PowerPoint-Präsentation - ЗАО ЕВРОХИМ-1

Смачивающие и
диспергирующие добавки
Обзор и теория
Москва, Октябрь 2013, Stephan Remme
Смачивающие и диспергирующие добавки:
содержание
 Базовая информация
Wetting &
Dispersing
 Процесс смачивания и диспергации
 Механизм стабилизации
 Методы тестирования
 Смачивающие и диспергирующие добавки для
смол холодного отверждения
 Критерии отбора
Slide 2, Stephan Remme, Plastics Additives
Смачивающие и диспергирующие добавки:
основы
Наполнители и пигменты: размер частицы в сравнении с площадью поверхности
Частица
Наполнитель
<1
10 - 250
Красный
железоокисный
12
0.250
Пламенная сажа
20
0.095
Фталоцианиновый
синий
64
0.070
460
0.013
Сажа (FW200)
Slide 3, Stephan Remme, Plastics Additives
Площадь
Размер частицы
Прочность сил сцепления
поверхности (m2/g)
(µm)
Смачивающие и диспергирующие добавки:
основы
Наполнитель и пигмент: полярность
N
N
N
N
N
Cu
N
N
N
CaCO3 • MgCO3
Органические (напр. Фталоцианиновый синий)
Поверхность с низкой полярностью
Slide 4, Stephan Remme, Plastics Additives
Неорганические (напр. Доломит)
Поверхность с высокой полярностью
Смачивающие и диспергирующие добавки:
основы
Распределение пигмента и наполнителя, агломераты
Сухой материал
(агломерация)
Slide 5, Stephan Remme, Plastics Additives
Перемешивание/распределение
Идеальная дисперсия
Оптимальные параметры диспергирования
диссольвером
Для хорошего диспергирования материала
необходимо выполнение следующих
параметров:
- Диаметр фрезы диссольвера:
- Диаметр дежи:
2–3d
2–3d
- Высота смеси в деже:
1–2d
- Расстояние дно-фреза:
0.5 – 1 d
- Окружная скорость:
18 – 25 m/s
Расчет скорости: v = (d*π*n)/60 [m/s]
d = диаметр фрезы [m]
n = об/мин.
1-2d
d
Slide 6, Stephan Remme, Plastics Additives
d
0.5 –1 d
Кривая вязкости в зависимости от количества
наполнителя
10.000
8.000
6.000
4.000
2.000
0
0
Slide 7, Stephan Remme, Plastics Additives
10
20
30
40
50
60
% Наполнителя
70
80
Структура дефлокулирующих, монофункциональных
смачивающих и диспергирующих добавок
Гидрофильная, полярная
Гидрофобная, неполярная
Группа родственная наполнителю
Slide 8, Stephan Remme, Plastics Additives
Группа родственная смоле
Монофункциональные смачивающие и
диспергирующие добавки снижают силы
взаимодействия между частицами наполнителя
Снижение вязкости
за счет снижения
сил взаимодействия
Slide 9, Stephan Remme, Plastics Additives
Эффект дефлокулирующих, монофункциональных
смачивающих и диспергирующих добавок
10.000
without Additive
8000
with Additive
Вязкость [mPa s]
6000
4000
2000
0
0
10
20
30
40
50
60
% Наполнителя
Slide 10, Stephan Remme, Plastics Additives
70
80
Смачивающие и диспергирующие добавки:
основы
Зачем дефлокуляция наполнителя и пигментов?
 Снижение вязкости
o Снижение вязкости при переработке
o Увеличение наполнения
 Пигменты: Кроющая способность
 Пигменты: Цвет/ оттенок
Slide 11, Stephan Remme, Plastics Additives
Смачивающие и диспергирующие добавки:
основы
Распределение и стабилизация агломератов
Агломераты
Процесс перемешивания
Флокуляция
Slide 12, Stephan Remme, Plastics Additives
Идеальная дисперсия
Стабилизация
Процесс смачивания и диспергирования
1
Смачивание
Slide 13, Stephan Remme, Plastics Additives
2
Диспергация
3
Стабилизация
Процесс смачивания и диспергирования
1
Смачивание
Фталоцианиновый синий в
воде:
Нет (очень медленное)
смачивание
Со смачивающей и
диспергирующей добавкой:
Спонтанное смачивание
Slide 14, Stephan Remme, Plastics Additives
Процесс смачивания и диспергирования
∆ в поверхностном натяжении между пигментом/наполнителем и смолой
1
Смачивание
 Чем выше различие, тем медленнее процесс смачивания
и диспергации
 Смачивающие и диспергирующие добавки
минимизируют разницу в поверхностном натяжении
Связующий совместитель цепи
Пигмент с низкой
полярностью поверхности
Slide 15, Stephan Remme, Plastics Additives
Процесс смачивания и диспергирования
Механизм разрушения агломератов наполнителя/пигмента
2
Диспергирование
 Энергия, введенная в систему, повышает
ее энергетический уровень
 Система стремится к минимально возможному
энергетическому уровню
o Рефлокуляция наполнителя/пигментов
 Стабилизация помогает предотвратить рефлокуляцию
Slide 16, Stephan Remme, Plastics Additives
Процесс смачивания и диспергирования
3
Стабилизация
Флокуляция
Slide 17, Stephan Remme, Plastics Additives
Дефлокуляция
Механизм стабилизации
Электростатическое отталкивание
 Большинством в водных системах
 Чувствительно к
• концентрации ионов
• изменением уровня pH
Стерическая стабилизация
 Для водных и органорастворимых систем
––
–
–
–
–
–
Slide 18, Stephan Remme, Plastics Additives
Электростерическая стабилизация
 Комбинация между электростатическим отталкиванием и
стерической стабилизацией
Механизм стабилизации
Флокуляция
Slide 19, Stephan Remme, Plastics Additives
Контролируемая флокуляция
Дефлокуляция
Контролируемая флокуляция в сравнении с
дефлокуляцией
Вязкость [Pa∙s]
Реологические свойства
3.0
Deflocculating wetting & dispersing additive
Controlled flocculating wetting & dispersing additive
2.0
1.0
0.0
1
10
100
1000
Скорость сдвига [1s-1]
Slide 20, Stephan Remme, Plastics Additives
Контролируемая флокуляция в сравнении с
дефлокуляцией
Осаждение
Флокулированные частицы
Рыхлый осадок
Дефлокулированные частицы
Твердый осадок
Дефлокуляция наполнителя/пигментов может привезти к образованию плотного, твердого осадка
→ Необходимо применять реологические добавки
Slide 21, Stephan Remme, Plastics Additives
Как определить качество дисперсии?
Методика тестирования: измерение размера частицы
µm
Недостаточная стабилизация
Система: Глинозем перетертый под проточной водой / 25 % Paliogen Marroon L 3920
Slide 22, Stephan Remme, Plastics Additives
µm
Хорошая стабилизация
Как определить качество дисперсии?
Рекомендуемая методика: измерение вязкости
Вязкость [Pa∙s] (Brookfield RVT-DV II, spindle 6, 10 rpm)
80
70
System: Filled Epoxy-Gelcoat; 1.5% additive as
delivered on filler
60
50
40
30
20
10
0
Without
Additive
Slide 23, Stephan Remme, Plastics Additives
Additive 1
Additive 2
Additive 3
Additive 4
Смачивающие и диспергирующие добавки
Низкомолекулярные
Сильное
Снижение вязкости
снижение вязкости
Предотвращение
осаждения
Дефлокуляция
Slide 24, Stephan Remme, Plastics Additives
Дефлокуляция
Стерическая
изоляция
Высокомолекулярные
Предотвращение
осаждения
Цветостабилизация
Контролируемая
Флокуляция
Снижение вязкости
Стабилизация цвета
Стабилизация
Смачивающие и диспергирующие добавки:
Химия
Низкомолекулярные
Высокомолекулярные
Родственные пигментам группы
Боковые цепи совместимые со смолой
кислотные (анионные)
 кислотные (анионные)
Полиакрилаты
 Полиуретаны
 основные (катионные)
 Простые полиэфиры
 нейтрализованные (соли)
 Сложные полиэфиры
 Акрилаты
 нейтральные (неионные)
Slide 25, Stephan Remme, Plastics Additives
Смачивающие и диспергирующие добавки для
смол холодного отверждения
Полиуретаны
Сверхразветвленные
полиамины
Другие
Химия жирных
кислот
Эфиры
фосфорной
кислоты
ANTI-TERRA-204
BYK-W 903
BYK-9077
BYK-9076
BYK-W 909
BYK-220S
BYK-W 969
DISPERBYK171
DISPERBYK-142
BYK-P 105
BYK-W 985
BYK-W 940
BYK-W 996
BYK-W 961
BYK-W 9010
BYK-W 966
DISPERBYK-118
BYK-W 980
DISPERBYK-192
DISPERPLAST1142
Slide 26, Stephan Remme, Plastics Additives
DISPERBYK-2152
Смачивающие и диспергирующие добавки для
смол холодного отверждения
Химия жирных
кислот
Эфиры фосфорной
кислоты
Полиуретаны
Сверхразветвленные
полиамины
Другие
s
ANTI-TERRA-204
BYK-W 903
BYK-9077
BYK-9076
BYK-W 909
BYK-220S
BYK-W 969
DISPERBYK-171
DISPERBYK-142
BYK-P 105
BYK-W 985
BYK-W 940
BYK-W 996
BYK-W 961
BYK-W 9010
BYK-W 966
DISPERBYK-118
DISPERBYK-2152
BYK-W 980
DISPERBYK-192
DISPERPLAST-1142
кислотные
дефлокулирующие
нейтрализованные
контролируемая флокуляция
основные
сильно контролируемая флокуляция
неионные
Slide 27, Stephan Remme, Plastics Additives
Смачивающие и диспергирующие добавки:
критерии отбора
Наполнители/неорг. пигменты
Органические пигменты
 Относительно полярные поверхности
(аппретирование)
 Относительно неполярная поверхность
 Более мелкие частицы
 Более грубые частицы
 Большая площадь поверхности
 Маленькая площадь поверхности


 Продукты низкой молекулярной массы
 Продукты высокомолекулярные
Меньше групп родственных пигментам
 Много родственных пигментам групп


Системы с растворителем: в основном кислотно-основное взаимодействие
Slide 28, Stephan Remme, Plastics Additives
Смачивающие и диспергирующие добавки:
критерии отбора
Для выбора лучшего продукта, следующие правила должны быть учтены:
 Наполнитель / Пигмент
o Органический или неорганический
o Поверхностная химия (кислотная или основная)
o Площадь поверхности
 Система
o Ненасыщенный полиэфир НП
o Полиуретан ПУ
o Эпоксид ЭП
o Акрилат
Slide 29, Stephan Remme, Plastics Additives
Дозировка добавки
Зависит от пигмента или наполнителя
 Каждый пигмент/наполнитель рассчитывается отдельно
Степень перетира адоптируется под индивидуальную твердую частицу
Тип частицы
Оптимальные уровни*
Наполнитель
1-2 %
Диоксид титана
2-4 %
Цветной неорг. пигмент
5-8 %
Органический пигмент
15-25 %
Сажа
30-80 %
• = активной субстанции на наполнитель/пигмент
Slide 30, Stephan Remme, Plastics Additives
Смачивающие и диспергирующие добавки:
Заключение
 Смачивающие и диспергирующие добавки
предлагают различные механизмы стабилизации
o Электростатическое отталкивание
o Стерическая стабилизация
o Электростерическая стабилизация
 Смачивающие и диспергирующие добавки могут быть:
o Дефлокулирующими
o Контролирующими флокуляцию
 BYK предлагает решения для всех типов
o Наполнителей
o Неорганических пигментов
o Органических пигментов
o Саж
 BYK предлагает индивидуальные решения для
o Ненасыщенных полиэфиров
o Полиуретанов
o Эпоксидов
o Акрилатов
Slide 31, 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
Slide 32, Stephan Remme, Plastics Additives