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基材润湿和流动的挑战对水性涂料的配方商来说尤其成问题。1-4不仅在常见的低能基材(如塑料)上，而且在润湿高能量基材(如金属)时，创建一个封闭的、无缺陷的水性涂层是困难的，因为它可能不总是干净或没有表面污染物。润湿木材是至关重要的，因为木材需要适当地渗透到毛孔和颗粒中，而且通常含有天然油脂。

基材润湿添加剂——修饰界面张力的特殊表面活性剂——通常被用来克服这类问题。通常，它们将涂层的表面张力降低到均匀的低水平，使涂层成功地润湿基材。需要非常强的表面张力降低来实现对油性和油腻污染物的满意润湿。然而，同样的基材润湿添加剂显著降低了表面张力，往往会造成相当程度的泡沫和空气滞留。通过添加剂技术的创新发展，基于硅氧烷的多功能方法现在可以实现表面张力降低，同时提供消泡效果。

现有添加剂技术2022世界杯八强水位分析

很多不同的技术2022世界杯八强水位分析^5、6用于为涂料和油墨行业提供有效的基材润湿添加剂。如在表1，不同的属性配置文件使得不同的类或多或少适用于不同的应用程序。

其中一些添加剂提供了非常强的表面张力降低，即使在污染的基材上也能润湿基材。在较高的添加量下，它们也倾向于稳定泡沫。对于氟碳表面活性剂尤其如此，但在较小程度上也适用于硅氧烷基表面活性剂。有些有机表面活性剂几乎不起泡，甚至有轻微的消泡作用。然而，这些并不是非常有效的表面张力降低剂，当应用于非常低能量的基材或污染基材时往往会失效。

与大多数添加剂一样，使用水平至关重要。在考虑所需的表面张力降低程度时，还必须考虑低使用水平下的有效性。在低使用水平下有效的添加剂是理想的成本效益比以及成功创建无缺陷的涂层膜。

一种消泡和高表面活性基材润湿添加剂的研制

在讨论发展目标时，赢创团队认为以下标准最为重要:

•提供强大的表面张力降低，良好的基材润湿;

•在非常低的添加水平下有效;

•在大多数水性涂料中提供独特的消泡或泡沫中性效果;

•生态友好。

开发团队知道以硅氧烷为基础的表面活性剂可以提供强大的表面张力降低。研究了表面活性剂行为的文献，发现了由Fredric Menger讨论的“Gemini”结构⁸在1991年，可以在非常低的水平显示高效，并可能有助于低发泡性能。^9、10相对疏水结构的选择表明了额外的消泡性能。

因此，基于硅氧烷和Gemini技术组合的多功能添加剂的想法应运而生。这种组合可以显著降低表面张力，同时还有助于消泡和避免空气滞留。因此，赢创的“Twin”技术诞生了。

在选择潜在的原材料和最终的结构时，团队特别注意了结构的生态影响，比如水污染。开发一种对成品涂层体系VOC影响最小或没有影响的分子也很重要。

选择正确的结构

双子表面活性剂在文献中也被称为双尾或双尾表面活性剂。^7、8、10它们的特征是至少有两条疏水链，两个离子或极性基团，以及一个间隔基的存在。所述间隔体可以具有各种化学性质，例如简单烷基链、聚氧亚炔段或芳香族单元。大多数Gemini表面活性剂是对称结构，如图所示图1．

与传统的表面活性剂相比，双子座类型的表面活性剂表现出非常不同的聚集行为。这大大降低了临界胶束浓度(CMC)，提高了表面活性(可达100倍/1000倍)，使它们非常高效。^{11 - 13}根据它们的结构，它们还可以显著降低泡沫的稳定性。

通过结合不同的内部技术，赢创团队能够合成基于双硅氧烷的多功能添加2022世界杯八强水位分析剂的结构进行评估，如图所示图2．

通过改变结构参数、极性基团性质和总分子量，得到了几个表现出明显不同性能的不同物种。为了筛选，所有结构都在多种水性树脂中进行了性能测试。表2总结了所获得的各种性能。

很明显，结构D和结构E提供了完全符合团队最初标准的特定属性。选择结构D和结构E作为本实验的基础，作为进一步评价的最佳分子。

初步测试结果

将这种添加剂组的特性与现有技术进行比较，得到了令人印象深刻的数据，这些数据强调了这种新的Twin技术的特殊行为。2022世界杯八强水位分析以硅氧烷为基础的多功能添加剂D和E显示出非常低的临界胶束浓度以及所有表面活性剂中最低的静态表面张力读数(表3)．

然而，该数据仅适用于描述添加剂作为水中唯一成分时的行为。要成为涂料配方中有效的基材润湿剂，要求添加剂在其他表面活性成分(如乳化剂或分散剂)存在时表现出相同的性能。这一点尤其正确，因为一些测试的添加剂，包括双硅氧烷多功能类型，是疏水的，不均匀地溶于纯水。最终重要的是实际应用中的性能。

表面张力测量

将这两种基于硅氧烷的多功能添加剂结构的表面张力降低与其他市售的基材润湿添加剂进行比较，清楚地表明了它们的效果。如图3所示，基于硅氧烷的多功能添加剂D和E在一系列水性涂料中提供了异常强大的静态表面张力降低(通过DuNouy环法在0.2%表面活性剂的添加水平下测量)。然而，由于每种树脂和涂层系统的性能不同，因此从各种测试配方中获取数据非常重要。在所有五种涂料体系中，以硅氧烷为基础的多功能添加剂在降低静态表面张力方面都明显优于其他竞争添加剂体系。

如前所述，低添加水平的有效性对于成本效益比以及无缺陷涂层的实现都非常重要。在不同的添加水平下，极端效果变得更加明显。如图4所示，所测试的基于硅氧烷的多功能添加剂在添加量低于0.1%时已经产生了非常强的表面张力降低。多功能迪高^®Twin 4000(结构D)比多功能TEGO Twin 4100(结构E)产生略低的静态表面张力。此外，这些基于硅氧烷的多功能结构在各种应用测试和喷涂方法中提高了润湿性能。

润湿性质

对于喷涂应用，理想情况下，涂层应在低膜厚时形成封闭膜。这确保了无缺陷的薄膜，并最大限度地扩大了涂层的应用窗口。配方师可以通过使用基材润湿添加剂来实现这一结果，该添加剂确保在喷嘴处雾化良好，并且涂层液滴在击中基材表面时具有良好的润湿性。

有趣的结果，喷涂机器人应用在一个非常低的膜厚度(约。15µm干)(图5)．正如显微照片所示，TEGO Twin 4000(结构D)在非常低的薄膜厚度下创建了一个完全封闭的薄膜。值得注意的是，这种封闭薄膜是在以硅氧烷为基础的多功能添加剂的非常低的使用水平下实现的。与其他候选产品相比，该体系只使用了0.1%的这种新型添加剂结构。虽然没有显示，但基于硅氧烷的多功能添加剂TEGO Twin 4100(结构E)也具有出色的润湿性和封闭膜。

图6说明了与传统的硅氧烷相比，双结构对水性柔印油墨的优异润湿性能。

消泡性能

Tego标准搅拌试验是一种快速测试涂层发泡性能的方法。在这个测试中，用一个3厘米长的溶解刀片以3000转/分的速度搅拌50克涂层1分钟。混合后，立即将45克涂层倒入有刻度的圆筒中，并读取体积。较低的容量读数导致较少的泡沫已被夹带。使用基于丙烯酸聚氨酯乳液的水性木器涂料进行搅拌测试，产生了令人印象深刻的结果。不含任何添加剂的对照品的读数为76 mL/45 g，而含有0.1% TEGO Twin 4000(结构D)的样品的读数为46 mL/45 g (图7)．考虑到配方的密度，它几乎是无泡沫的。

如图8所示，以硅氧烷为基础的多功能添加剂TEGO Twin 4000(结构D)在低使用水平下提供了有效的泡沫预防。与之前的配方一样，这一配方也在各种涂料体系中进行了测试。该图表显示了TEGO Twin 4000对各种水性涂料发泡行为的影响，并与添加剂TEGO Twin 4100(结构E)进行了比较，TEGO Twin 4100是一种低聚经典硅氧烷表面活性剂，一种乙酰二醇衍生物和一种有机Gemini表面活性剂。

TEGO Twin 4000(结构D)在所有五种水性涂料体系中都表现良好。与图3中前面的测试类似，添加剂使用水平为0.2%。如图8所示，某些添加剂类型实际上比完全没有添加剂的对照组产生了更多的泡沫。这再次说明了需要一种多功能添加剂，它不仅能降低静态表面张力，而且还具有消泡到泡沫中性的机制。虽然硅氧烷基多功能添加剂TEGO Twin 4100(结构E)的消泡能力略弱，但在所有测试的涂料体系中，它都是泡沫中性或泡沫稳定的。

图9比较了Twin 4000(结构D)与低聚硅氧烷在聚氨酯木材涂层喷涂应用中的消泡效果。

关于发泡的另一个有趣的特性是，在含有TEGO Twin 4000或TEGO Twin 4100配方的水性涂料和油墨中可以观察到更快的泡沫分解(图10)。

图11说明了当使用TEGO Twin 4100(结构E)与乙炔二醇相比时完全润湿。

总结

TEGO Twin 4000 (D结构)显著减少了宏观和微泡沫的积聚，并加速了水性涂料和油墨中的泡沫破裂和脱泡。硅氧烷基多功能添加剂已成功推向市场。表面缺陷很少得到，而且这些缺陷只发生在一些固体含量非常低的配方中。TEGO Twin 4000(结构D)具有更大的消泡效率比TEGO Twin 4100(结构E)由于其更疏水的性质。然而，TEGO Twin 4100(结构E)具有优越的基材润湿性，同时创建消泡或泡沫中性环境。

为了评估这些添加剂，赢创强烈建议只添加这些产品，而不添加任何基材润湿添加剂和消泡剂。进一步添加消泡剂可能需要，也可能不需要。当使用这些基于硅氧烷的多功能添加剂之一时，由于该添加剂类的“二合一”特性，可以预期涂料或油墨配方中的总体添加量会减少。

在能量固化和极性溶剂型涂料中的初步测试表明，硅氧烷基多功能添加剂在这些配方中也起着两亲性表面活性剂的作用。尽管表面张力的降低显著低于水基配方，但它有助于改善基材的润湿性和流动特性。

这种创新表面活性剂的另一个优点是其良好的生态品质。该产品不含有机溶剂，因此对涂层体系的VOC贡献最小。

结论

所测试的基于硅氧烷的多功能添加剂，每一种都在一个分子中结合了非常高的表面活性，良好的底物润湿和有效的消泡。它是最有希望的水基配方，通常需要基材润湿添加剂和消泡剂。测试分离出两种独特的分子，提供了多功能的“二合一”特性。TEGO Twin 4000(结构D)提供良好的基材润湿和高消泡效率。TEGO Twin 4100提供优越的基材润湿，同时创建消泡或泡沫中性环境。

使用这种独特的专利技术，可以获得任何常规技术无法实现的性能特征。这种创新的硅氧烷多功能技术极有可能使我们能够开发出进一步具有独特性能的强大添加剂。

参考文献

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