Добавки для смачивания и диспергирования необходимы при производстве высококачественных пигментных концентратов с высокой интенсивностью цвета и хорошей стабильностью при хранении. Однако из-за их гидрофильной структуры коррозионная стойкость получаемых покрытий, особенно на основе водно-дисперсионных (ВД) ЛКМ, может снижаться.

Целью данного исследования была разработка полимерных добавок для смачивания и диспергирования в водных пастах, которые бы не ухудшали коррозионную стойкость покрытий. В работе проведена сравнительная оценка полимеров, полученных разными методами полимеризации.

Добавки для смачивания и диспергирования повышают производительность процесса

В процессе диспергирования пигментные агломераты измельчаются для обеспечения максимальной красящей способности зачастую дорогостоящих пигментов и удовлетворения требований к оптическим свойствам покрытий, таким как координаты цвета, интенсивность цвета и прозрачность. Специальные функциональные добавки улучшают смачивание поверхности пигмента и предотвращают повторную агломерацию частиц пигмента после диспергирования.

В составе высококачественных ВД ЛКМ полимерные добавки для смачивания и диспергирования «закрепляются» на поверхности пигмента. Это происходит в результате притяжения функциональных групп, которые благодаря макромолекулярной структуре и силам электростатического отталкивания обеспечивают эффективную стабилизацию полимерной матрицы покрытия.

Покрытия, содержащие полимерные добавки для смачивания и диспергирования, как правило характеризуются более высокой механической и химической стойкостью, чем материалы, изготовленные с применением низкомолекулярных добавок. Тем не менее, даже полимерные добавки отрицательно влияют на водостойкость и коррозионную стойкость покрытий на основе ВД ЛКМ. Это может частично объясняться высокой полярностью функциональных якорных групп и особенно заметно проявляется, когда часть полимера находится в матрице покрытия, а не «прикреплена» к поверхности пигмента.

Эффективность полимерных диспергирующих добавок в значительной степени зависит от их молекулярной массы, типа мономера и расположения мономерных звеньев в полимере. Добавки для диспергирования особенно хорошо закрепляются на поверхности пигмента, когда их якорные группы расположены близко друг к другу. Поэтому блоксополимеры, состоящие из «якорных» или «стабилизирующих» мономеров, могут быть очень эффективными добавками для смачивания и диспергирования.

Особый случай представляют собой привитые сополимеры, якорные группы которых располагаются либо в боковых цепях гребнеобразных структур, либо непосредственно в главной цепи. Такие структуры способны обеспечить особенно большое количество контактов с поверхностью частиц пигментов и поэтому считаются высокоэффективными добавками для смачивания и диспергирования.

Известно множество способов получения полимеров с четко определенной структурой. К ним относятся метод полиприсоединения, а также ионной и радикальной полимеризации.

Из разнообразия способов радикальной полимеризации в настоящее время общепринятыми стали свободно-радикальная полимеризация (СРП) макромономеров для получения привитых сополимеров, а также «живая» контролируемая радикальная полимеризация (КРП), в процессе которой возможно легко регулировать количество, длину и распределение блоков по длине в структуре макромолекулы получаемых блоксополимеров.

Каждый из существующих методов имеет свои преимущества и недостатки технологического или коммерческого характера. Например, КРП позволяет получать полимеры различного строения, но их переработка часто занимает много времени. В частности, необходимо отделять используемые катализаторы на основе меди или алкилгалогенидов для предотвращения изменения цвета и ухудшения коррозионной стойкости получаемых покрытий.

Для всесторонней оценки различных методов производства были исследованы смачивающие и диспергирующие добавки для ВД ЛКМ.

Гребнеобразные привитые сополимеры, полученные методом СРП, сравнивали с сополимерами, синтезированными методом КРП. В качестве образца сравнения использовали традиционную сополимерную добавку для диспергирования, которую можно считать стандартной в рецептурах индустриальных ВД ЛКМ.

Целью исследования было создание добавки для смачивания и диспергирования, наиболее эффективно обеспечивающей цветовые свойства и коррозионную стойкость покрытий.

Проведенное в данном исследовании сравнение добавок для смачивания и диспергирования, полученных методами КРП и СРП, в составе водорастворимых пигментных концентратов показало, что метод получения сополимерной добавки не оказывает существенного влияния на цветовые и реологические свойства водных пигментных паст. Кроме того, не было выявлено существенных различий в коррозионной стойкости и водостойкости покрытий, содержащих добавки, полученные разными методами. Следовательно, расположение мономеров в привитом сополимере — строго чередующееся (CRP) или статистическое (FRP1) — не влияет на оцениваемые свойства. По сравнению со стандартной добавкой для смачивания и диспергирования новые продукты оптимизированого состава, примером которых является TEGO® Dispers 757W, характеризуются более высокой эффективностью.