まとめ：
1. 湿潤分散剤
2. 消泡剤
3.増粘剤
4. 皮膜形成添加剤
5.防食・防カビ・防藻剤
6. その他の添加物
1 湿潤分散剤:
水性塗料は溶媒または分散媒として水を使用しており、水は誘電率が大きいため、主に電気二重層が重なるときの静電反発力によって安定化されます。さらに、水性コーティング系にはポリマーや非イオン性界面活性剤が存在することが多く、これらが顔料フィラーの表面に吸着して立体障害を形成し、分散を安定化させます。このため、水性塗料やエマルジョンは、静電気による反発力と立体障害の相乗作用により安定した結果が得られます。欠点は、特に高価な電解液の場合、電解液耐性が低いことです。
1.1 湿潤剤
水性塗料の湿潤剤はアニオン系とノニオン系に分けられます。
湿潤剤と分散剤の組み合わせにより、理想的な結果が得られます。湿潤剤の量は一般に千分の数です。悪影響として発泡が起こり、塗膜の耐水性が低下します。
湿潤剤の開発トレンドの 1 つは、ポリオキシエチレン アルキル (ベンゼン) フェノール エーテル (APEO または APE) 湿潤剤がラットの男性ホルモンの減少につながり、内分泌を阻害するため、徐々に置き換えられることです。ポリオキシエチレン アルキル (ベンゼン) フェノール エーテルは、乳化重合中の乳化剤として広く使用されています。
ツイン界面活性剤も新たな開発です。これは、スペーサーによって結合された 2 つの両親媒性分子です。双細胞界面活性剤の最も注目すべき特徴は、臨界ミセル濃度 (CMC) が「単細胞」界面活性剤よりも 1 桁以上低く、その後に効率が高いことです。TEGO Twin 4000と同様、双セルシロキサン系界面活性剤であり、泡立ち、消泡性が不安定です。
Air Products は Gemini 界面活性剤を開発しました。従来の界面活性剤は疎水性の尾部と親水性の頭部を持っていますが、この新しい界面活性剤は 2 つの親水基と 2 つまたは 3 つの疎水基を持ち、アセチレングリコールとして知られる多機能性界面活性剤です。EnviroGem AD01 などの製品です。
1.2 分散剤
ラテックス塗料用の分散剤は、リン酸塩分散剤、ポリ酸ホモポリマー分散剤、ポリ酸コポリマー分散剤、およびその他の分散剤の 4 つのカテゴリーに分類されます。
最も広く使用されているリン酸塩分散剤は、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウム（カルゴン N、ドイツの BK Giulini Chemical Company の製品）、トリポリリン酸カリウム（KTPP）、ピロリン酸四カリウム（TKPP）などのポリリン酸塩です。その作用メカニズムは、水素結合と化学吸着による静電反発力の安定化です。添加量が約0.1%と低く、無機顔料やフィラーの分散効果が高いことが利点です。しかし、欠点もあります。pH 値や温度の上昇に伴い、ポリリン酸が加水分解されやすくなり、長期保存安定性が低下します。媒体への溶解が不完全であると、光沢のあるラテックスペイントの光沢に影響を与えます。
リン酸エステル分散剤は、モノエステル、ジエステル、残留アルコールおよびリン酸の混合物です。
リン酸エステル分散剤は、酸化亜鉛などの反応性顔料を含む顔料分散体を安定化します。光沢のあるペイント配合では、光沢と洗浄性が向上します。他の湿潤および分散添加剤とは異なり、リン酸エステル分散剤の添加はコーティングの KU および ICI 粘度に影響を与えません。
Tamol 1254 や Tamol 850 などのポリ酸ホモポリマー分散剤。Tamol 850 はメタクリル酸のホモポリマーです。ジイソブチレンとマレイン酸のコポリマーであるオロタン 731A などのポリ酸コポリマー分散剤。この 2 種類の分散剤の特徴は、顔料やフィラーの表面に強力な吸着や固定を生じさせること、分子鎖が長く立体障害を形成すること、鎖末端に水溶性を有すること、また一部には静電反発力を補うことが挙げられます。安定した成果が得られます。分散剤を良好な分散性とするためには、分子量を厳密に制御する必要がある。分子量が小さすぎると立体障害が不十分になり、分子量が小さすぎると立体障害が不十分になります。分子量が大きすぎると凝集が起こります。ポリアクリレート分散剤の場合、重合度が 12 ～ 18 の場合に最適な分散効果が得られます。
AMP-95 などの他の種類の分散剤の化学名は 2-アミノ-2-メチル-1-プロパノールです。アミノ基は無機粒子の表面に吸着し、水酸基は水に伸び、立体障害により安定化の役割を果たします。サイズが小さいため、立体障害が少ない。AMP-95 は主に pH 調整剤です。
近年、分散剤の研究により高分子量化に伴う凝集の問題が克服され、高分子量化がトレンドの一つとなっている。例えば、乳化重合により製造される高分子量分散剤EFKA-4580は、水系工業用塗料用に特別に開発されており、有機顔料および無機顔料の分散に適しており、耐水性に優れています。
アミノ基は、酸塩基結合または水素結合を通じて、多くの顔料に対して良好な親和性を持っています。アミノアクリル酸をアンカー基とするブロック共重合体分散剤が注目されている。
固定基としてメタクリル酸ジメチルアミノエチルを含む分散剤
Tego Dispers 655 湿潤分散添加剤は、顔料を配向させるだけでなく、アルミニウム粉末が水と反応するのを防ぐために、水性自動車塗料に使用されます。
環境への懸念から、低発泡湿潤分散剤である EnviroGem AE シリーズ ツインセル湿潤分散剤などの生分解性湿潤分散剤が開発されています。
2 消泡剤:
従来の水性塗料消泡剤には多くの種類があり、一般に鉱物油消泡剤、ポリシロキサン消泡剤、その他の消泡剤の 3 つのカテゴリーに分類されます。
鉱物油消泡剤は、主にフラットおよび半光沢のラテックスペイントに一般的に使用されます。
ポリシロキサン系消泡剤は、表面張力が低く、消泡・消泡力が強く、光沢には影響を与えませんが、使用方法を誤ると塗膜の収縮やリコート性不良などの不具合を引き起こします。
従来の水性塗料用消泡剤は、消泡という目的を達成するために水相との相溶性が悪く、塗膜に表面欠陥が生じやすい。
近年、分子レベルの消泡剤が開発されています。
この消泡剤は、消泡活性物質を担体物質に直接グラフトさせて形成されたポリマーです。ポリマーの分子鎖には湿潤性の水酸基があり、消泡活性物質が分子の周囲に分散しており、活性物質が凝集しにくく、塗料系との相溶性が良好です。このような分子レベルの消泡剤には、鉱物油 - FoamStar A10 シリーズ、シリコン含有 - FoamStar A30 シリーズ、および非シリコン、非オイルポリマー - FoamStar MF シリーズが含まれます。
この分子レベルの消泡剤は、非相溶性界面活性剤としてスーパーグラフトスターポリマーを使用しており、水性塗料用途で良好な結果を達成していることも報告されています。Stout らによって報告された Air Products の分子グレードの消泡剤。Surfynol MD 20 や Surfynol DF 37 など、両方の湿潤特性を備えたアセチレン グリコール ベースの泡制御剤および消泡剤です。
さらに、VOC ゼロのコーティングを製造するニーズを満たすために、Agitan 315、Agitan E 255 などの VOC フリー消泡剤もあります。
3 増粘剤:
増粘剤には多くの種類がありますが、現在一般的に使用されているのは、セルロースエーテルおよびその誘導体増粘剤、会合性アルカリ膨潤性増粘剤（HASE）、ポリウレタン増粘剤（HEUR）です。
3.1.セルロースエーテルおよびその誘導体
ヒドロキシエチルセルロース（HEC）は、1932 年にユニオン カーバイド社によって初めて工業的に生産され、70 年以上の歴史があります。現在、セルロースエーテルおよびその誘導体の増粘剤には、主にヒドロキシエチルセルロース（HEC）、メチルヒドロキシエチルセルロース（MHEC）、エチルヒドロキシエチルセルロース（EHEC）、メチルヒドロキシプロピルベースセルロース（MHPC）、メチルセルロース（MC）およびキサンタンガムが含まれます。など、これらは非イオン性増粘剤であり、非会合水相増粘剤にも属します。その中で、HEC はラテックス塗料に最もよく使用されます。
疎水変性セルロース (HMHEC) は、セルロースの親水性骨格に少量の長鎖疎水性アルキル基を導入して会合性増粘剤となります。たとえば、Natrosol Plus Grade 330、331、Cellosize SG-100、Bermocoll EHM-100 などです。その増粘効果は、分子量がはるかに大きいセルロースエーテル増粘剤に匹敵します。これは、ICI の粘度とレベリングを改善し、表面張力を低下させます。たとえば、HEC の表面張力は約 67 mN/m、HMHEC の表面張力は 55 ～ 65 mN/m です。
3.2 アルカリ膨潤性増粘剤
アルカリ膨潤性増粘剤は、非会合性アルカリ膨潤性増粘剤 (ASE) とアニオン性増粘剤である会合性アルカリ膨潤性増粘剤 (HASE) の 2 つのカテゴリーに分類されます。非会合 ASE は、ポリアクリレートのアルカリ膨潤エマルジョンです。Associative HASE は、疎水的に修飾されたポリアクリレートのアルカリ膨潤性エマルジョンです。
3.3.ポリウレタン増粘剤および疎水化変性非ポリウレタン増粘剤
HEUR と呼ばれるポリウレタン増粘剤は、疎水性基で修飾されたエトキシル化ポリウレタン水溶性ポリマーであり、非イオン性会合性増粘剤に属します。HEURは疎水基、親水鎖、ポリウレタン基の3つの部分から構成されています。疎水性基は会合の役割を果たし、増粘の決定的な要素であり、通常はオレイル、オクタデシル、ドデシルフェニル、ノニルフェノールなどです。親水性鎖は化学的安定性と粘度安定性を提供することができ、ポリオキシエチレンやその誘導体などのポリエーテルが一般的に使用されます。HEUR の分子鎖は、IPDI、TDI、HMDI などのポリウレタン基によって延長されます。会合性増粘剤の構造上の特徴は、末端が疎水性基であることです。ただし、市販の HEUR の両端の疎水基の置換度は 0.9 未満のものもあり、最高でも 1.7 にすぎません。分子量分布が狭く、安定した性能を有するポリウレタン増粘剤を得るには、反応条件を厳密に制御する必要があります。ほとんどの HEUR は段階的重合によって合成されるため、市販の HEUR は一般に幅広い分子量の混合物です。
リッチーら。蛍光トレーサーピレン会合増粘剤（PAT、数平均分子量30000、重量平均分子量60000）を使用したところ、0.02%（重量）の濃度でアクリゾールRM-825とPATのミセル凝集度が約6であることが分かりました。増粘剤とラテックス粒子の表面の間の結合エネルギーは約 25 KJ/mol です。ラテックス粒子の表面上で各 PAT 増粘剤分子が占める面積は約 13 nm2 で、これは Triton X-405 湿潤剤が占める面積の約 14 倍、0.9 nm2 です。RM-2020NPR、DSX 1550などの会合型ポリウレタン増粘剤
環境に優しい会合性ポリウレタン増粘剤の開発は、広く注目を集めています。たとえば、BYK-425 は、VOC および APEO を含まない尿素変性ポリウレタン増粘剤です。Rheolate 210、Borchi Gel 0434、Tego ViscoPlus 3010、3030、および 3060 は、VOC および APEO を含まない会合性ポリウレタン増粘剤です。
上述の線状会合性ポリウレタン増粘剤に加えて、櫛状会合性ポリウレタン増粘剤も存在する。いわゆる櫛結合ポリウレタン増粘剤は、各増粘剤分子の中央にペンダント疎水性基があることを意味します。SCT-200、SCT-275などの増粘剤
疎水的に修飾されたアミノプラスト増粘剤 (疎水的に修飾されたエトキシル化アミノプラスト増粘剤 - HEAT) は、特殊なアミノ樹脂を 4 つのキャップされた疎水性基に変化させますが、これら 4 つの反応部位の反応性は異なります。通常の疎水基の追加では、ブロックされた疎水基は 2 つだけであるため、合成疎水性修飾アミノ増粘剤は、Optiflo H 500 などの HEUR とあまり変わりません。さらに多くの疎水基 (たとえば最大 8%) を追加すると、反応条件を調整して、複数のブロックされた疎水性基を持つアミノ増粘剤を生成できます。もちろん、これもコーム増粘剤です。この疎水性変性アミノ増粘剤は、調色時の界面活性剤やグリコール系溶剤の多量添加による塗料粘度の低下を防ぐことができます。その理由は、疎水基が強いと脱離を防ぐことができ、複数の疎水基は強い会合を持っているためです。Optiflo TVSなどの増粘剤。
疎水変性ポリエーテル増粘剤（HMPE） 疎水変性ポリエーテル増粘剤の性能はHEURと同様であり、製品としてはHercules社のAquaflow NLS200、NLS210、NHS300などがあります。
その増粘メカニズムは、水素結合と末端基の結合の両方の影響です。一般的な増粘剤と比較して、耐沈降性、耐垂れ性が優れています。末端基の極性の違いに応じて、変性ポリ尿素増粘剤は、低極性ポリ尿素増粘剤、中極性ポリ尿素増粘剤、高極性ポリ尿素増粘剤の3種類に分類できます。最初の 2 つは溶剤ベースのコーティングを増粘するために使用されますが、高極性ポリ尿素増粘剤は高極性溶剤ベースのコーティングと水ベースのコーティングの両方に使用できます。低極性、中極性、高極性ポリウレア増粘剤の市販品は、それぞれ BYK-411、BYK-410、BYK-420 です。
変性ポリアミドワックススラリーは、アミドワックスの分子鎖にPEGなどの親水基を導入して合成されたレオロジー添加剤です。現在、いくつかのブランドが輸入されており、主にシステムのチキソトロピーを調整し、反チキソトロピーを改善するために使用されています。垂れ下がり防止性能。
投稿日時: 2022 年 11 月 22 日