Il motivo principale della velocità di asciugatura delle vernici all'acqua è la resina!

L'asciugatura rapida è il requisito più sentito dai clienti per i rivestimenti a base d'acqua. Per l'unicità della sua struttura molecolare, cioè il forte legame idrogeno tra le molecole, le sue caratteristiche sono ovviamente diverse da quelle della maggior parte dei solventi organici. Nel campo delle vernici all'acqua, questa caratteristica è concentrata nel fatto che, a causa dell'elevato calore di evaporazione dell'acqua, la velocità di evaporazione dell'acqua è dieci volte o addirittura decine di volte più lenta di quella dei comuni solventi per vernici. Inoltre, poiché il contenuto di vapore acqueo nell'aria è significativo e varia notevolmente con le stagioni, il tasso di evaporazione dell'acqua cambia di conseguenza. Nel peggiore dei casi, se l'umidità relativa dell'aria raggiunge il 100%, l'evaporazione dell'acqua si interrompe e il solvente non acquoso non sarà influenzato da questo fattore.

Sebbene i rivestimenti a base d'acqua affrontino le sfide tecniche sopra menzionate, diventeranno inevitabilmente un membro importante del settore dei rivestimenti grazie alle loro proprietà di protezione ambientale. Con gli sforzi incessanti degli addetti alle vernici a base d'acqua negli ultimi dieci anni, la tecnologia delle vernici a base d'acqua è diventata sempre più matura. Di seguito vengono discussi i principali fattori che influenzano la velocità di essiccazione delle vernici a base d'acqua e le misure corrispondenti che possono essere adottate durante la formulazione.

1. Selezione della resina:
Come tutte le vernici, le prestazioni delle vernici all'acqua sono in gran parte determinate dalla resina scelta nella formulazione. La stragrande maggioranza delle resine filmogene a base d'acqua sono sistemi in emulsione e il meccanismo di formazione del film di questo sistema è diverso da quello dei rivestimenti a base di solvente. La resina a base solvente e il solvente formano un sistema monofase. Con l'evaporazione del solvente, la viscosità del sistema aumenta fino a diventare un solido. In termini di proprietà meccaniche del sistema, è un processo continuo. L'emulsione a base acquosa è un sistema a due fasi. Con l'evaporazione dell'acqua, la viscosità del sistema non cambia molto all'inizio, ma quando il volume delle particelle di emulsione rappresenta un valore critico del volume totale del sistema, il sistema cambia improvvisamente da uno stato operativo a uno stato solido . Un processo discontinuo, questo punto critico è l'inizio dell'assenza di adesività delle vernici a base d'acqua, quindi il tempo di assenza di adesività delle vernici a base d'acqua è più breve di quello di alcune vernici a base di solvente. L'intera prestazione dall'essiccazione della superficie alla prestazione del film di vernice dipende dalla velocità di evaporazione dell'acqua residua nel sistema, dalla compenetrazione delle macromolecole nelle particelle di emulsione e dalla velocità di evaporazione di altre piccole molecole organiche nel sistema. Al fine di ottimizzare il sistema, quando si realizzano formulazioni di vernici a base d'acqua, la resina deve essere selezionata tra i seguenti aspetti:
un. Contenuto solido: generalmente, maggiore è il contenuto solido dell'emulsione, più è vicino al valore critico di secchezza superficiale e maggiore è la velocità di essiccazione. Tuttavia, un contenuto solido troppo elevato porterà anche una serie di fattori sfavorevoli. Un'asciugatura della superficie troppo rapida ridurrà l'intervallo di spazzolatura e causerà disagi nella costruzione. Le emulsioni ad alto contenuto solido hanno solitamente scarse proprietà reologiche a causa della ridotta spaziatura tra le particelle di resina e non sono sensibili agli addensanti, il che rende più difficile la regolazione delle prestazioni di spruzzatura o stucco dei rivestimenti.
b. Dimensione delle particelle dell'emulsione: più piccole sono le particelle dell'emulsione, minore è la distanza tra le particelle con lo stesso contenuto solido, minore è il valore critico di secchezza superficiale e maggiore è la velocità di essiccazione. Le piccole particelle dell'emulsione porteranno anche altri vantaggi come una buona formazione del film e un'elevata lucentezza.
c. Temperatura di transizione vetrosa della resina (Tg): in generale, maggiore è la Tg della resina, migliore è la prestazione finale di formazione del film. Tuttavia, per quanto riguarda il tempo di asciugatura, la tendenza è sostanzialmente opposta. Per resine con Tg elevata, è solitamente necessario aggiungere più ausiliari filmogeni nella formulazione per facilitare la reciproca penetrazione delle macromolecole tra le particelle di emulsione e favorire la qualità filmogena. E questi coalescenti hanno bisogno di tempo sufficiente per evaporare dal sistema, il che in realtà prolungherà il tempo dalla superficie asciutta alla completa asciugatura. Pertanto, in termini di questo fattore Tg, il tempo di essiccazione e le proprietà di formazione del film sono spesso contraddittorie.
d. Struttura delle fasi delle particelle di emulsione: a seconda del processo di preparazione dell'emulsione, la stessa composizione di monomeri può formare diverse strutture di fase delle particelle. La ben nota struttura core-shell è uno di questi esempi. Sebbene sia impossibile trasformare tutte le particelle di un'emulsione in una struttura nucleo-guscio, la metafora di questa immagine è che le persone possono avere una comprensione popolare delle proprietà filmogene dell'emulsione. Se la Tg del guscio delle particelle è bassa e la Tg del nucleo è alta, il sistema richiede meno ausili filmogeni e asciuga rapidamente. Tuttavia, poiché la fase continua dopo la formazione del film è una resina a bassa Tg, la durezza del film di vernice sarà influenzata in una certa misura. Al contrario, se il guscio Tg delle particelle è elevato, è necessaria una certa quantità di agente ausiliario per la formazione del film, e la velocità di asciugatura del film sarà inferiore a quella del primo, ma la durezza dopo l'essiccazione sarà maggiore rispetto a quello del primo.
e. Il tipo e la quantità di tensioattivo: una certa quantità di tensioattivo viene utilizzata nel processo di fabbricazione delle comuni emulsioni. Il tensioattivo ha l'effetto di isolare e proteggere le particelle di emulsione, e ha una grande influenza sul processo di formazione del film di fusione delle particelle, soprattutto nella fase iniziale, cioè quando la superficie è asciutta. Inoltre, queste sostanze chimiche uniche hanno una certa solubilità in fase acquosa e oleosa e la parte disciolta nella resina funge effettivamente da coadiuvante della coalescenza. Tensioattivi diversi, a causa della loro diversa solubilità nelle resine, hanno effetti diversi come formatori di film.

2. Meccanismo di polimerizzazione della resina:
La formazione e l'indurimento di una resina a base acquosa generalmente hanno diversi meccanismi. In primo luogo, l'aggregazione e la fusione delle particelle di emulsione è un meccanismo che deve subire tutta la secchezza della superficie dell'emulsione. Quindi, la volatilizzazione dell'acqua e di altri coadiuvanti filmogeni rende pienamente manifeste le proprietà di base della resina termoplastica stessa, che è la seconda fase della polimerizzazione. Infine, alcune emulsioni introducono un meccanismo di reticolazione durante la preparazione, oppure introducono un agente reticolante quando viene utilizzato il rivestimento, in modo che la durezza del film sia ulteriormente migliorata a base di resina termoplastica. Il meccanismo di reticolazione di quest'ultimo passaggio avrà una grande influenza sulla velocità e sul grado di polimerizzazione finale del film. I meccanismi di reticolazione comuni includono la reticolazione ossidativa (come la reticolazione di resine alchidiche), la reticolazione per addizione di Michael (come alcuni sistemi di emulsione autoreticolante) e la reticolazione per sostituzione nucleofila (come epossidico, poliuretano, ecc.). Queste reazioni di reticolazione sono influenzate da fattori quali la temperatura e il pH e la relazione tra i requisiti di polimerizzazione del sistema e altre proprietà deve essere bilanciata durante la formulazione.

3. Dosaggio e tipologie di coadiuvanti filmogeni:
In teoria, qualsiasi solvente di resina è un coalescente. In pratica, considerando fattori come sicurezza, costo, velocità, ecc., ci sono solo una dozzina di comuni additivi filmogeni, principalmente alcuni alcoli altobollenti, eteri ed esteri. Questi coalescenti avranno le proprie preferenze per diversi ingegneri di rivestimento a base d'acqua. In genere, un ingegnere esperto ha solo due o tre tipi di coalescenti comunemente usati. Le considerazioni principali sono la distribuzione dei reagenti tra l'acqua e la resina e all'interno delle particelle di resina. Soprattutto quando la resina a base d'acqua è una resina multifase, la selezione e l'abbinamento dei coadiuvanti filmogeni sono particolarmente importanti.

4. Ambiente di costruzione:
All'inizio di questo articolo abbiamo discusso la questione dell'acqua. È proprio per le caratteristiche dell'acqua che le vernici all'acqua hanno requisiti più elevati rispetto alle vernici a olio nell'ambiente di costruzione, principalmente per controllare il più possibile la temperatura e l'umidità durante la costruzione. La costruzione della formula generale dovrebbe cercare di evitare un ambiente ad alta umidità. Se deve essere applicato in condizioni di elevata umidità, è necessario adeguare la formulazione, selezionare una resina a rapida formazione di film o isolare il sito.




Resina epossidica a base d'acqua