Ringkasan:
1. Bahan pembasah dan pendispersi
2. Penghilang Busa
3. Pengental
4. Aditif pembentuk film
5. Bahan anti korosi, anti jamur dan anti ganggang
6. Bahan tambahan lainnya
1 Bahan pembasah dan pendispersi:
Pelapis berbahan dasar air menggunakan air sebagai media pelarut atau pendispersi, dan air memiliki konstanta dielektrik yang besar, sehingga pelapis berbahan dasar air terutama distabilkan oleh tolakan elektrostatik ketika lapisan ganda listrik tumpang tindih. Selain itu, dalam sistem pelapisan berbahan dasar air, seringkali terdapat polimer dan surfaktan non-ionik, yang teradsorpsi pada permukaan pengisi pigmen, membentuk penghalang sterik dan menstabilkan dispersi. Oleh karena itu, cat dan emulsi berbahan dasar air mencapai hasil yang stabil melalui aksi gabungan tolakan elektrostatis dan hambatan sterik. Kerugiannya adalah ketahanan elektrolit yang buruk, terutama untuk elektrolit yang harganya mahal.
1.1 Bahan pembasah
Bahan pembasah untuk pelapis yang mengandung air dibagi menjadi anionik dan nonionik.
Kombinasi bahan pembasah dan bahan pendispersi dapat mencapai hasil yang ideal. Jumlah bahan pembasah umumnya beberapa per seribu. Efek negatifnya adalah berbusa dan mengurangi ketahanan air pada lapisan film.
Salah satu tren perkembangan bahan pembasah adalah penggantian bahan pembasah polioksietilen alkil (benzena) fenol eter (APEO atau APE) secara bertahap, karena menyebabkan penurunan hormon pria pada tikus dan mengganggu endokrin. Polioksietilen alkil (benzena) fenol eter banyak digunakan sebagai pengemulsi selama polimerisasi emulsi.
Surfaktan kembar juga merupakan perkembangan baru. Ini adalah dua molekul amfifilik yang dihubungkan oleh spacer. Ciri yang paling menonjol dari surfaktan sel kembar adalah bahwa konsentrasi misel kritis (CMC) lebih rendah dibandingkan dengan surfaktan “sel tunggal”, diikuti dengan efisiensi yang tinggi. Seperti TEGO Twin 4000, ini adalah surfaktan siloksan sel kembar, dan memiliki sifat busa dan penghilang busa yang tidak stabil.
Air Products telah mengembangkan surfaktan Gemini. Surfaktan tradisional memiliki ekor hidrofobik dan kepala hidrofilik, namun surfaktan baru ini memiliki dua gugus hidrofilik dan dua atau tiga gugus hidrofobik, yang merupakan surfaktan multifungsi, yang dikenal sebagai asetilen glikol, produk seperti EnviroGem AD01.
1.2 Dispersan
Dispersan untuk cat lateks dibagi menjadi empat kategori: dispersan fosfat, dispersan homopolimer asam poli, dispersan kopolimer asam poli dan dispersan lainnya.
Dispersan fosfat yang paling banyak digunakan adalah polifosfat, seperti natrium heksametafosfat, natrium polifosfat (Calgon N, produk BK Giulini Chemical Company di Jerman), kalium tripolifosfat (KTPP) dan tetrapotassium pirofosfat (TKPP). Mekanisme kerjanya adalah menstabilkan tolakan elektrostatik melalui ikatan hidrogen dan adsorpsi kimia. Keuntungannya adalah dosisnya rendah, sekitar 0,1%, dan memiliki efek dispersi yang baik pada pigmen dan bahan pengisi anorganik. Namun ada juga kekurangannya: seiring dengan kenaikan nilai pH dan suhu, polifosfat mudah terhidrolisis, menyebabkan stabilitas penyimpanan jangka panjang menjadi buruk; Pelarutan yang tidak sempurna dalam medium akan mempengaruhi kilap cat lateks yang mengkilap.
Dispersan ester fosfat adalah campuran monoester, diester, sisa alkohol dan asam fosfat.
Dispersan ester fosfat menstabilkan dispersi pigmen, termasuk pigmen reaktif seperti seng oksida. Dalam formulasi cat kilap, ini meningkatkan kilap dan kebersihan. Berbeda dengan bahan aditif pembasah dan pendispersi lainnya, penambahan dispersan ester fosfat tidak mempengaruhi viskositas KU dan ICI lapisan.
Dispersan homopolimer asam poli, seperti Tamol 1254 dan Tamol 850, Tamol 850 adalah homopolimer asam metakrilat. Dispersan kopolimer asam poli, seperti Orotan 731A, yang merupakan kopolimer diisobutilena dan asam maleat. Ciri-ciri kedua jenis dispersan ini adalah menghasilkan adsorpsi atau penahan yang kuat pada permukaan pigmen dan bahan pengisi, memiliki rantai molekul yang lebih panjang untuk membentuk hambatan sterik, dan memiliki kelarutan dalam air pada ujung rantai, dan ada pula yang dilengkapi dengan tolakan elektrostatik untuk mencapai hasil yang stabil. Agar pendispersi memiliki kemampuan dispersi yang baik, berat molekul harus dikontrol dengan ketat. Jika berat molekul terlalu kecil, hambatan sterik tidak akan mencukupi; jika berat molekul terlalu besar, akan terjadi flokulasi. Untuk pendispersi poliakrilat, efek dispersi terbaik dapat dicapai jika derajat polimerisasinya 12-18.
Jenis dispersan lainnya, seperti AMP-95, memiliki nama kimia 2-amino-2-metil-1-propanol. Gugus amino teradsorpsi pada permukaan partikel anorganik, dan gugus hidroksil meluas ke air, yang berperan sebagai penstabil melalui hambatan sterik. Karena ukurannya yang kecil, hambatan steriknya terbatas. AMP-95 pada dasarnya adalah pengatur pH.
Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian tentang dispersan telah mengatasi masalah flokulasi yang disebabkan oleh berat molekul tinggi, dan perkembangan berat molekul tinggi adalah salah satu trennya. Misalnya, dispersan berbobot molekul tinggi EFKA-4580 yang dihasilkan melalui polimerisasi emulsi dikembangkan secara khusus untuk pelapis industri berbahan dasar air, cocok untuk dispersi pigmen organik dan anorganik, dan memiliki ketahanan air yang baik.
Gugus amino mempunyai afinitas yang baik terhadap banyak pigmen melalui ikatan asam-basa atau hidrogen. Dispersan kopolimer blok dengan asam aminoakrilat sebagai gugus penahan telah diperhatikan.
Dispersan dengan dimetilaminoetil metakrilat sebagai gugus penahan
Aditif pembasah dan pendispersi Tego Dispers 655 digunakan pada cat otomotif yang mengandung air tidak hanya untuk mengarahkan pigmen tetapi juga untuk mencegah bubuk aluminium bereaksi dengan air.
Karena masalah lingkungan, bahan pembasah dan pendispersi yang dapat terbiodegradasi telah dikembangkan, seperti bahan pembasah dan pendispersi sel kembar seri EnviroGem AE, yang merupakan bahan pembasah dan pendispersi dengan busa rendah.
2 penghilang busa:
Ada banyak jenis pencegah busa cat berbahan dasar air tradisional, yang umumnya dibagi menjadi tiga kategori: pencegah busa minyak mineral, pencegah busa polisiloksan, dan pencegah busa lainnya.
Penghilang busa minyak mineral biasanya digunakan, terutama pada cat lateks datar dan semi-gloss.
Pencegah busa polisiloksan memiliki tegangan permukaan yang rendah, kemampuan penghilang busa dan antibusa yang kuat, dan tidak mempengaruhi kilap, tetapi bila digunakan secara tidak tepat, akan menyebabkan cacat seperti penyusutan lapisan film dan kemampuan pelapisan ulang yang buruk.
Penghilang busa cat berbahan dasar air tradisional tidak sesuai dengan fase air untuk mencapai tujuan penghilang busa, sehingga mudah menyebabkan cacat permukaan pada film pelapis.
Dalam beberapa tahun terakhir, penghilang busa tingkat molekuler telah dikembangkan.
Agen antibusa ini merupakan polimer yang dibentuk dengan cara mencangkokkan langsung zat aktif antibusa pada zat pembawa. Rantai molekul polimer memiliki gugus hidroksil pembasah, zat aktif penghilang busa didistribusikan ke seluruh molekul, zat aktif tidak mudah beragregasi, dan kompatibilitas dengan sistem pelapisan baik. Pencegah busa tingkat molekuler tersebut mencakup minyak mineral — seri FoamStar A10, yang mengandung silikon — seri FoamStar A30, dan polimer non-silikon, non-minyak — seri FoamStar MF.
Dilaporkan juga bahwa pencegah busa tingkat molekuler ini menggunakan polimer bintang super-cangkok sebagai surfaktan yang tidak kompatibel, dan telah mencapai hasil yang baik dalam aplikasi pelapisan berbasis air. Pencegah busa tingkat molekuler Air Products yang dilaporkan oleh Stout dkk. adalah bahan pengontrol busa dan penghilang busa berbahan dasar asetilen glikol dengan kedua sifat pembasahan, seperti Surfynol MD 20 dan Surfynol DF 37.
Selain itu, untuk memenuhi kebutuhan produksi pelapis zero-VOC, tersedia pula pencegah busa bebas VOC seperti Agitan 315, Agitan E 255, dll.
3 Pengental:
Pengental ada banyak macamnya, yang saat ini umum digunakan adalah pengental selulosa eter dan turunannya, pengental alkali-swellable asosiatif (HASE) dan pengental poliuretan (HEUR).
3.1. Selulosa eter dan turunannya
Hidroksietil selulosa (HEC) pertama kali diproduksi secara industri oleh Union Carbide Company pada tahun 1932, dan memiliki sejarah lebih dari 70 tahun. Saat ini, pengental selulosa eter dan turunannya terutama meliputi hidroksietil selulosa (HEC), metil hidroksietil selulosa (MHEC), etil hidroksietil selulosa (EHEC), metil hidroksipropil Basa selulosa (MHPC), metil selulosa (MC) dan gom xanthan, dll., ini adalah pengental non-ionik, dan juga termasuk pengental fase air yang tidak terkait. Diantaranya, HEC adalah yang paling umum digunakan pada cat lateks.
Selulosa yang dimodifikasi secara hidrofobik (HMHEC) memasukkan sejumlah kecil gugus alkil hidrofobik rantai panjang pada tulang punggung hidrofilik selulosa untuk menjadi pengental asosiatif, seperti Natrosol Plus Grade 330, 331, Cellosize SG-100, Bermocoll EHM-100. Efek pengentalannya sebanding dengan pengental selulosa eter dengan berat molekul jauh lebih besar. Ini meningkatkan viskositas dan meratakan ICI, dan mengurangi tegangan permukaan, seperti tegangan permukaan HEC sekitar 67mN/m, dan tegangan permukaan HMHEC adalah 55-65mN/m.
3.2 Pengental yang dapat mengembang secara alkali
Pengental yang dapat mengembang secara alkali dibagi menjadi dua kategori: pengental yang dapat mengembang dengan alkali non-asosiatif (ASE) dan pengental yang dapat mengembang dengan alkali yang bersifat asosiatif (HASE), yang merupakan pengental anionik. ASE yang tidak terkait adalah emulsi pembengkakan alkali poliakrilat. HASE Asosiatif adalah emulsi pembengkakan alkali poliakrilat yang dimodifikasi secara hidrofobik.
3.3. Pengental poliuretan dan pengental non-poliuretan yang dimodifikasi secara hidrofobik
Pengental poliuretan, disebut sebagai HEUR, adalah polimer larut dalam air poliuretan teretoksilasi yang dimodifikasi gugus hidrofobik, yang termasuk dalam pengental asosiatif non-ionik. HEUR terdiri dari tiga bagian: gugus hidrofobik, rantai hidrofilik, dan gugus poliuretan. Gugus hidrofobik berperan dalam asosiasi dan merupakan faktor penentu pengentalan, biasanya oleil, oktadesil, dodesilfenil, nonilfenol, dll. Rantai hidrofilik dapat memberikan stabilitas kimia dan stabilitas viskositas, yang biasa digunakan adalah polieter, seperti polioksietilen dan turunannya. Rantai molekul HEUR diperpanjang oleh kelompok poliuretan, seperti IPDI, TDI dan HMDI. Ciri struktural pengental asosiatif adalah bahwa pengental tersebut diakhiri oleh gugus hidrofobik. Namun, derajat substitusi gugus hidrofobik di kedua ujung beberapa HEUR yang tersedia secara komersial lebih rendah dari 0,9, dan yang terbaik hanya 1,7. Kondisi reaksi harus dikontrol secara ketat untuk mendapatkan pengental poliuretan dengan distribusi berat molekul yang sempit dan kinerja yang stabil. Kebanyakan HEUR disintesis melalui polimerisasi bertahap, sehingga HEUR yang tersedia secara komersial umumnya merupakan campuran dengan berat molekul besar.
Richey dkk. menggunakan pengental asosiasi piren pelacak fluoresen (PAT, jumlah berat molekul rata-rata 30000, berat rata-rata berat molekul 60000) untuk menemukan bahwa pada konsentrasi 0,02% (berat), derajat agregasi misel Acrysol RM-825 dan PAT adalah sekitar 6. energi asosiasi antara pengental dan permukaan partikel lateks adalah sekitar 25 KJ/mol; luas yang ditempati oleh setiap molekul pengental PAT pada permukaan partikel lateks adalah sekitar 13 nm2, yaitu kira-kira luas yang ditempati oleh bahan pembasah Triton X-405 14 kali lipat dari 0,9 nm2. Pengental poliuretan asosiatif seperti RM-2020NPR, DSX 1550, dll.
Pengembangan pengental poliuretan asosiatif yang ramah lingkungan telah mendapat perhatian luas. Misalnya, BYK-425 adalah pengental poliuretan termodifikasi urea bebas VOC dan APEO. Rheolate 210, Borchi Gel 0434, Tego ViscoPlus 3010, 3030 dan 3060 adalah pengental poliuretan asosiatif tanpa VOC dan APEO.
Selain pengental poliuretan asosiatif linier yang dijelaskan di atas, ada juga pengental poliuretan asosiatif seperti sisir. Yang disebut pengental poliuretan asosiasi sisir berarti terdapat gugus hidrofobik liontin di tengah setiap molekul pengental. Pengental seperti SCT-200 dan SCT-275 dll.
Pengental aminoplast yang dimodifikasi secara hidrofobik (pengental aminoplast teretoksilasi yang dimodifikasi secara hidrofobik—HEAT) mengubah resin amino khusus menjadi empat gugus hidrofobik yang tertutup, tetapi reaktivitas keempat lokasi reaksi ini berbeda. Pada penambahan gugus hidrofobik normal hanya terdapat dua gugus hidrofobik yang diblok, sehingga pengental amino termodifikasi hidrofobik sintetik tidak jauh berbeda dengan HEUR seperti Optiflo H 500. Jika ditambahkan lebih banyak gugus hidrofobik misalnya sampai 8%, kondisi reaksi dapat disesuaikan untuk menghasilkan pengental amino dengan beberapa gugus hidrofobik yang diblokir. Tentu saja ini juga merupakan pengental sisir. Pengental amino termodifikasi hidrofobik ini dapat mencegah penurunan viskositas cat akibat penambahan surfaktan dan pelarut glikol dalam jumlah besar saat ditambahkan pencocokan warna. Alasannya adalah gugus hidrofobik yang kuat dapat mencegah desorpsi, dan beberapa gugus hidrofobik memiliki hubungan yang kuat. Pengental seperti Optiflo TVS.
Pengental polieter termodifikasi hidrofobik (HMPE) Performa pengental polieter termodifikasi hidrofobik serupa dengan HEUR, dan produknya meliputi Aquaflow NLS200, NLS210, dan NHS300 dari Hercules.
Mekanisme penebalannya merupakan efek dari ikatan hidrogen dan asosiasi gugus akhir. Dibandingkan dengan pengental biasa, bahan ini memiliki sifat anti-pengendapan dan anti-kendur yang lebih baik. Menurut polaritas kelompok ujung yang berbeda, pengental poliurea yang dimodifikasi dapat dibagi menjadi tiga jenis: pengental poliurea dengan polaritas rendah, pengental poliurea dengan polaritas sedang, dan pengental poliurea dengan polaritas tinggi. Dua yang pertama digunakan untuk mengentalkan pelapis berbahan dasar pelarut, sedangkan pengental poliurea dengan polaritas tinggi dapat digunakan untuk pelapis berbahan dasar pelarut dengan polaritas tinggi dan pelapis berbahan dasar air. Produk komersial pengental poliurea polaritas rendah, polaritas sedang, dan polaritas tinggi masing-masing adalah BYK-411, BYK-410 dan BYK-420.
Bubur lilin poliamida yang dimodifikasi adalah aditif reologi yang disintesis dengan memasukkan gugus hidrofilik seperti PEG ke dalam rantai molekul lilin Amida. Saat ini, beberapa merek diimpor dan terutama digunakan untuk menyesuaikan sistem tiksotropi dan meningkatkan anti-tiksotropi. Performa anti melorot.
Waktu posting: 22 November 2022