July 24, 2023 Longchang Chemical

Quali sono i principi e le applicazioni degli agenti umettanti?

Risposta rapida: La scelta di un additivo efficace parte dall'individuazione precisa del difetto: schiuma, scarsa bagnabilità, crateri, opacità o instabilità. Il prodotto migliore è solitamente quello che risolve il problema con la maggiore compatibilità.

I. Il concetto di agente bagnante
La caratteristica fondamentale della struttura molecolare dell'agente bagnante è che un'estremità della molecola presenta un gruppo idrofilo (segmento di catena), mentre l'altra estremità presenta un gruppo idrofobo (segmento di catena) della sostanza chimica. In termini generali, ciò significa che le molecole sono rispettivamente idrofile e idrofobe.
Quando la resina è a base d'acqua, il meccanismo di bagnatura (soprattutto per le resine a base d'acqua) mi risulta essere il seguente:
Meccanismo: Quando la resina a base d'acqua viene spalmata sulla superficie del substrato, una parte dell'agente umidificante si trova nella parte inferiore del rivestimento, a contatto con la superficie da bagnare, i segmenti della catena lipofila vengono adsorbiti sulla superficie solida e i gruppi idrofili raggiungono l'acqua. Il contatto tra l'acqua e il substrato si trasforma in un contatto tra l'acqua e i gruppi idrofili dell'agente bagnante, formando una struttura a sandwich con l'agente bagnante come strato intermedio. La fase acquosa si diffonde più facilmente, in modo da raggiungere lo scopo di bagnare. Un'altra parte dell'agente bagnante esiste sulla superficie del liquido, il suo gruppo idrofilo si estende all'acqua liquida, i gruppi idrofobici esposti all'aria, la formazione di uno strato di una singola molecola, riduce la tensione superficiale del rivestimento, inducendo il rivestimento a bagnare meglio il substrato, in modo da raggiungere lo scopo della bagnatura.

In secondo luogo, quali sono le prestazioni di bagnatura dei liquidi
La prestazione di bagnatura è una misura dell'affinità delle sostanze liquide con quelle solide. Le principali forme di prestazione sono: a, nella superficie solida della bagnatura; b, nella superficie solida della diffusione; c, nella superficie solida della penetrazione.
In poche parole, le buone proprietà di bagnatura del liquido sono facili da distribuire sulla superficie solida, facili da penetrare nella superficie solida della fessura.

Terzo, l'influenza delle prestazioni di bagnatura dei liquidi del fattore intrinseco
La prestazione di bagnatura è una forma di espressione relativa, cioè e le caratteristiche del liquido e del solido stesso, la più importante delle quali è la dimensione relativa della tensione superficiale del liquido e del solido. Quanto più piccola è la tensione superficiale del liquido, tanto più grande è la tensione superficiale del solido, tanto migliore è la prestazione di bagnatura del liquido sul solido, che sarà in grado di diffondersi bene sulla superficie del solido.

Quarto, la misurazione della capacità di bagnare i liquidi
La dimensione della capacità di bagnatura del liquido può essere utilizzata per spalmare il liquido sulla superficie del solido, per misurare la formazione dell'angolo di contatto θ. Quanto più piccolo è l'angolo di contatto θ, tanto migliori sono le prestazioni di bagnatura del liquido sul solido; se θ è uguale a zero, le migliori prestazioni di bagnatura. Dove θ = 90° è un parametro importante, perché θ 90°, il liquido non può più essere bagnato spontaneamente dalla superficie del solido.
L'angolo di contatto può essere calcolato con la seguente formula: cosθ= (γs-γsl)/γl
dove:
γs è la tensione superficiale del solido.
γl è la tensione superficiale del liquido.
γsl è la tensione interfacciale tra la superficie liquida e quella solida. γsl è molto piccolo rispetto a γs e γl e può talvolta essere ignorato nei calcoli.
Oltre all'angolo di contatto θ per misurare la capacità di bagnatura, il coefficiente di diffusione può essere utilizzato anche per indicare l'entità della capacità di bagnatura. Il suo significato fisico per un certo volume di liquido può essere rappresentato dall'area di bagnatura della superficie del solido, espressa in cm2/g. Migliore è la capacità di bagnatura del liquido, maggiore è l'area di bagnatura. Il coefficiente di diffusione espresso in S, la formula è: S = γs - γsl - γl; quando S è maggiore di zero, il liquido può essere spontaneamente bagnato dalla superficie del solido.

V. Fattori che influenzano la capacità di bagnatura
1, la struttura chimica e la composizione del liquido e del solido da bagnare. Influenzano principalmente le dimensioni della tensione superficiale e influenzano la capacità di bagnatura.
2, il grado di rugosità della superficie solida. Ad esempio, θ 90°, la rugosità della superficie aumenta l'angolo di contatto diventa più grande e difficile da bagnare.
3, il grado di contaminazione delle superfici solide. L'inquinamento delle superfici solide generalmente non favorisce la bagnatura. Pertanto, il substrato deve essere decontaminato prima del rivestimento.
4, tensioattivo. L'aggiunta di tensioattivi al liquido può ridurre efficacemente la tensione superficiale e facilitare la bagnatura.
5, La temperatura ha un effetto diretto sulla tensione superficiale del materiale, che dovrebbe essere considerata nel lavoro pratico.

Sesto, l'applicazione della teoria
Dalla teoria di base di cui sopra si può concludere che la capacità del rivestimento di produrre un effetto bagnante sul substrato dipende dalla tensione superficiale del rivestimento. Quando la tensione superficiale del rivestimento è uguale o inferiore alla tensione superficiale del substrato solido, esso si diffonderà bene sulla superficie solida.
In practice, there is also a measure of the choice of wetting agent, and formulators often compare CHLUMIWE 3280 Wetting Agent e CHLUMIWE 3071 Wetting Agent when they need to reduce coating surface tension and improve substrate wetting.

VII. Tabella della tensione superficiale di sostanze comuni

materiale tensione superficiale[mN/m{dyn/cm}]
Acqua 72.2
Glicole 48.4
o-Xilene 30
Acetato di glicole etilenico monoetilico 28.7
Acetato di n-butile 25.2
Rosin 24
n-butanolo 24.6
Metil isobutil chetone 23.6
Metiletilchetone 24.6
Resina melamminica (tipo HMMM) 58
Resina epossidica (Epikote 828) 45
Polimetilacrilato di metile 41
65% Resina alchidica a base di olio di semi di soia e acidi grassi 37
Resina alchidica oil-free 47
Agente livellante Modaflow 32
Lamiera stagnata (non rivestita/rivestita) 35~45
Acciaio trattato con fosfati 40~45
Alluminio 37~45
Primer a base di resina alchidica 70
Vetro 70

 

Polimero Yc(达因/cm)
Resina urea-formaldeide 61
Cellulosa 45
Poliacrilonitrile 44
Ossido di polietilene 43
Polietilene tereftalato 43
Nylon 66 42.5
Nylon 6 42
Polisolfone 41
Polimetilmetacrilato 40
Cloruro di polivinilidene 40
Cloruro di polivinile 39
Alcool polivinilico acetale 38
Polietilene clorosolfonato 37
Acetato di polivinile 37
Alcool polivinilico 37
Polistirolo 32.8
Nylon 1010 32
Polibutadiene (cis) 32
Polietilene 31
Poliuretano 29
Cloruro di polivinile 28
Polivinilbutirrale 28
Gomma butile 27
Cloruro di polivinilidene 25
Polidimetilsilossano 24
Politrifluoroetilene 22
Gomma di silicone 22
Politetrafluoroetilene 18.5
Perfluoropropilene 16.2
Metacrilato di perfluoroottile 10.6

Una pratica lista di controllo per la scelta degli additivi umidificanti, livellanti e antischiuma

La selezione degli additivi è generalmente più efficace quando il team definisce prima il difetto e poi valuta la compatibilità, l'intervallo di dosaggio e la fase del processo. Questo approccio è spesso molto più affidabile rispetto alla scelta basata unicamente sulla famiglia chimica o su un singolo risultato di laboratorio eclatante.

  • Partite dal difetto, non dal nome dell'additivo: La perdita di bagnatura, la formazione di crateri, la microschiuma e l'instabilità spesso richiedono soluzioni diverse, anche all'interno della stessa formula.
  • Verificare la compatibilità al dosaggio previsto: Anche l'additivo più potente può rivelarsi una scelta commerciale sbagliata se restringe eccessivamente la finestra di processo.
  • Esaminare la fase di utilizzo: Alcuni prodotti sono più utili durante la macinatura, mentre altri sono più importanti durante la fase di diluizione, riempimento o applicazione finale.
  • Bilanciare la qualità della polimerizzazione o della pellicola con il controllo dei difetti: L'additivo giusto risolve il problema senza compromettere l'adesione, la lucentezza o l'aspetto.

Riferimenti prodotto consigliati

  • CHLUMIWE 3280: Un agente bagnante di riferimento altamente efficace per inchiostri, rivestimenti e per la bagnatura di substrati difficili.
  • CHLUMIWE 3071: Utile quando è necessario un supporto di bagnabilità organosilicico in un ampio campo di applicazione.
  • CHLUMIAG 3000: Una guida pratica per la regolazione del livello e la prevenzione dell’adesione nei sistemi di verniciatura UV e relativi agli inchiostri.
  • CHLUMIWE 3345: A practical wetting-and-leveling reference when broader surface control is needed.

FAQ per acquirenti e formulatori

Perché un additivo che sembra efficace in un becher a volte non funziona durante la produzione?
Poiché la sollecitazione di taglio, la temperatura, il substrato e la formula completa possono tutti influenzare il comportamento dell'additivo in condizioni di processo reali.

Bisogna sempre preferire l'additivo più aggressivo?
Di solito no. L'additivo migliore è quello che risolve il difetto reale preservando al contempo la più ampia finestra di funzionamento sicura.

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