¡La razón principal de la velocidad de secado de las pinturas al agua es la resina!

El secado rápido es el requisito de los clientes más escuchado para los recubrimientos a base de agua. Debido a la singularidad de su estructura molecular, es decir, los fuertes enlaces de hidrógeno entre las moléculas, sus características son obviamente diferentes a las de la mayoría de los solventes orgánicos. En el campo de los recubrimientos a base de agua, esta característica se concentra en que, debido al alto calor de evaporación del agua, la tasa de evaporación del agua es diez veces o incluso decenas de veces más lenta que la de los solventes de recubrimiento comunes. Además, dado que el contenido de vapor de agua en el aire es significativo y varía mucho con las estaciones, 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 y el disolvente no acuoso no se verá afectado por este factor.

Aunque los recubrimientos a base de agua enfrentan los desafíos técnicos mencionados anteriormente, inevitablemente se convertirán en un miembro importante del campo de los recubrimientos debido a sus propiedades de protección ambiental. Con los esfuerzos incansables de los trabajadores de pintura a base de agua en los últimos diez años, la tecnología de pintura a base de agua se ha vuelto cada vez más madura. Los principales factores que afectan la velocidad de secado de los recubrimientos a base de agua y las medidas correspondientes que se pueden tomar durante la formulación se analizan a continuación.

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 gran mayoría de las resinas formadoras de película a base de agua son sistemas de emulsión, y el mecanismo de formación de película de este sistema es diferente al de los recubrimientos a base de solventes. La resina a base de solvente y el solvente forman un sistema monofásico. Con la evaporación del solvente, la viscosidad del sistema aumenta hasta convertirse en sólido. En términos de las propiedades mecánicas del sistema, es un proceso continuo. La emulsión a base de agua es un sistema de dos fases. Con la evaporación del agua, la viscosidad del sistema no cambia mucho al principio, pero cuando el volumen de las partículas de la emulsión representa un valor crítico del volumen total del sistema, el sistema cambia repentinamente de un estado comercial a un estado sólido. . Un proceso discontinuo, este punto crítico es el inicio de la pérdida de pegajosidad de las pinturas a base de agua, por lo que el tiempo libre de pegajosidad de las pinturas a base de agua es más corto que el de algunas pinturas a base de solventes. Todo el rendimiento, 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 evaporación de otras moléculas orgánicas pequeñas en el sistema. Para optimizar el sistema, al realizar formulaciones de pintura base agua, la resina debe seleccionarse de entre los siguientes aspectos:
una. Contenido de sólidos: Generalmente, cuanto mayor sea el contenido de sólidos de la emulsión, más cerca estará del valor crítico de sequedad superficial y más rápida será la velocidad de secado. Sin embargo, un contenido sólido demasiado alto también traerá una serie de factores desfavorables. El secado de la superficie demasiado rápido acortará el intervalo de cepillado y provocará inconvenientes en la construcción. Las emulsiones con un alto contenido de sólidos suelen tener malas propiedades reológicas 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 estucado de los recubrimientos.
b. Tamaño de partícula de la emulsión: cuanto más pequeñas sean las partículas de la emulsión, menor será la distancia entre las partículas con el mismo contenido de sólidos, menor será el valor crítico de la sequedad superficial y mayor será la velocidad de secado. Las pequeñas partículas de la emulsión también aportarán otras ventajas, como una buena formación de película y un alto brillo.
C. Temperatura de transición vítrea de la resina (Tg): En términos generales, cuanto mayor sea la Tg de la resina, mejor será el rendimiento de formación de película final. Sin embargo, para el tiempo de secado, la tendencia es básicamente la opuesta. Para resinas con alta Tg, generalmente es necesario agregar más auxiliares formadores de película en la formulación para facilitar la penetración mutua de macromoléculas entre las partículas de la emulsión y promover la calidad formadora de película. Y estos coalescentes necesitan suficiente tiempo para evaporarse del sistema, lo que en realidad prolongará el tiempo desde el secado superficial hasta el secado total. Por lo tanto, en términos de este factor Tg, el tiempo de secado y las propiedades de formación de película a menudo son contradictorias.
d. Estructura de fase de las partículas de emulsión: Dependiendo del proceso de preparación de la emulsión, la misma composición de monómero puede formar diferentes estructuras de fase de partículas. La conocida estructura core-shell es un ejemplo de ello. Aunque es imposible que todas las partículas de una emulsión se conviertan en una estructura de núcleo y cubierta, la metáfora de esta imagen es que la gente puede tener una comprensión popular de las propiedades de formación de película de la emulsión. Si la Tg de la cubierta de las partículas es baja y la Tg del núcleo es alta, el sistema requiere menos ayudas de formación de película y se seca rápidamente. Sin embargo, dado que la fase continua después de la formación de la película es una resina de baja Tg, la dureza de la película de pintura se verá afectada hasta cierto punto. Por el contrario, si la Tg de la cubierta de las partículas es alta, se requiere una cierta cantidad de agente auxiliar para la formación de la película, y la velocidad de secado de la película será más lenta que la de la primera, pero la dureza después del secado será mayor. que la del primero.
mi. El tipo y la cantidad de tensioactivo: en el proceso de fabricación de las emulsiones comunes se utiliza una determinada cantidad de tensioactivo. El surfactante tiene el efecto de aislar y proteger las partículas de la emulsión, y tiene una gran influencia en el proceso de formación de película de la fusión de partículas, especialmente en la etapa inicial, es decir, cuando la superficie está seca. Además, estos productos químicos únicos tienen cierta solubilidad en agua y fase oleosa, y la parte disuelta en la resina en realidad actúa como un auxiliar de coalescencia. Diferentes tensioactivos, debido a su diferente solubilidad en resinas, tienen diferentes efectos como formadores de película.

2. Mecanismo de curado de la resina:
La formación de una película de resina a base de agua y el curado generalmente tienen varios mecanismos. Primero, la agregación y fusión de las partículas de la emulsión es un mecanismo que toda sequedad superficial de la emulsión debe experimentar. Luego, la volatilización del agua y otros auxiliares de formación de película hace que las propiedades básicas de la resina termoplástica se manifiesten por completo, que es la segunda etapa del curado. Finalmente, algunas emulsiones introducen un mecanismo de reticulación durante la preparación, o introducen un agente de reticulación cuando se usa el recubrimiento, de modo que la dureza de la película se mejora aún más sobre la base de la resina termoplástica. El mecanismo de reticulación de este último paso tendrá una gran influencia en la velocidad de curado final y el grado de la película. Los mecanismos de reticulación comunes incluyen la reticulación oxidativa (como la reticulación de resinas alquídicas), la reticulación por adición de Michael (como algunos sistemas de emulsión autorreticulantes) y la reticulación por sustitución nucleófila (como epoxi, poliuretano, etc.). Estas reacciones de entrecruzamiento se ven afectadas por factores como la temperatura y el pH, y la relación entre los requisitos de curado del sistema y otras propiedades debe equilibrarse al formular.

3. Dosis y tipos de coadyuvantes de formación de película:
En teoría, cualquier disolvente de resina es un coalescente. En la práctica, teniendo en cuenta factores como la seguridad, el costo, la velocidad, etc., solo hay una docena de aditivos formadores de película comunes, principalmente algunos alcoholes, éteres y ésteres de alto punto de ebullición. Estos coalescentes tendrán sus propias preferencias para diferentes ingenieros de recubrimiento a base de agua. Generalmente, un ingeniero experimentado solo tiene dos o tres tipos de coalescentes de uso común. Las principales consideraciones son la distribución de los reactivos entre el agua y la resina y dentro de las partículas de resina. Especialmente cuando la resina a base de agua es una resina multifase, la selección y combinación de los auxiliares de formación de película son particularmente importantes.

4. Entorno de construcción:
Al comienzo de este artículo discutimos el tema del agua. Es precisamente por las características del agua que los recubrimientos a base de agua tienen requisitos más altos que las pinturas a base de aceite en el entorno de la construcción, principalmente para controlar la temperatura y la humedad durante la construcción tanto como sea posible. La construcción de la fórmula general debe tratar de evitar un ambiente de alta humedad. Si se debe aplicar en condiciones de alta humedad, se debe ajustar la formulación, seleccionar una resina con formación de película rápida o aislar el sitio.




Resina epoxi base agua