Wasserbasierte Versteifungsmittel sind wasserunlöslich, besitzen aber aufgrund ihrer organischen Eigenschaften (keine ionischen oder molekularen Kettenlängen bis zu 2–3 Einheiten, große spezifische Oberfläche) eine gewisse Versteifung. Sie gehören zu den wasserbasierten Versteifungsmitteln und werden hauptsächlich in Beschichtungen, Kunststoffen, Gummi, Farben und anderen organischen Beschichtungen, Klebstoffen und weiteren Industrien eingesetzt. Versteifungsmittel sind organische Verbindungen, die durch Hydrierung eine Emulsion von Estergruppen bilden (siehe Anhang A). Sie bestehen hauptsächlich aus Stearinsäure (Ester), Hydroxylgruppen (insbesondere Estergruppen), Wasserstoffbrückenbindungen, Hydroxyl-, Carboxyl- und Amidgruppen. Die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Estergruppen verleihen dem Versteifungsmittel eine wasserabsorbierende bzw. quellfähige Wirkung. Dadurch können Versteifungsmittel effektiv Faltenbildung, Risse, Ablösungen und andere Defekte der Klebstoffschicht aufgrund der Ausdehnung bei hohen Temperaturen verhindern. Sie zeichnen sich durch ausgezeichnete Alterungsbeständigkeit, Säure- und Laugenbeständigkeit sowie gute mechanische Eigenschaften, Witterungsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit und Kältebeständigkeit aus.
- Übersicht
Je nach Struktur lassen sich Versteifungsmittel in zwei Kategorien unterteilen: öllöslich und wasserlöslich. Öllösliche Versteifungsmittel werden hauptsächlich in Beschichtungen, Kunststoffen, Gummi und anderen organischen Beschichtungen verwendet, um Blasenbildung, Risse, Abblättern und andere Materialfehler durch Ausdehnung bei hohen Temperaturen zu verhindern. Wasserlösliche Versteifungsmittel haben eine weichmachende Wirkung auf Öl- und Wasserlösungen, wodurch die Farbe nicht reißt, die Pigmentmischung jedoch nicht vollständig reagiert und keine Trübung oder andere Fehler auftreten. Durch die härtende Wirkung entstehen keine Nebenprodukte (wie z. B. vom Acrylsäure- oder Sulfonatester-Typ), wodurch die Dispergierbarkeit des Härters verbessert und die Aushärtungsfähigkeit gesteigert wird, was seine Hitzebeständigkeit, Witterungs- und Kältebeständigkeit sowie sein Verhalten bei niedrigen Temperaturen deutlich verbessert. Gleichzeitig kann die Menge an Lösungsmitteln in der Beschichtung reduziert und die Trocknungszeit des wasserbasierten Versteifungsmittels verlängert werden, um die Produktionskosten zu senken.
- II. Die grundlegende chemische Struktur
Versteifungsmittel bestehen in der Regel aus Acetat-, Fettsäure-, Hydroxysäure- oder Alkyllipiden. Die meisten Versteifungsmittel absorbieren Wasser, sodass organische Lösungsmittel effektiv in der Emulsion dispergiert werden und die Viskosität des Versteifungssystems reduzieren. Sie können auch als Stabilisator oder Emulgator eingesetzt werden. Versteifungsmittel weisen besondere Eigenschaften auf, wie z. B. lösemittelbasierte Versteifungsmittel, die in der Kunststoff-, Gummi-, Beschichtungs-, Klebstoff- und anderen Industriezweigen eingesetzt werden. Lösemittelbasierte Versteifungsmittel werden in Farben und Beschichtungen mit guter Versteifungswirkung eingesetzt. Flüssigkeiten werden in der Lebensmittelindustrie verwendet, um eine gute Verarbeitbarkeit zu gewährleisten. Sie sind wasserunlöslich, löslich in organischen Lösungsmitteln wie Acrylaten und können mit den meisten organischen Lösungsmitteln synergistisch interagieren. Sie bilden Wasserstoffbrücken mit Säuren und Basen, besitzen eine starke Chelatisierungsfähigkeit für Anhydride und andere Ionen und können mit verschiedenen Polymertypen polymerisiert werden. Sie zeichnen sich durch gute Witterungsbeständigkeit, hohe Steifigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus.
III. Die Verwendung von Versteifungen
Mischen: Versteifungsmittel in der Mischung verklumpen stärker, und beim Mischen und Rühren entstehen Blasen und zu viel Suspension. Dies führt zur Bildung eines Emulsionsfilms auf der Farboberfläche und führt zu einer schlechten Versteifungswirkung und anderen Problemen. Daher sollte auf die Dosierung des Härters geachtet werden. Die Menge sollte angemessen sein, und die Mischung sollte nicht zu dick sein, um eine ungleichmäßige Verteilung zu vermeiden, die zu Blasenbildung führt und die Wirkung beeinträchtigt.
Langsam mischen: Langsam mischende Geräte werden verwendet, um das Versteifungsmittel zu hydratisieren und eine Wassermischung mit gleichmäßiger Konsistenz zu bilden. Die Methode kann folgendermaßen aussehen: Zuerst wird eine geringe Konzentration an Stearinsäure (Ester), Hydroxyl, Wasserstoffbrückenbindung und Hydroxyl hinzugefügt und dann mit Stearinsäure oder Estergruppen gemischt, um ein Versteifungsmittel zu bilden; oder beides wird mit der Versteifungsmittelmischung vermischt, nachdem die richtige Menge Wasser hinzugefügt wurde, um es durch Erhitzen zu denaturieren.
Lösungsmitteltyp: Diese Art von Versteifungsmittel basiert auf Carboxyl- (oder Hydroxyl-)Gruppen organischer Verbindungen oder Polymere, die in Wasser gelöst werden und eine Copolymerstruktur (meist auf Esterbasis) bilden. Durch Polymerisation entstehen längere Molekülketten, größere Oberflächen, höhere Viskosität und gute Dispersionseigenschaften sowie eine gewisse Haftung im wasserbasierten Beschichtungssystem (hauptsächlich abhängig vom Harzanteil im Versteifungsmittel). Das Versteifungsmittel ist eine Emulsionsflüssigkeit, die bei Raumtemperatur absorbiert wird und durch eine Reihe von Reaktionen ein Netzwerk bildet. Versteifungsmittel enthalten üblicherweise geringe Mengen an Salzen, Carbonsäuren (z. B. Hydroxylamin, Phosphatester oder Dinatriumsulfonat) oder Metallionen als Additive. Ihr Anwendungsgebiet ist sehr breit und umfasst wasserbasierte Beschichtungen , Kunststofffolien, Klebstoffe und Polymere. Versteifungsmittel können auch als Basismaterial für Beschichtungen oder Kunststoffprodukte verwendet werden.
- Auf Wasser- oder Ölbasis: anwendbar für alle Arten von Beschichtungen, im Allgemeinen Produkte der mittleren Preisklasse;
- nicht wasserlöslich: kann in Wasser gelöst und dann langsam in der Emulsion gleichmäßig verteilt werden;
- Festphasenmischen: Dem festen Material kann eine Emulsionsflüssigkeit mit einer Vielzahl von organischen Klebstoffen zugesetzt und zum Mischen gut gerührt werden (enthält organische Füllstoffe). Durch Zugabe der entsprechenden Menge Versteifungsmittel erhält das Versteifungsmittel eine gewisse Härte, um seine mechanischen Eigenschaften und Alterungsbeständigkeit zu verbessern.
- Versteifungsbeschichtung auf Wasserbasis.
- IV. Anwendung von Versteifungsmitteln in organischen Beschichtungen, Kunststoffen, Gummi und anderen Industrien
Die Anwendung von Versteifungsmitteln in wasserbasierten Beschichtungen dient hauptsächlich der Modifizierung ungesättigter Polyester, Copolymeremulsionen usw., wodurch die Eigenschaften von Kunstharzen verbessert werden können. Das versteifte Polymer zeichnet sich nicht nur durch hohe Härte, sondern auch durch gute Wasser- und Alterungsbeständigkeit aus. Bei der Anwendung wird das Versteifungsmittel in einer 20-40%igen Lösung verdünnt und anschließend dem Reaktionsgefäß zur Emulgierungsreaktion zugegeben. Durch Zugabe einer geeigneten Verdünnungsmenge erhält man eine hochversteifende Emulsion. Enthält die Emulsion einen zu hohen Anteil an organischen Lösungsmitteln, kommt es zu Polymerisation und Zersetzung, was nicht nur die Harzeigenschaften beeinträchtigt, sondern auch die Alterung von Anlagen oder Produkten beschleunigt. Daher kann die Zugabe einer angemessenen Menge an Versteifungsmittel zum Beschichtungsprozess und zum Polymersystem die Anwendungswirkung verbessern und dem Produkt eine höhere Flexibilität und Temperaturbeständigkeit verleihen.
- V. Vorsichtsmaßnahmen
- Das Versteifungsmittel zersetzt sich bei hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit in polare Substanzen und muss daher versiegelt und gelagert werden, um ein Auslaufen und eine Verunreinigung des Produkts zu verhindern.
- Die Lagerung sollte belüftet und trocken sein, halten Sie den Raum trocken.
- Vermeiden Sie Sonneneinstrahlung.
- Beim Auftragen langsam hinzufügen und verwenden.
- Das Produkt darf bei der Anwendung nicht mit Wasser vermischt oder verdünnt oder mit anderen Härtern, Füllstoffen, Pigmenten oder Füllstoffen vermischt werden.
- Das Mischen mit Blei, Quecksilber und anderen Schwermetallzusätzen ist strengstens verboten.
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