¿Cuáles son los principios y aplicaciones de los agentes humectantes?
Respuesta rápida: Una decisión práctica sobre aditivos comienza con el defecto exacto: espuma, mala humectación, cráteres, neblina o inestabilidad. El mejor producto suele ser el que soluciona ese defecto con la ventana de compatibilidad más segura.
I. El concepto de agente humectante
La característica básica de la estructura molecular del agente humectante es que un extremo de la molécula tiene un grupo hidrófilo (segmento de cadena), el otro extremo tiene un grupo hidrófobo (segmento de cadena) de la sustancia química. En términos generales, esto significa que las moléculas son hidrófilas e hidrófobas, respectivamente.
Cuando la resina es una resina a base de agua, entiendo el mecanismo de humectación (principalmente para resinas a base de agua) de la siguiente manera:
Mecanismo: cuando la resina a base de agua se recubre sobre la superficie del sustrato, una parte del agente humectante está en la parte inferior del recubrimiento, que está en contacto con la superficie a humedecer, los segmentos de la cadena lipófila se adsorben en la superficie sólida y los grupos hidrófilos llegan al agua. El contacto entre el agua y el sustrato se convierte en un contacto entre el agua y los grupos hidrófilos del agente humectante, formando una estructura tipo sándwich con el agente humectante como capa intermedia. Haga que la fase acuosa sea más fácil de esparcir, para lograr el propósito de humedecer. Otra parte del agente humectante existe en la superficie del líquido, su grupo hidrófilo se extiende al agua líquida, los grupos hidrófobos expuestos al aire, la formación de una capa de una sola molécula, reduce la tensión superficial del recubrimiento, lo que hace que el recubrimiento humedezca mejor el sustrato, para lograr el propósito de humedecer.
En segundo lugar, ¿cuál es el rendimiento de humectación del líquido?
El rendimiento de humectación es una medida de la afinidad de las sustancias líquidas por las sustancias sólidas. Las principales formas de actuación son: a, la superficie sólida del humectante; b, en la superficie sólida de la extensión; c, en la superficie sólida de la penetración.
En pocas palabras, las buenas propiedades humectantes del líquido son fáciles de esparcir sobre la superficie sólida y fáciles de penetrar en la superficie sólida del espacio.
En tercer lugar, la influencia del rendimiento de humectación del líquido del factor intrínseco
El rendimiento de humectación es una forma relativa de expresión, es decir, las características del líquido y del sólido en sí, la más importante de las cuales es el tamaño relativo de la tensión superficial del líquido y del sólido.Cuanto menor sea la tensión superficial del líquido, mayor será la tensión superficial del sólido, mejor será el rendimiento de humectación del líquido sobre el sólido y el líquido podrá extenderse bien sobre la superficie sólida.
Cuarto, medición de la capacidad de humectación del líquido
El tamaño de la capacidad de humectación del líquido se puede utilizar para esparcir el líquido sobre la superficie sólida, midiendo la formación del ángulo de contacto θ. Cuanto menor sea el ángulo de contacto θ, mejor será el rendimiento de humectación del líquido sobre el sólido, θ es igual a cero, el mejor rendimiento de humectación. Donde θ = 90° es un parámetro importante, porque θ < 90°, el líquido puede esparcirse espontáneamente en la superficie sólida humectándose; y θ > 90°, el líquido ya no puede humedecerse por difusión espontánea en la superficie sólida.
El ángulo de contacto se puede calcular mediante la siguiente fórmula: cosθ= (γs-γsl)/γl
donde:
γs es la tensión superficial del sólido.
γl es la tensión superficial del líquido.
γsl es la tensión interfacial entre las superficies líquida y sólida. γsl es muy pequeño en relación con γs y γl y, a veces, puede ignorarse en los cálculos.
Además del ángulo de contacto θ para medir el rendimiento de humectación, el coeficiente de dispersión también se puede utilizar para indicar el tamaño de la capacidad de humectación. Su importancia física para un cierto volumen de líquido puede estar en el área de humectación de la superficie sólida, expresada en cm2/g. Cuanto mejor sea el rendimiento de humectación del líquido, mayor será el área de humectación. Coeficiente de dispersión expresado en S, la fórmula es: S = γs – γsl – γl; cuando S es mayor que cero, el líquido puede mojarse espontáneamente en la superficie sólida.
V. Factores que afectan la capacidad de humectación
1, la estructura química y composición del líquido y del sólido que se humedece. Afecta principalmente el tamaño de la tensión superficial y afecta la capacidad de humectación.
2, el grado de rugosidad de la superficie sólida. Por ejemplo, θ <90 °, la rugosidad de la superficie aumentará, el ángulo de contacto reducirá el rendimiento de humectación; θ> 90 °, la rugosidad de la superficie aumenta, el ángulo de contacto se vuelve más grande y difícil de mojar.
3, el grado de contaminación de las superficies sólidas. La contaminación de superficies sólidas generalmente no favorece la humectación. Por lo tanto, el sustrato debe descontaminarse antes de recubrirlo.
4, tensioactivo. Agregar tensioactivos al líquido puede reducir eficazmente la tensión superficial y facilitar la humectación.
5. La temperatura tiene un efecto directo sobre la tensión superficial del material, lo que debe considerarse en el trabajo práctico.
Sexto, la aplicación de la teoría
De la teoría básica anterior se puede concluir que si el recubrimiento puede producir un efecto humectante sobre el sustrato depende de la tensión superficial del recubrimiento.Cuando la tensión superficial del recubrimiento es igual o menor que la tensión superficial del sustrato sólido, se extenderá bien sobre la superficie sólida.
En la práctica, también existe una medida de la elección del agente humectante, y los formuladores a menudo comparan el agente humectante CHLUMIWE 3280 y el agente humectante CHLUMIWE 3071 cuando necesitan reducir la tensión superficial del recubrimiento y mejorar la humectación del sustrato.
VII. Tabla de tensión superficial de sustancias comunes
| material | tensión superficial[mN/m{dyn/cm}] |
| Agua | 72.2 |
| Glicol | 48.4 |
| o-Xileno | 30 |
| Eacetato de éter monoetílico de etilenoglicol | 28.7 |
| acetato de n-butilo | 25.2 |
| Colofonia | 24 |
| n-Butanol | 24.6 |
| Metilisobutilcetona | 23.6 |
| Metiletilcetona | 24.6 |
| Resina de melamina (tipo HMMM) | 58 |
| Esina epoxi (Epikote 828) | 45 |
| Acrilato de metilo polimetilo | 41 |
| Resina alquídica de ácido graso de aceite de soja al 65% | 37 |
| Oresina alquídica sin aceite | 47 |
| Agente nivelador Modaflow | 32 |
| Hojalata (sin recubrir/recubierto) | 35~45 |
| Acero tratado con fosfato | 40~45 |
| Aluminio | 37~45 |
| Imprimación de resina alquídica | 70 |
| Vidrio | 70 |
| Polímero | Yc(达因/cm) |
| Uresina de rea-formaldehído | 61 |
| Celulosa | 45 |
| Poliacrilonitrilo | 44 |
| Óxido de polietileno | 43 |
| Tereftalato de polietileno | 43 |
| Nailon 66 | 42.5 |
| Nailon 6 | 42 |
| Polisulfona | 41 |
| Polimetilmetacrilato | 40 |
| Cloruro de polivinilideno | 40 |
| Cloruro de polivinilo | 39 |
| Alcohol polivinílico acetal | 38 |
| Polietileno clorosulfonado | 37 |
| Acetato de polivinilo | 37 |
| Alcohol polivinílico | 37 |
| Poliestireno | 32.8 |
| Nailon 1010 | 32 |
| Polibutadieno(cis) | 32 |
| Polietileno | 31 |
| Poliuretano | 29 |
| Cloruro de polivinilo | 28 |
| Polivinilbutiral | 28 |
| Caucho butílico | 27 |
| Cloruro de polivinilideno | 25 |
| Polidimetilsiloxano | 24 |
| Politrifluoroetileno | 22 |
| Caucho de silicona | 22 |
| Politetrafluoroetileno | 18.5 |
| Perfluoropropileno | 16.2 |
| Metacrilato de perfluorooctilo | 10.6 |
A lista de verificación práctica de selección de aditivos humectantes, niveladores y antiespumantes
La selección de aditivos suele ser más efectiva cuando el equipo define primero el defecto y luego analiza la compatibilidad, el rango de dosificación y la etapa del proceso. Esto suele ser mucho más confiable que elegir solo por familia química o por un único resultado de laboratorio espectacular.
- Comience por el defecto, no por el nombre del aditivo: la pérdida de humectación, los cráteres, la microespuma y la inestabilidad a menudo necesitan diferentes soluciones incluso dentro de la misma fórmula.
- Compruebe la compatibilidad con la dosis prevista:, el aditivo más fuerte, aún puede ser una elección comercial equivocada si reduce demasiado la ventana del proceso.
- Revise la etapa de uso: algunos productos son más útiles durante la molienda, mientras que otros son más importantes durante el descenso, el llenado o la aplicación final.
- Equilibre la calidad del curado o de la película con control de defectos: el aditivo adecuado soluciona el problema sin sacrificar la adhesión, el brillo o la apariencia.
Referencias de productos recomendados
- CHLUMIWE 3280: Una fuerte referencia de agente humectante para tintas, recubrimientos y sustratos difíciles de humedecer.
- CHLUMIWE 3071: Útil cuando se necesita soporte humectante de organosilicona en una pantalla de aplicación amplia.
- CHLUMIAG 3000: Una referencia práctica de nivelación y antiadherente en recubrimientos UV y sistemas relacionados con tintas.
- CHLUMIWE 3345: Una referencia práctica de humectación y nivelación cuando se necesita un control de superficie más amplio.
Preguntas frecuentes para compradores y formuladores
¿Por qué un aditivo que parece poderoso en un vaso de precipitados a veces falla en la producción?
Porque el corte, la temperatura, el sustrato y la fórmula completa pueden cambiar la forma en que se desempeña el aditivo en condiciones reales de proceso.
¿Se debe preferir siempre el aditivo más agresivo?
Normalmente no. El mejor aditivo es aquel que soluciona el defecto real conservando al mismo tiempo la ventana de funcionamiento segura más amplia.