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Korean O agente nivelador é um aditivo de revestimento comumente utilizado, que pode promover a formação de um filme de revestimento liso e uniforme durante o processo de secagem e formação de filme. Existem muitos tipos de agentes niveladores, e os tipos utilizados em diferentes revestimentos também variam.
Este artigo descreverá os conteúdos dos agentes de nivelamento:
Quais fatores afetarão as propriedades do aditivo de nivelamento？
Existem muitos fatores que afetam o nivelamento de revestimentos, como gradiente de volatilidade do solvente e solubilidade, tensão superficial do revestimento, espessura do filme úmido e gradiente de tensão superficial, reologia do revestimento, sensibilidade à corrente de ar, processo de construção e ambiente, etc. O fator mais importante é a superfície do revestimento. Tensão, o gradiente de tensão superficial produzido pelo filme úmido durante a formação do filme e a capacidade de homogeneização da tensão superficial da camada superficial do filme úmido. Para melhorar o nivelamento dos revestimentos, é necessário considerar o ajuste da formulação e a adição de aditivos adequados, para que os revestimentos tenham tensão superficial adequada e capacidade de uma forte redução da tensão superficial.
Quais são os problemas comuns durante a aplicação de revestimento？
Os defeitos superficiais comuns na secagem e formação do filme do revestimento são crateras de retração, casca de laranja, marcas de pincel, marcas de rolo, escorrimento e assim por diante.
Após a aplicação do revestimento, há um processo de fluxo e secagem para formação do filme, e então um filme de revestimento liso e uniforme é gradualmente formado. Se o revestimento filme pode atingir características lisas é chamado de nivelamento. Cratera de retração é um dos defeitos característicos dos revestimentos no processo de nivelamento e formação do filme. No processo de construção real, devido ao mau nivelamento, aparecem marcas de pincel durante a escovação, marcas de rolo durante a rolagem, casca de laranja durante a pulverização e cavidades de retração, furos, escorrimento e outros defeitos superficiais são acompanhados durante o processo de secagem. Conhecido como mau nivelamento, a ocorrência desses fenômenos reduz as funções decorativas e protetoras dos revestimentos.
O que sãocrateras de retração?
Cratera de retração refere-se às depressões pequenas e irregulares em forma de tigela formadas no filme de revestimento, que fazem o filme de revestimento perder sua suavidade. Muitas vezes é centrada em uma gota ou um pequeno pedaço de impurezas, e uma borda anelar é formada ao redor dela. Do ponto de vista do nivelamento, é uma irregularidade especial de “ponto”, que é gerada na superfície do filme de revestimento. Sua forma pode ser dividida em plana, cratera, ponto, fundo, fórmula de bolha, etc.
Agentes de nivelamento antiencolhimento comumente usados
1. Agentes de nivelamento à base de solvente
Os agentes niveladores à base de solvente são principalmente misturas de solventes de alto ponto de ebulição.
Pode melhorar o nivelamento apenas adicionando solvente para reduzir a viscosidade, o que reduzirá os sólidos da tinta e causará problemas como escorrimento. Ou manter o teor de solvente, apenas adicionar solvente de alto ponto de ebulição para ajustar a velocidade de volatilização para melhorar o nivelamento, e o tempo de secagem também é prolongado correspondentemente. Portanto, ambas as opções não são ideais.
Apenas a adição de uma mistura de solventes de alto ponto de ebulição que exibe várias propriedades incrementais (índice de volatilidade, curva de destilação, poder solvente) é adequada. Os principais componentes do agente nivelador são vários solventes mistos com alto ponto de ebulição, que possuem boa solubilidade e também são bons agentes umectantes para pigmentos. As tintas de cura à temperatura ambiente causam marcas de pincel devido à volatilização muito rápida do solvente, a viscosidade da tinta aumenta muito rapidamente e dificulta o fluxo, e a volatilização do solvente leva a cavidades de contração causadas pela baixa solubilidade do material de base, ou marcas de ebulição e bolhas em tintas de estufa. Portanto, o uso de tais aditivos é muito eficaz. Além disso, o uso de um nivelador de alto ponto de ebulição para ajustar a velocidade de volatilização também pode superar os males do embranquecimento.
2. Resinas de cadeia longa
Resinas de cadeia longa com compatibilidade restrita são comumente usadas, como ácido poliacrílico e butil celulose vinílica.
Elas possuem baixa tensão superficial, o que pode reduzir a tensão superficial entre a tinta e o substrato e melhorar a molhabilidade da tinta ao substrato, excluir as moléculas de gás adsorvidas na superfície do sólido revestido, impedir que as moléculas de gás adsorvidas sejam excluídas tarde demais e formem cavidades, furos de contração, casca de laranja e outros defeitos na superfície do filme de tinta curado; além disso, não são totalmente compatíveis com a resina e podem migrar rapidamente para a superfície para formar uma camada molecular única para garantir a superfície. Além disso, não são completamente misturadas com a resina e podem migrar rapidamente para a superfície para formar uma camada molecular única para garantir que a tensão superficial seja homogênea, aumentando o efeito anticratera, melhorando assim a suavidade da superfície do filme. O nivelador de poliacrilato pode ser dividido em poliacrilato puro, poliacrilato modificado (ou combinado com silicone), resina alquídica acrílica, etc., o nivelador de poliacrilato puro com resina epóxi comum, poliéster, etc. A compatibilidade do nivelador de poliacrilato puro com resina epóxi comum, resina de poliéster ou poliuretano e outras resinas de tinta é muito pobre, a aplicação formará um filme de tinta nebuloso. Para melhorar a compatibilidade, copolímeros com melhor compatibilidade são geralmente usados.
3. Resinas de silicone de cadeia longa
Resinas de silicone de cadeia longa comumente usadas com compatibilidade limitada incluem Polidimetilsiloxano, Polimetilfenilsiloxano, Polissiloxano modificado organicamente, e similares.
Essas substâncias podem melhorar a molhabilidade do substrato e controlar o fluxo superficial, o que pode melhorar o efeito de nivelamento. Quando o solvente evapora, a resina de silicone forma uma camada monomolecular na superfície do filme de tinta para melhorar o brilho do filme de tinta. Polissiloxanos modificados podem ser ainda divididos em silicones modificados com poliéter, silicones modificados com poliéster e silicones reativos. A introdução de grupos orgânicos ajuda a melhorar a compatibilidade dos polissiloxanos e resinas de tinta sem incompatibilidade e efeitos colaterais, mesmo que a concentração seja aumentada. O polissiloxano modificado pode reduzir a tensão interfacial entre a tinta e o substrato, melhorar a molhabilidade ao substrato, melhorar a adesão, prevenir blooming, casca de laranja, reduzir cavidades de contração, furos de agulha e outras doenças superficiais do filme de tinta.
Surfactantes à base de flúor, cujos principais componentes são poliolefinas polifluoradas, possuem boa compatibilidade e atividade superficial com muitas resinas e solventes. Ajuda a melhorar a molhabilidade, agentes dispersantes e nivelamento, e também pode ajustar a taxa de evaporação do solvente em tintas à base de solvente.
Por que usar agentes de nivelamento em formulações de tintas?
A principal função da tinta é decorar e proteger. Se ocorrerem defeitos de fluxo e nivelamento, eles não apenas afetam a aparência, mas também prejudicam a função protetora. A formação de furos de contração pode levar a espessura inadequada do filme e furos de agulha podem levar à descontinuidade, o que pode reduzir as propriedades protetoras do filme de tinta.
No processo de construção e formação de filme, algumas mudanças físicas e químicas ocorrerão, essas mudanças e a natureza da própria tinta afetarão significativamente o fluxo e o nivelamento da tinta.
Após a aplicação da tinta, novas interfaces aparecerão, tipicamente a interface líquido/sólido entre a tinta e o substrato e a interface líquido/ar entre a tinta e o ar. Suponha que a tensão interfacial na interface líquido/sólido entre a tinta e o substrato seja maior que a tensão superficial crítica do substrato. Nesse caso, a tinta não será capaz de se espalhar no substrato e naturalmente produzirá defeitos de nivelamento, como olhos de peixe e contração.
A evaporação dos solventes durante o processo de secagem leva a diferenças de temperatura, densidade e tensão superficial entre a superfície e o interior do filme de tinta, o que, por sua vez, leva a movimentos turbulentos dentro do filme, resultando no chamado vórtice de Benard, que pode causar casca de laranja. Eles podem levar à formação de bolhas e florescimento, e a filigranas em superfícies verticais.
Partículas insolúveis são às vezes produzidas durante a secagem do filme de tinta, o que pode levar à formação de gradientes de tensão superficial, resultando frequentemente na formação de encolhimento no filme de tinta. Por exemplo, em sistemas de cura por reticulação, onde a formulação contém mais de uma resina, partículas insolúveis podem ser formadas a partir de resinas menos solúveis à medida que o solvente evapora durante o processo de secagem. Além disso, em formulações contendo surfactantes, se o surfactante for incompatível com o sistema, ou se sua concentração mudar à medida que o solvente evapora durante a secagem, levando a mudanças na solubilidade e à formação de gotículas incompatíveis, uma diferença de tensão superficial também pode se formar. Tudo isso pode levar à criação de furos de encolhimento.
A presença de contaminantes externos durante o processo de construção e formação de filme de um revestimento também pode levar a defeitos de nivelamento, como encolhimento e olho de peixe. Esses contaminantes são geralmente óleo, poeira, névoa de tinta, vapor de água, etc., provenientes do ar, das ferramentas de construção e dos substratos.
A natureza da própria tinta, como viscosidade de trabalho e tempo de secagem, também pode ter um efeito significativo no nivelamento final do filme de tinta. Uma viscosidade de aplicação muito alta e um tempo de secagem muito curto geralmente produzem uma superfície mal nivelada.
Portanto, é necessário ajudar a tinta a obter um bom fluxo adicionando aditivos niveladores, ajustando a tinta a algumas mudanças que ocorrem durante a construção e formação do filme e pela natureza da tinta.
Quais são os tipos de agentes niveladores？
Os agentes niveladores são divididos aproximadamente em duas categorias. Uma é ajustando a viscosidade e o tempo de nivelamento do filme de tinta, a outra é ajustando as propriedades de superfície do filme de tinta.
1. Ajustar a viscosidade e o tempo de nivelamento
A maioria desses agentes niveladores são alguns solventes orgânicos de alto ponto de ebulição ou suas misturas, como isoforona, álcool diacetona, Solvesso150, etc.
2. Ajustar as propriedades de superfície
De modo geral, o agente nivelador refere-se principalmente a esse tipo de agente nivelador. Esse tipo de agente nivelador migra para a superfície do filme de tinta através de compatibilidade limitada, afeta as propriedades superficiais, como a tensão interfacial do filme de tinta, e permite que o filme de tinta obtenha um bom nivelamento.
De acordo com diferentes estruturas químicas, existem três tipos principais de agentes niveladores: acrílico, silicone e fluorcarbono.
●Agente nivelador acrílico
Os agentes niveladores acrílicos incluem agentes niveladores acrílicos puros e agentes niveladores acrílicos modificados.
Os agentes niveladores acrílicos puros incluem agentes niveladores acrílicos não reativos tradicionais e novos agentes niveladores acrílicos reativos contendo grupos de energia tubular. Esta é uma classe de homopolímeros ou copolímeros acrílicos com pesos moleculares variados. Esse tipo de agente nivelador reduz apenas ligeiramente a tensão superficial da tinta, mas consegue equilibrar a diferença na tensão superficial do filme de tinta para obter uma superfície de filme de tinta verdadeiramente plana e espelhada. Se o peso molecular for suficientemente alto, esses agentes niveladores também têm efeito desgaseificante e antiespumante. As desvantagens dos agentes niveladores acrílicos não reativos tradicionais são os produtos de alto peso molecular, que podem causar nebulosidade no filme de tinta, e os produtos de baixo peso molecular, que podem reduzir a dureza superficial do filme de tinta. Os agentes niveladores acrílicos contendo grupos funcionais reativos podem resolver muito bem essa contradição, proporcionando bom nivelamento sem gerar nebulosidade ou reduzir a dureza superficial, e às vezes aumentando a dureza superficial.
Os principais tipos de agentes niveladores acrílicos modificados são os agentes niveladores acrílicos modificados com flúor e os agentes niveladores acrílicos modificados com fosfato. Diferentemente dos agentes niveladores acrílicos puros, os agentes niveladores acrílicos modificados podem reduzir significativamente a tensão superficial dos revestimentos, resultando em boa molhabilidade do substrato juntamente com propriedades de nivelamento.
●Agente nivelador de silicone
Os agentes niveladores de silicone têm duas propriedades notáveis. Primeiro, eles podem reduzir significativamente a tensão superficial do revestimento, melhorar a capacidade de escoamento do substrato e a fluidez do filme de tinta, além de eliminar o vórtice de Benard para prevenir o florescimento. A capacidade de reduzir a tensão superficial depende de sua estrutura química. Outra característica notável é a melhoria da suavidade do revestimento, resistência a riscos e resistência ao bloqueio. A desvantagem desse tipo de agente nivelador é a tendência à estabilização de espuma, que afeta a adesão entre camadas, e alguns também poluem o ambiente de construção, como fornos. Existem três tipos principais de sua estrutura: polidimetilsiloxano, polimetilalquilsiloxano e polissiloxano organomodificado, sendo o polissiloxano organomodificado o mais importante. O polidimetilsiloxano puro agora é raramente usado devido à baixa compatibilidade com sistemas de revestimento.
●Agente nivelador fluorcarbono
Os agentes niveladores fluorcarbonados são caracterizados pela alta eficiência, mas são caros. Geralmente são usados quando os agentes niveladores acrílicos e os agentes niveladores de silicone são difíceis de funcionar. No entanto, eles também tendem a estabilizar a espuma e afetar a adesão entre as camadas.
Aplicação do agente de nivelamento
Para um determinado sistema de formulação, o tipo adequado de agente nivelador deve ser selecionado de acordo com as propriedades da formulação e o desempenho desejado do agente nivelador.
1. Sistema de revestimento à base de solvente
Os agentes niveladores acrílicos são comumente usados em formulações de primer e camada intermediária. Se a desgaseificação e a molhabilidade do substrato forem necessárias, o
Escolha um agente nivelador acrílico de médio ou alto peso molecular. Em primers, se for necessária uma molhagem mais forte do substrato, podem ser considerados agentes niveladores de silicone e agentes niveladores acrílicos modificados (como agentes niveladores acrílicos modificados com flúor e agentes niveladores modificados com éster de fosfato) que podem reduzir significativamente a tensão superficial. Se o agente nivelador de silicone e o agente nivelador acrílico modificado com flúor tiverem efeitos colaterais, como estabilizar a espuma e afetar a adesão entre as camadas, o agente nivelador acrílico modificado com fosfato deve ser usado.
Na formulação de topcoat e verniz, os requisitos para a aparência do filme de tinta são relativamente altos. Geralmente, pode-se usar um agente nivelador acrílico de baixo peso molecular, que obterá boas propriedades de nivelamento e não é fácil produzir névoa no filme de tinta. No sistema de cura por reticulação, o uso de agentes niveladores acrílicos contendo grupos funcionais reativos geralmente alcança melhor nivelamento e melhora as propriedades físicas e químicas do filme de tinta. Se o filme de tinta precisar de melhor fluidez ou suavidade e resistência a riscos, um agente nivelador de silicone é necessário. Neste caso, é melhor usar um agente nivelador de silicone e um agente nivelador acrílico.
Ressalta-se que, quando aplicado em superfície vertical, o agente nivelador de silicone pode reduzir efetivamente a tendência de escorrimento do revestimento, ao mesmo tempo que proporciona desempenho de nivelamento. Além disso, agentes niveladores de silicone devem ser usados com cautela em formulações de tintas com glitter metálico, pois podem resultar em uma distribuição irregular dos pigmentos de alumínio em flocos, resultando em cor irregular do filme de tinta.
2. Sistema de revestimento em pó
O processo de nivelamento de revestimentos em pó é dividido em duas etapas. A primeira etapa é a fusão das partículas de pó, e a segunda etapa é quando as partículas de pó derretem e fluem para formar um filme de tinta liso. Os revestimentos em pó não contêm solventes e não produzem gradientes de tensão superficial durante a formação do filme, e o nivelamento está mais relacionado à molhagem do substrato.
Agentes niveladores acrílicos são frequentemente usados em revestimentos em pó. Se o agente nivelador estiver no estado líquido, deve ser pré-fabricado em masterbatch antes do uso. Existem também agentes niveladores acrílicos em pó, especialmente usados para revestimentos em pó. Este tipo de produto adsorve agentes niveladores acrílicos líquidos em sílica em pó, e alguns agentes niveladores de baixa qualidade são adsorvidos com carbonato de cálcio.
Se o revestimento em pó precisar de suavidade e resistência a riscos, é necessário usar um agente nivelador de silicone. Existem agentes niveladores de silicone especialmente usados para revestimentos em pó que já foram transformados em pó. Ao usar agentes niveladores de silicone, deve-se ter cuidado para evitar a formação de cavidades de contração.
3. Sistema de revestimento à base de água
Os sistemas de revestimento à base de água são divididos em sistemas solúveis em água e sistemas de látex.
Em sistemas solúveis em água, é necessário reduzir fortemente a tensão superficial do sistema, os agentes niveladores de silicone e fluorcarbonetos mais comumente usados Os agentes niveladores mais comumente usados são agentes niveladores de silicone e fluorcarbonetos, que desempenham o mesmo papel que nos sistemas de revestimento à base de solventes. É claro que, se uma superfície verdadeiramente plana for necessária, agentes niveladores acrílicos para sistemas aquosos são necessários.
Para o sistema de látex, o mecanismo de formação de filme é completamente diferente, e a viscosidade não muda com a volatilização do solvente. O uso de agente nivelante na formulação pode melhorar a molhabilidade do substrato das tintas de bobina. Agentes nivelantes acrílicos podem melhorar a suavidade do filme de tinta, mas as principais propriedades de fluxo do revestimento são mais controladas e ajustadas pela adição de agentes de controle de reologia.
