¿Cuáles son las principales razones de la velocidad de secado de los recubrimientos a base de agua?
El secado rápido es el requisito más frecuente de los clientes para los recubrimientos a base de agua. Debido a la singularidad de su estructura molecular, es decir, los enlaces de hidrógeno extremadamente fuertes entre las moléculas, las características se diferencian claramente de la gran mayoría de los disolventes orgánicos. En el campo de los recubrimientos a base de agua, esta característica se concentra en el hecho de que, debido al alto calor de evaporación del agua, la velocidad de evaporación del agua es más de diez o incluso decenas de veces más lenta que la de los disolventes de recubrimiento comunes. Además, debido a la importante cantidad de vapor de agua en el aire y a las grandes variaciones estacionales, la tasa de evaporación del agua cambia en consecuencia. En el peor de los casos, si la humedad relativa del aire alcanza el 100%, la evaporación del agua se detendrá, mientras que los disolventes distintos del agua no se ven afectados por este factor.
Aunque los recubrimientos a base de agua enfrentan los desafíos técnicos descritos anteriormente, seguramente se convertirán en un actor importante en el campo de los recubrimientos debido a sus propiedades respetuosas con el medio ambiente. Gracias a los incansables esfuerzos de los trabajadores de recubrimientos a base de agua durante la última década, la tecnología de recubrimientos a base de agua se está volviendo cada vez más madura. A continuación se analizan los principales factores que afectan la velocidad de secado de los recubrimientos a base de agua y las medidas correspondientes que se pueden tomar al formularlos.
1. Selección de resina.
Como todos los recubrimientos, el rendimiento de los recubrimientos a base de agua está determinado en gran medida por la resina elegida en la formulación. La mayoría de las resinas formadoras de película a base de agua son sistemas de emulsión, cuyo mecanismo de formación de película es diferente al de los recubrimientos a base de solventes. Las resinas a base de solvente forman un sistema monofásico con el solvente y a medida que el solvente se evapora, la viscosidad del sistema aumenta hasta volverse sólido, lo cual es un proceso continuo en términos de las propiedades mecánicas del sistema. Sin embargo, cuando el volumen de partículas de la emulsión alcanza un valor crítico, el sistema cambia repentinamente de un estado a un estado sólido, lo cual es un proceso discontinuo. La manifestación completa desde el secado de la superficie hasta el rendimiento de la película de pintura depende de la tasa de evaporación del agua residual en el sistema, la interpenetración de macromoléculas en las partículas de la emulsión y la tasa de volatilización de otras moléculas orgánicas pequeñas en el sistema. Para optimizar el sistema, la resina debe seleccionarse entre los siguientes aspectos al realizar formulaciones de pintura a base de agua.
a. Contenido de sólidos: por lo general, cuanto mayor es el contenido de sólidos de la emulsión, cuanto más cerca está del valor crítico de secado de la superficie, más rápido se seca.Sin embargo, un contenido sólido demasiado elevado también puede traer una serie de desventajas. El secado rápido de la superficie acortará el intervalo de pintura y causará inconvenientes en la construcción. Las emulsiones con alto contenido de sólidos suelen tener un rendimiento reológico deficiente debido al pequeño espacio entre las partículas de resina y no son sensibles a los espesantes, lo que dificulta el ajuste del rendimiento de pulverización o pintura de la pintura.
b. Tamaño de partícula de la emulsión: cuanto más pequeñas son las partículas de la emulsión, menor es el espacio entre las partículas bajo el mismo contenido sólido, menor es el valor crítico seco de la tabla y más rápida es la velocidad de secado. Las pequeñas partículas de emulsión también aportarán otras ventajas, como buenas propiedades formadoras de película y alto brillo.
do. Temperatura de transición vítrea de la resina (Tg): En términos generales, cuanto mayor sea la Tg de la resina, mejor será el rendimiento de la película final. Sin embargo, en lo que respecta al tiempo de secado, la tendencia es básicamente opuesta. Las resinas con Tg alta generalmente necesitan agregar más aditivos formadores de película a la formulación para facilitar la interpenetración de macromoléculas entre las partículas de la emulsión y promover la calidad de la película. Estos aditivos formadores de película, sin embargo, requieren tiempo suficiente para volatilizarse del sistema y, de hecho, prolongan el tiempo desde el secado de la superficie hasta el secado completo. Entonces, en términos de este factor Tg, el tiempo de secado y el rendimiento de formación de película a menudo están en desacuerdo entre sí.
d. Estructura de fases de las partículas de la emulsión: dependiendo del proceso de preparación de la emulsión, la misma composición de monómero puede dar como resultado diferentes estructuras de fases de las partículas. La ampliamente conocida estructura núcleo-capa es un ejemplo. Aunque no es posible que todas las partículas de una emulsión formen una estructura núcleo-cubierta, esta analogía figurativa es una forma de que las personas tengan una comprensión general de las propiedades formadoras de película de una emulsión. Si las partículas tienen una Tg de cubierta baja y una Tg de núcleo alta, el sistema requiere menos aditivos formadores de película y se seca más rápido, pero la dureza de la película se verá afectada porque la fase continua es una resina de Tg baja después de la formación de la película. Por el contrario, si la Tg de la capa de las partículas es alta, se necesita una cierta cantidad de auxiliares para la formación de la película, y la velocidad de secado de la película será más lenta que la primera, pero la dureza después del secado será mayor que la primera.
mi. Tipo y cantidad de tensioactivos: las emulsiones comunes utilizan determinados tensioactivos en el proceso de fabricación. Los tensioactivos tienen un efecto aislante y protector sobre las partículas de la emulsión y tienen una gran influencia en el proceso de formación de la película donde las partículas se fusionan entre sí, especialmente en la etapa inicial, es decir, el secado de la superficie.Además, estos productos químicos únicos, que tienen cierta solubilidad tanto en fase acuosa como oleosa, disueltos en la resina actuarán en realidad como aditivos formadores de película. Los diferentes tensioactivos, debido a su diferente solubilidad en la resina, tendrán diferentes funciones como agentes formadores de película.
2. Mecanismo de curado de la resina.
El curado formador de película de resina a base de agua generalmente tiene varios niveles de mecanismo. En primer lugar, la agregación y fusión de las partículas de emulsión es el mecanismo que todo secado de superficies de emulsión seguramente experimentará. Luego, la volatilización del agua y otros aditivos formadores de película, que permite realizar plenamente las propiedades básicas de la resina termoplástica, es la segunda etapa del curado. Finalmente, ciertas emulsiones introducen un mecanismo de reticulación durante la preparación, o agentes de reticulación durante la aplicación del recubrimiento, para aumentar aún más la dureza de la película sobre la resina termoplástica. El mecanismo de reticulación en este último paso puede tener un impacto significativo en la velocidad final y el grado de curado de la película. Los mecanismos de reticulación comunes incluyen reticulación oxidativa (p. ej., reticulación de resinas alquídicas), reticulación con aditivos Micell (p. ej., algunos sistemas de emulsión autorreticulantes) y reticulación por sustitución nucleófila (p. ej., epoxi, poliuretano, etc.). Estas reacciones de reticulación se ven afectadas por la temperatura, el pH y otros factores; en la formulación se deben equilibrar los requisitos de curado del sistema y otras propiedades de la relación.
3. La cantidad y tipo de aditivos filmógenos.
Teóricamente, el disolvente de cualquier resina es un aditivo filmógeno. En la práctica, teniendo en cuenta la seguridad, el coste, la velocidad y otros factores, sólo existen una docena de aditivos formadores de película comunes, principalmente algunos alcoholes, éteres y ésteres de alto punto de ebullición. Estos aditivos formadores de película son los preferidos por diferentes ingenieros de recubrimientos a base de agua. Generalmente, sólo hay dos o tres tipos de aditivos formadores de película comúnmente utilizados por un ingeniero experimentado. La consideración principal es la distribución del reactivo entre el agua y la resina y dentro de las partículas de resina. Especialmente cuando la resina a base de agua es una resina multifásica, la selección y combinación de aditivos formadores de película es particularmente importante.
4. Entorno de construcción.
Al comienzo de este artículo, discutimos el tema del agua. Debido a las características del agua, el entorno de construcción de las pinturas a base de agua es más exigente que el de las pinturas a base de aceite, principalmente porque la temperatura y la humedad durante la construcción deben controlarse tanto como sea posible. Para formulaciones de uso general, se debe evitar la humedad alta tanto como sea posible.Si es necesario trabajar bajo alta humedad, se debe ajustar la formulación, o seleccionar una resina con rápida formación de película o aislar el sitio.
UV materias primas de recubrimiento: UV Monómero Productos de la misma serie
Respuesta rápida: Una elección práctica de formulación de recubrimiento comienza con el entorno de aplicación, luego verifica la formación de la película, la adhesión, la apariencia y la estabilidad del proceso en condiciones de producción reales.
| Politiol/Polimercaptano | ||
| Monómero DMES | Sulfuro de bis(2-mercaptoetilo) | 3570-55-6 |
| Monómero DMPT | TIOCURA DMPT | 131538-00-6 |
| Monómero PETMP | PENTAERITRITOL TETRA(3-MERCAPTOPROPIONATO) | 7575-23-7 |
| Monómero PM839 | Polioxi(metil-1,2-etanodiilo) | 72244-98-5 |
| Monómero monofuncional | ||
| Monómero HEMA | Metacrilato de 2-hidroxietilo | 868-77-9 |
| Monómero HPMA | Metacrilato de 2-hidroxipropilo | 27813-02-1 |
| Monómero THFA | Acrilato de tetrahidrofurfurilo | 2399-48-6 |
| Monómero HDCPA | Acrilato de diciclopentenilo hidrogenado | 79637-74-4 |
| Monómero DCPMA | Metacrilato de dihidrodiciclopentadienilo | 30798-39-1 |
| Monómero DCPA | Acrilato de dihidrodiciclopentadienilo | 12542-30-2 |
| Monómero DCPEMA | Metacrilato de diciclopenteniloxietilo | 68586-19-6 |
| Monómero DCPEOA | Acrilato de diciclopenteniloxietilo | 65983-31-5 |
| Monómero NP-4EA | (4) nonilfenol etoxilado | 50974-47-5 |
| LA Monómero | Acrilato de laurilo/acrilato de dodecilo | 2156-97-0 |
| Monómero THFMA | Metacrilato de tetrahidrofurfurilo | 2455-24-5 |
| Monómero de PHEA | 2-FENOXIETILACRILATE | 48145-04-6 |
| Monómero LMA | Metacrilato de laurilo | 142-90-5 |
| Monómero IDA | Acrilato de isodecilo | 1330-61-6 |
| Monómero IBOMA | Metacrilato de sobornilo | 7534-94-3 |
| Monómero IBOA | Acrilato de sobornilo | 5888-33-5 |
| EOEOEA Monómero | Acrilato de 2-(2-etoxietoxi)etilo | 7328-17-8 |
| Monómero multifuncional | ||
| Monómero DPHA | Dipentaeritritol hexaacrilato | 29570-58-9 |
| Monómero DI-TMPTA | DI(TRIMETILOLPROPANO) TETRAACRILATE | 94108-97-1 |
| Monómero de acrilamida | ||
| Monómero ACMO | 4-acriloilmorfolina | 5117-12-4 |
| Monómero difuncional | ||
| PEGDMA Monómero | Dimetacrilato de poli(etilenglicol) | 25852-47-5 |
| Monómero TPGDA | Diacrilato de tripropilenglicol | 42978-66-5 |
| Monómero TEGDMA | Dimetacrilato de trietilenglicol | 109-16-0 |
| Monómero PO2-NPGDA | Diacrilato de propoxilato de neopentilenglicol | 84170-74-1 |
| Monómero PEGDA | Diacrilato de polietilenglicol | 26570-48-9 |
| Monómero PDDA | Diacrilato de dietilenglicol ftalato | |
| Monómero NPGDA | Diacrilato de neopentilglicol | 2223-82-7 |
| Monómero HDDA | Diacrilato de hexametileno | 13048-33-4 |
| Monómero EO4-BPADA | 64401-02-1 | |
| Monómero EO10-BPADA | ETOXILADO (10) BISFENOL A DIACRILATE | 64401-02-1 |
| Monómero EGDMA | Etilenglicol dimetacrilato | 97-90-5 |
| Monómero DPGDA | Dienoato de dipropilenglicol | 57472-68-1 |
| Monómero Bis-GMA | Bisfenol A Glicidil Metacrilato | 1565-94-2 |
| Monómero trifuncional | ||
| Monómero TMPTMA | Trimetilolpropano trimetacrilato | 3290-92-4 |
| Monómero TMPTA | Triacrilato de trimetilolpropano | 15625-89-5 |
| Monómero PETA | Triacrilato de pentaeritritol | 3524-68-3 |
| Monómero GPTA (G3POTA) | GLICERILO PROPOXI TRIACRILATO | 52408-84-1 |
| Monómero EO3-TMPTA | Etriacrilato de trimetilolpropano etoxilado | 28961-43-5 |
| Monómero fotorresistente | ||
| Monómero IPAMA | Metacrilato de 2-isopropil-2-adamantilo | 297156-50-4 |
| Monómero ECPMA | Metacrilato de 1-etilciclopentilo | 266308-58-1 |
| Monómero ADAMA | 1-Metacrilato de adamantilo | 16887-36-8 |
| Monómero de metacrilato | ||
| Monómero TBAEMA | Metacrilato de 2-(terc-butilamino)etilo | 3775-90-4 |
| Monómero NBMA | Metacrilato de n-butilo | 97-88-1 |
| Monómero MEMA | Metacrilato de 2-metoxietilo | 6976-93-8 |
| Monómero i-BMA | Metacrilato de sobutilo | 97-86-9 |
| Monómero EHMA | 2-Metacrilato de etilhexilo | 688-84-6 |
| Monómero EGDMP | Etilenglicol Bis(3-mercaptopropionato) | 22504-50-3 |
| Monómero EEMA | 2-metilprop-2-enoato de 2-etoxietilo | 2370-63-0 |
| Monómero DMAEMA | N, metacrilato de M-dimetilaminoetilo | 2867-47-2 |
| DEAM Monómero | Metacrilato de dietilaminoetilo | 105-16-8 |
| Monómero CHMA | Metacrilato de ciclohexilo | 101-43-9 |
| Monómero BZMA | Metacrilato de bencilo | 2495-37-6 |
| BDDMP Monómero | Di(3-mercaptopropionato) de 1,4-butanodiol | 92140-97-1 |
| Monómero BDDMA | 1,4-butanodioldimetacrilato | 2082-81-7 |
| Monómero AMA | Metacrilato de alilo | 96-05-9 |
| Monómero AAEM | Metacrilato de acetilacetoxietilo | 21282-97-3 |
| Monómero de acrilatos | ||
| Monómero IBA | Acrilato de sobutilo | 106-63-8 |
| Monómero EMA | Emetacrilato de etilo | 97-63-2 |
| Monómero DMAEA | Acrilato de dimetilaminoetilo | 2439-35-2 |
| DEAEA Monómero | 2-(dietilamino)etilo prop-2-enoato | 2426-54-2 |
| Monómero CHA | prop-2-enoato de ciclohexilo | 3066-71-5 |
| BZA Monómero | prop-2-enoato de bencilo | 2495-35-4 |
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Cómo suelen evaluar los compradores los temas de revestimiento y pintura
En el trabajo de recubrimiento convencional, los compradores técnicos generalmente actúan más rápido cuando primero definen el objetivo de rendimiento de la película y luego revisan la reología, la compatibilidad del sustrato, los aditivos y la durabilidad a largo plazo como un solo sistema en lugar de ajustes aislados.
- Comience desde el escenario de aplicación: muebles, recubrimientos en polvo, pinturas industriales y sistemas a base de agua a menudo recompensan diferentes prioridades de formulación.
- Compruebe la calidad de la superficie y la estabilidad del proceso juntas: la nivelación, la humectación, el control de la espuma y el secado a menudo interactúan fuertemente.
- Revise la película después del curado o secado completo: la adhesión, dureza, resistencia a la intemperie y estabilidad del color generalmente deciden el resultado comercial.
- Utilice detección de aditivos específicos: Los aditivos humectantes, niveladores, antiespumantes y resistentes al desgaste funcionan mejor cuando el defecto está claramente definido.
Referencias de productos recomendados
- CHLUMICRYL HPMA: Útil cuando se necesita más soporte de polaridad y adhesión en el paquete reactivo.
- CHLUMICRYL IBOA: Una fuerte referencia de monómero de baja viscosidad cuando tanto la dureza como el buen flujo son importantes.
- CHLUMICRYL TMPTA: Un punto de referencia de monómero reactivo estándar cuando se requiere una densidad de reticulación más fuerte.
- CHLUMICRYL EO3-TMPTA: Útil cuando es necesario ajustar la viscosidad y el comportamiento de curado alrededor del paquete base.
Preguntas frecuentes para compradores y formuladores
¿Por qué un recubrimiento con buena apariencia inicial puede fallar más adelante?
Porque muchas fallas aparecen solo después del curado completo, el almacenamiento o la exposición al servicio, cuando la adhesión, la flexibilidad o la resistencia a la intemperie se convierten en el factor limitante.
¿Deben elegirse los aditivos de recubrimiento uno por uno fuera de la fórmula completa?
Por lo general, es más seguro filtrarlos dentro de la fórmula real porque la elección de la resina, los pigmentos y el resto del paquete de aditivos pueden cambiar el resultado.