分钟在140°C和干了25分钟。
在图2的阴霾值三个颜料烘干系统显示。霾值越高,有效分散添加剂越少的色素稳定。由于稳定不足,会员企业存在。这些作为入射光的散射中心。散射导致的和不透明的外观。所有分散添加剂显示阴霾值低于50,表明色素稳定性好,但最好的整体表现是特制的梳状共聚物的聚合物1,携带离子pigment-adsorbing组。这部小说与添加剂,阴霾值低于10获得两个有机颜料和炭黑,指示特殊颜料/添加剂相互作用和持久稳定。
从这些实验结果,我们的结论是,聚合物1表现这两个基准树脂中色素的产品集中。
在无溶剂树脂中颜料磨系统
第二个系统是一个无溶剂紫外光固化系统进行测试。再次,特制的梳状共聚物的性能相比,三个行业标准产品对紫外光固化应用:
- 聚合物1:液体特制的梳状共聚物(CPT),无溶剂;
- 聚合物4:液体polyurethane-based分散剂、修改higher-molecular-weight版本的聚合物2,溶解在无电抗,高沸点的载体;
- 聚合物5:蜡状固体超支化聚合物,聚合物3的修改higher-molecular-weight版本,无溶剂。
研磨后色素(公关57:1和pv 19)在一个典型的紫外线配方(60分钟40°C 23 m / s与玻璃珠媒体,1 - 1.2毫米直径)按照表3,mill-base粘度测量最初存储在一个星期后50°C。
图3显示了三种不同的粘度与喹吖酮色素添加剂pv 19。所有三种分散剂制备后显示低粘度色素集中,但只有聚合物1,特制的梳状共聚物,给优秀的长期储存稳定性,保持最初的低粘度即使存储条件。色素存储集中在升高的温度下往往导致更高的粘度,reflocculation引起的颜料由于稳定不足。这一现象被认为与超支化聚合物;强大的粘度增加了存储后,表明低效色素吸附比聚合物1。
第二色素、公关57:1粘度行为中可以看到图3 b。聚合物1给了到目前为止最低的初始粘度与其他两个分散添加剂和相比,存储后,差异更加明显。特别是polyurethane-based聚合物4和5聚合物表现出显著的粘性漂移后存储,由于充分表明色素reflocculation添加剂用量,而聚合物1的添加剂浓度显示良好的粘度稳定。放乳后,集中存储的色素被混合成一个丙烯酸酯树脂,倒到PE薄膜使用紫外线照射和治愈的。的透明度获得三种不同添加剂与票面价值19如图4所示。
高阴霾值被发现与聚合物5 s.o.p添加剂浓度的30%。,显示quinadridone色素的色素稳定性不足。聚合物4给更好的透明度,然而最小可以看到薄雾分散添加剂。得到了最好的光学性质与聚合物1,导致高透明度和非常低的阴霾。离子pigment-adsorbing组结合聚合物架构显然给优秀的稳定性能与pv 19。
考虑到减少粘度和光学特性,创新,特制的梳状共聚物给上级结果与基准的产品相比,一次专门为色素稳定开发无溶剂系统。
Resin-Free颜料磨水系统
最后,聚合物1用于水运系统来验证这种添加剂的普遍性质(表4)。这两个选择有机颜料(122年公关P.G. 7)地面60分钟40°C在23 m / s玻璃珠(1 - 1.2毫米直径)直接在水,而肝癌的磨炭黑(面积高于400 m2 / g)是90分钟的温度在23 m / s 40°C。轧机基础和玻璃珠之间的重量比在所有情况下都是1:1。特制的梳状共聚物是这时间与最先进的水性丙烯酸分散剂相比,由自由基聚合。
- 聚合物1:液体特制的梳状共聚物(CPT),无溶剂;
- 聚丙烯酸聚合物6:液体梳状共聚物,提供水。
在图5中,mill-base显示三种不同粘度的颜料。两个有机颜料测试,粘度不存在很大差异,但在微小尺寸的炭黑颗粒的情况下,可以看到明显的优势与特制的梳状共聚物。这里,mill-base粘度低于标准产品的一半。随着炭黑颜料酸性表面处理、聚合物6只有可能形成范德瓦耳斯与颜料表面的疏水部分的相互作用。聚合物1另外与它的特殊离子集团有效地与acidic-treated碳黑人,导致非常低的mill-base粘度在这个颜料加载(15%)。
结果更明显当失望成为丙烯酸系统时,倒出到PE箔和干膜的透明度评估。图6显示了对各种色彩的处理获得的属性与聚合物。屹立不倒fine-particle-size炭黑出现褐色的颜色在透明的电影(~ 2%炭黑在最后涂层)。
acidic-functional聚合物6显示灰色的电影,说明不够稳定的炭黑颜料。相比之下,一个漂亮的褐色透明薄膜得到与聚合物1更有效pigment-adsorbing单位acidic-treated炭黑颜料。
此外,在水性体系中,这部小说特制的梳状共聚物基准提供优势产品,尤其是在稳定的碳黑人。
总结
已经表明,优秀的色素稳定和通用solventborne兼容性,可以获得无溶剂和水系统与单一添加剂,量身定制的聚合物骨干,侧链极性和色素亲和。
这种特制的梳状共聚物,与各自的基准涂料添加剂相比,提供低mill-base粘度对各种色彩和更好的处理属性在干电影。在其他水性和溶剂型的穿云系统,性能优越的特制的梳状共聚物可以证明进一步有机和无机颜料。产品可用在BYK要求。润湿和分散添加剂的使用基于此技术将探索在其他具有挑战性的应用程序,如UV喷墨油墨和水,以及平板显示器技术。n
引用
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这种技术被授予2012年ALTANA创新奖。
