ПАВы. Обзор и теорияШтефан Ремме, Москва, октябрь 2013

Slide 2, Stephan Remme, Plastics Additives

Темы

Поверхностное натяжение • Теория• Измерение

ПАВы• Органически модифицированные

полисилоксаны• Полиакрилаты

Предотвращение дефектов поверхности

• Кратеры• Смачивание• Ячейки Бенара• Выравнивание

Slide 3, Stephan Remme, Plastics Additives

ПАВы

Для органорастворимых систем

- органически модифицированные полисилоксаны- полиакрилаты- гибриды полисилоксанов- полиакрилатов

Для систем на водной основе/ For water based systems - полисилоксановые ПАВы/ Polysiloxane surfactants- смеси ПАВов (снижение динамического поверхностного натяжения)/ Surfactant mixtures (reduction of the dynamic surface tension)- органически модифицированные полисилоксаны (понижение COF,

выравнивание)/ Organically mod. polysiloxanes (reduction of the COF, leveling)- полиакрилаты/ Polyacrylates

Slide 4, Stephan Remme, Plastics Additives

Органически модифицированные полисилоксаны

(CH3)3Si O Si O Si(CH3)3

CH3

CH3

x

Молотковый эффектРозлив Скольжение Пеногашение

x 2 - 27 45 - 230 380 - 1500 1800 - 2900

совместимость

(CH3)3Si O Si O Si O Si(CH3)3

CH3CH3

CH3

y

Орг

анич

еска

я м

одиф

икац

ия

z

несовместимость

Slide 5, Stephan Remme, Plastics Additives

ABA структура

Силиконовая цепь

Силиконовая цепь

Комб.структура

бифункциональная

HH

мультифункциональнаяH H H H

Силиконовая цепь Силиконовая цепь

Modification Modification Modification

Modification

Modification

Modification

Модификации: Polyether (EO / PO) PolyesterAlkyl up to C30 AralkylPerfluoroalkyl PolycarbonatePolyurethane …

Органически модифицированные полисилоксаны

Реакция равновесия: синтез мультифункциональных полисилоксановых строительных блоков

Slide 6, Stephan Remme, Plastics Additives

Органически модифицированные полисилоксаны

• мигрируют к поверхности• понижают поверхностное натяжение• повышают поверхностное скольжение

Контроль качества

- изменение мол. веса- изменение полярности

- изменение структуры

Slide 7, Stephan Remme, Plastics Additives

R1 = H (acrylate)CH3 (methacrylate)

R2 = alkyl aralkylreactive group...

мономеры

гомополимер

статистический сополимер

блок-сополимер

радикальная полимеризация

O

R2

R1

O

Полиакрилатные добавкиPolyacrylate additives

Slide 8, Stephan Remme, Plastics Additives

Полиакрилатные выравнивающие добавки

• мигрируют близко к поверхности• не/ слабо снижают поверхностное натяжение• предотвращают локальные различия поверхностного натяжения

Контроль качества- изменение молекулярного веса- изменение полярности

Slide 9, Stephan Remme, Plastics Additives

Задачи работы над рецептурой

- хорошие розлив и выравнивание

- достаточное смачивание подложки

- отсутствие кратеров

Поверхностное натяжение рецептуры Различия поверхностного натяжения

ПАВы оказывают влияние на эти свойства и улучшают качество

Slide 10, Stephan Remme, Plastics Additives

Поверхностное натяжение: теория

Slide 11, Stephan Remme, Plastics Additives

воздухair

жидкость

liquid

В жидкости силы сцепления компенсируют друг друга, и направленная сила отсутствует

На границе жидкость/ газ когезионные силы направлены внутрь и в стороны, в результате чего сдерживающая сила на границе раздела индуцирует сферическую форму капли

Поверхностное натяжение

Slide 12, Stephan Remme, Plastics Additives

Поверхностное натяжение

Между жидкостью и твердым веществом взаимодействуют адгезионные силы, способствующие распространению. Силы сцепления внутри жидкости приводят к противодействию

силы сцепления

подложка

жидость

адгезионные силы

адгезионные силы

Распространение: работа адгезионных сил > работы сил сцепления

Slide 13, Stephan Remme, Plastics Additives

Поверхностное натяжениеПолярные & дисперсные порции

• Поверхностное натяжение является суммой дисперсных взаимодействий и полярных сил

= D (disperse) + P (polar)

• дисперсные взаимодействия = van der Waals

• полярные силы = диполь-дипольных, водородных связей, кислотно-щелочных связей

Хорошее смачивание подложки:рецептуры < подложки

Slide 14, Stephan Remme, Plastics Additives

Типичные поверхностные натяжения

Уайт спирит

Меламиновая

80

70

60

50

40

30

20

Фосфорированная сталь

Вода

АлкиднаяАкрилаты

SMC-Polyester

mN

/mРастворители Смолы Подложки

на водной основе

КсилолНеобработанная сталь

Polypropylene

Дерево

Slide 15, Stephan Remme, Plastics Additives

Методики испытаний

Жидкость

Статическое поверхностное натяжение

Метод кольца

Динамическое поверхностное натяжение

Тензиометр давления пузырьков

Подложка Поверхностное натяжение

Контактный угол

Slide 16, Stephan Remme, Plastics Additives

Кратеры

Частицы/капли/грязь(28 mN)

Рецептура(30 mN)

Подложка (32 mN)

Рецептура(30 mN)

Подложка (32 mN)

Частицы/капли/грязь(28 mN)

Загрязнения извне Загрязнения с подложки

Регулирование поверхностного натяжения с помощью органически модифицированных

полисилоксанов

Slide 17, Stephan Remme, Plastics Additives

Органически модифицированные силоксаныСнижение поверхностного натяжения

Дозировка

mN/m

BYK-310

BYK-320

BYK-331

30

29

28

27

26

25

BYK-306

BYK-378 Розл

ив/ в

ыра

внив

ание

См

ачивание подложки

Предотвращ

ение кратеров

Slide 18, Stephan Remme, Plastics Additives

Улучшение смачивания подложки

без добавки0,1% BYK-333

Хорошее смачивание подложки:

рецептуры < подложки

Slide 19, Stephan Remme, Plastics Additives

Розлив на поверхности, ячейки Бенара

после нанесения После сушки

Поверхность

Срез

Высокое поверхностное натяжение

Высокое поверхностное натяжение

Slide 20, Stephan Remme, Plastics Additives

Выравнивание: как работают добавки?

Ориентация к поверхности посредством контролируемой несовместимости

Слишком совместимоСлишком несовместимо

Оптимально

leveling additive

Улучшение выравнивания с помощью полиакрилатов через снижение местных различий поверхностного натяжения

Slide 21, Stephan Remme, Plastics Additives

Как оценить выравнивание

Хорошее качество (оптимальная совместимость)

• глянец• низкая степень облачности• хорошее выравнивание• пеногашение или отсутствие

пеностабилизации

Плохое качество (слишком несовместимо)снижение блеска• облачность• белые разводы• липкая поверхность• склонность к кратерообразованию

и эффект апельсиновой корки• пеностабилизация• сильная немедленная сепарация в

сырой краске

Slide 22, Stephan Remme, Plastics Additives

Дефекты поверхности

Обусловлены разницей поверхностного натяжения

• между подложкой и покрытием смачивание

• в наносимой рецептуре загрязнение, испарение ратворителя...

Малые различия полиакрилатыБольшие различия добавки на основе полисилоксанов

Решение:

Slide 23, Stephan Remme, Plastics Additives

ANTI-TERRA®, BYK®, BYK®-DYNWET®, BYK®-SILCLEAN®, BYKANOL®, BYKETOL®, BYKJET®, BYKOPLAST®, BYKUMEN®, CARBOBYK®, DISPERBYK®, DISPERPLAST®, LACTIMON®, NANOBYK®, PAPERBYK®, SILBYK®, VISCOBYK® and Greenability® are registered trademarks of BYK-Chemie.AQUACER®, AQUAMAT®, AQUATIX®, CERACOL®, CERAFAK®, CERAFLOUR®, CERAMAT®, CERATIX®, HORDAMER® and MINERPOL® are registered trademarks of BYK-Cera.SCONA® is a registered trademark of BYK Kometra.

This information is given to the best of our knowledge. Because of the multitude of formulations, production and application conditions, all the above‑mentioned statements have to be adjusted to the circumstances of the processor. No liabilities, including those for patent rights, can be derived from this fact for individual cases