现代有机触变胶| 2015-10-01 | PCI杂志

氢化蓖麻油是一个很好的有机触变胶或流变添加剂(RA),因为从这个蜡可获得性能优良,提供添加剂是分散的和激活在一个特定的方式。流变添加剂提供防沉效果,控制流和水准,以及在涂料下垂的程度。甘油酯的一部分在castor蜡可以取代胺功能材料屈服腊状12-hydroxy硬脂酸酰胺。这些酰胺也相当有效的流变控制剂的作用,他们补充氢化蓖麻油产量的有效castor蜡组合材料涂料配方设计师可供选择。的castor-derived 12-hydroxystearic酸一半是一种有效的流变组件,因为它可以自组装成空间首选结构,其中一些扩展在整个有效制定和陷阱溶剂和/或树脂,从而控制物料流。这样一个网络的一个例子是图1所示。

castor的精细粉末蜡必须受到溶剂润湿,de-agglomeration和高剪切分散部队在特定温度下解锁流变的好处。Castor蜡为流变添加剂有特定的处理温度要求偿付能力相关,存在于一个油漆系统。因此,最合适的选择蓖麻子制成流变添加剂对于任何给定的系统依赖于溶剂类型(s),加工温度控制和制造设备。这些参数的最优组合允许最有效水平的胶态分散体和收益率流变活跃网络。正确使用,castor-derived流变添加剂提供了触变优秀的效率(剪切稀化)粘度构建、下垂控制和颜料悬浮液。

然而,油漆时都会出现问题处理温度过高的添加剂——castor蜡完全可以溶解在这些温度升高,后来,随着系统的冷却,添加剂可以沉淀,形成半晶状的颗粒物,有时也被称为“种子。”类似的播种情况下可能发生当溶剂/温度组合太强大了。直接播种效果通常可以观察到相对迅速。一个更复杂的播种情况发生在添加剂处理不够。在这些情况下,并不是所有的蜡粉材料已经被改造成理想的流变活跃的形式,和未使用的材料仍然落后,常常忽视的涂料制造。随着时间的推移,存储,这种未使用添加剂材料可以改变溶剂的影响下,环境温度和时间,产生粒子,导致损失的研磨细度和光泽的降低。上述amide-based castor蜡衍生品主要是克服这播种的问题。一个有效的可用的产品范围,提供油漆处理器的设备控制和功能能够处理这些材料的首选方式。

anti-sag阻力和粘性构建基于蓖麻油的涂料含有合成流变添加剂可以依赖的涂料和胶粘剂用于纳入油漆工艺条件。其中的一些重要条件包括温度、搅拌时间、剪切速率和冷却进度表的生产批量。此外,原料成分涂料配方中还发现了正面或负面影响性能。例如,某些填料可以提高性能。相反,去沫剂类的特殊添加剂,分散剂、润湿剂和胺对环氧树脂固化剂有时偏离流变添加剂的性能。一些关注应在制定步骤仔细选择和优化这些成分。

实验

为了演示和评估这些影响,涂料制备实验研究模型。90%的固体产业型态2 k环氧漆是用作基础涂料体系。广义公式是表1所示。固化剂用于B部分是一个混合的phenalkamine amidoamine。溶剂对RA不一,以检查其影响性能。在某些情况下,固体的百分比提高到95%或100%的固体。RA装载油漆配方固定在1%基于总固体量体重,以可视化的差异。这可能导致凹陷不常见的阻力位在商业应用程序。一般推荐过程的RA的油漆是添加初始电荷树脂、溶剂和RA混合罐。这种混合然后pre-dispersed在15 - 20 m / s指定的时间量。 After this pre-dispersion step, fillers and dispersants are added and then the mixture is further dispersed at 15-25 m/s and at a specified batch temperature until a particular fineness of grind is achieved.

RA的油漆或密封胶性能评价与一些可能的测试方法,根据涂料的类型和特定的应用行业。这些测试可以包括Leneta anti-sag测试通道凹陷,波音公司不景气,挤压速度,胶粘剂粘度增加和rheometric剪切恢复测试。的结果将在这篇文章将主要关注Leneta anti-sag测试(ASTM D4400)。最初的绩效评估进行了24小时后涂料制造(最初的),经过七天的热加速老化在120°F(加速老化)。

的Leneta anti-sag-resistance测试使用一个切口撤军酒吧在低切方法应用涂层材料。通常,画家在现场spray-applies工业油漆表面垂直,如桥梁的外观或内部的储罐。喷雾应用程序是一个高剪切操作,可能会影响涂料的流变复苏,导致不同的结果。然而,对于工作在实验室环境中,Leneta anti-sag测试是通过执行一个测试图表上撤军是一个更快、更方便的方式来评估准备油漆的凹陷阻力比喷雾应用程序。图2显示了两个颜料的凹陷结果用不同的工业类风湿性关节炎。油漆的抗凹陷由喷雾应用程序也通过减少应用程序。这种比较的结果如图2所示。这些表明,演员工会的阻力减少的结果方法在这项研究中的应用是相似的,与一个典型的无空气喷涂应用程序关联相当不错。这给了更多的信心,lab-produced抗凹陷性能数据RAs本文中讨论的现实意义在现实世界的应用程序进程。

油漆制造商在公式中使用不同的溶剂和相当常用溶剂的混合物。变化在溶剂类型对RA是否可以有一个巨大的影响将提供所需anti-sag属性。一些RAs并不适合工作在一定的溶剂。图3显示了一个实验的结果,强调了一些溶剂的影响,结合温度95%固体环氧树脂漆配方与商用工业RA。油漆都是准备使用RA加载基于总固体量1%的水平。两种不同温度(120°和150°F)铣削的步骤被用来交叉联系与溶剂效应的影响。此外,除去溶剂完全从公式产生100%的固体环氧树脂涂层公式也包含在评估。100%固体结果可能适用于胶粘剂的应用程序。

对于这个特定的RA,结果如图3所示表明它产生最强的anti-sag性能与丁醇(BuOH)油漆溶剂在合并的温度。最初的加速老化后性能相当稳定。然而,当甲基戊酮(MAK)或油漆溶剂二甲苯,最初的松弛性能相对于BuOH大大减少。根据结果,溶剂类型和油漆加工温度对RA凹陷有强烈影响阻力和加速老化性能稳定。移除溶剂完全的100%固体涂层的抗下垂性能降低的RA油漆混合温度,他们准备。这些结果是特定于这个特定的RA,油漆和涂料配方过程。一个理想化的类风湿性关节炎是一个健壮且适用于各种各样的公式,过程和温度。

放乳后一步有几个选项,生产者可以作为最后的处理步骤。这些可能包括:(一)允许油漆与放电前搅拌降温;(B)放电的油漆混合温度升高直接进入桶或鼓;和(C)允许卸货前的油漆没有搅拌降温的坦克。模型漆实验结果证明这些效果如图4所示。方法一,卸货前冷却和搅拌油漆,导致最终固化涂料的抗下垂性能明显降低。方法B和C导致最强的凹陷抵抗,最后衡量A + B混合固化油漆。这最后的制造工艺步骤在下面进行了突出显示可以显著在考虑如何优化涂料制备过程中为了获得最大的性能从RA。当使用纯蓖麻蜡为产品,方法是推荐的方法来避免错误的身体影响,粘度是不可逆转地改变了在进一步处理。

在当前涂料制造、调整工艺条件(温度、剪切速率、时间),以适应当前可用的amide-based castor蜡的特点。首选流变添加剂允许油漆生产过程,可以节约成本,减少生产时间和精力成本(没有额外的热量需求)。

新一代的添加剂

离开castor蜡技术,organogelator添加剂已经开发出来,可以自组装成血小板,胶体或纤维材料,结构胶凝一个溶剂系统负责。独特的organogelator空间结构指导单个分子的anistropic聚合,导致超分子纤维的形成。纤维进一步相互影响和相互交织给一个相互联系的网络。因此,各种分子工程工具可用于设计新一代添加剂符合上述目标。

下一代的插图添加剂带来的许多所需的性能特征下面的示例所示。新RA注册(混合)到高固体含量的聚氨酯配方如表2所示。作为比较,三个商用工业RAs同时进行这个实验。所有RAs的RA加载水平评估是1.3%基于A + B的总固体混合颜料。颜料研磨完成30分钟9.4 m / s,这是一个相对较低的扩散速度。这个公式受益TiO的类型₂容易分散在低混合速度。没有添加到油漆混合热锅中混合。批处理温度测量在分散的最后一步是发现这low-shear-rate色散只有提高了温度的批次80 - 85°F,这是一个边际增加高于环境温度。现有的商用RAs通常需要批处理温度120 - 165°F激活RA。没有足够的RA的激活,油漆粘度和凹陷通常展品大变化抵抗衰老在升高的温度下。

Leneta anti-sag这个实验的测试结果如图5所示。这些结果表明低初始商用RAs在这个涂层系统的性能与这些moderate-shear混合条件和不添加热。似乎在加速老化,RAs激活能和产生凹陷阻力的结果,更不同于最初后生产。这么多的流变失稳具有重要意义和油漆制造商是一家主要生产问题。