A principal razão para a velocidade de secagem das tintas à base de água é a resina!

A secagem rápida é o requisito do cliente mais ouvido para revestimentos à base de água. Devido à singularidade de sua estrutura molecular, ou seja, a forte ligação de hidrogênio entre as moléculas, suas características são obviamente diferentes da maioria dos solventes orgânicos. No campo dos revestimentos à base de água, essa característica se concentra no fato de que, devido ao alto calor de evaporação da água, a taxa de evaporação da água é dez vezes ou até dezenas de vezes mais lenta que a dos solventes de revestimento comuns. Além disso, como o teor de vapor de água no ar é significativo e varia muito com as estações, a taxa de evaporação da água muda de acordo. Na pior das hipóteses, se a umidade relativa do ar atingir 100%, a evaporação da água será interrompida e o solvente não aquoso não será afetado por esse fator.

Embora os revestimentos à base de água enfrentem os desafios técnicos mencionados acima, eles inevitavelmente se tornarão um membro importante do campo de revestimentos devido às suas propriedades de proteção ambiental. Com os esforços incessantes dos trabalhadores de pintura à base de água nos últimos dez anos, a tecnologia de pintura à base de água tornou-se cada vez mais madura. Os principais fatores que afetam a velocidade de secagem dos revestimentos à base de água e as medidas correspondentes que podem ser tomadas na formulação são discutidos abaixo.

1. Seleção de resina:
Como todos os revestimentos, o desempenho dos revestimentos à base de água é amplamente determinado pela resina escolhida na formulação. A grande maioria das resinas formadoras de filme à base de água são sistemas de emulsão, e o mecanismo de formação de filme deste sistema é diferente daquele dos revestimentos à base de solvente. A resina à base de solvente e o solvente formam um sistema monofásico. Com a evaporação do solvente, a viscosidade do sistema aumenta até se tornar um sólido. Em termos das propriedades mecânicas do sistema, é um processo contínuo. A emulsão à base de água é um sistema de duas fases. Com a evaporação da água, a viscosidade do sistema não muda muito no início, mas quando o volume das partículas da emulsão representa um valor crítico do volume total do sistema, o sistema muda repentinamente de um estado comercial para um estado sólido. . Um processo descontínuo, este ponto crítico é o início da aderência das tintas à base de água, de modo que o tempo de aderência das tintas à base de água é menor do que o de algumas tintas à base de solvente. Todo o desempenho, desde a secagem da superfície até o desempenho do filme de tinta, depende da taxa de evaporação da água residual no sistema, da interpenetração das macromoléculas nas partículas da emulsão e da taxa de evaporação de outras pequenas moléculas orgânicas no sistema. Para otimizar o sistema, ao fazer formulações de tintas à base de água, a resina deve ser selecionada a partir dos seguintes aspectos:
uma. Teor de sólidos: Geralmente, quanto maior o teor de sólidos da emulsão, mais próximo está do valor crítico de secura da superfície e mais rápida a velocidade de secagem. No entanto, um teor de sólidos muito alto também trará uma série de fatores desfavoráveis. A secagem muito rápida da superfície encurtará o intervalo de escovação e causará inconvenientes na construção. Emulsões com alto teor de sólidos geralmente apresentam propriedades reológicas ruins devido ao pequeno espaçamento entre as partículas de resina e não são sensíveis a espessantes, o que dificulta o ajuste do desempenho de pulverização ou estuque dos revestimentos.
b. Tamanho das partículas da emulsão: Quanto menores as partículas da emulsão, menor a distância entre as partículas sob o mesmo teor de sólidos, menor o valor crítico de secura da superfície e mais rápida a velocidade de secagem. As pequenas partículas da emulsão também trarão outras vantagens como boa formação de filme e alto brilho.
c. Temperatura de transição vítrea da resina (Tg): De um modo geral, quanto maior a Tg da resina, melhor o desempenho final da formação do filme. No entanto, para o tempo de secagem, a tendência é basicamente oposta. Para resinas com alta Tg, geralmente é necessário adicionar mais auxiliares filmogênicos na formulação para facilitar a penetração mútua de macromoléculas entre as partículas da emulsão e promover a qualidade filmogênica. E esses coalescentes precisam de tempo suficiente para evaporar do sistema, o que na verdade prolongará o tempo entre a superfície seca e totalmente seca. Portanto, em termos desse fator Tg, o tempo de secagem e as propriedades de formação de filme são muitas vezes contraditórios.
d. Estrutura de fase das partículas de emulsão: Dependendo do processo de preparação da emulsão, a mesma composição de monômero pode formar diferentes estruturas de fase de partículas. A conhecida estrutura core-shell é um exemplo. Embora seja impossível que todas as partículas de uma emulsão sejam transformadas em uma estrutura núcleo-casca, a metáfora dessa imagem é que as pessoas podem ter uma compreensão popular das propriedades de formação de filme da emulsão. Se a Tg da casca das partículas for baixa e a Tg do núcleo for alta, o sistema requer menos auxiliares de formação de filme e seca rapidamente. No entanto, como a fase contínua após a formação do filme é uma resina de baixa Tg, a dureza do filme de tinta será afetada até certo ponto. Pelo contrário, se a Tg da casca das partículas for alta, uma certa quantidade de agente auxiliar é necessária para a formação do filme, e a velocidade de secagem do filme será mais lenta que a do primeiro, mas a dureza após a secagem será maior do que o anterior.
e. O tipo e a quantidade de tensoativo: uma certa quantidade de tensoativo é usada no processo de fabricação de emulsões comuns. O surfactante tem o efeito de isolar e proteger as partículas da emulsão, e tem grande influência no processo de formação do filme da fusão das partículas, principalmente na fase inicial, ou seja, quando a superfície está seca. Além disso, esses produtos químicos únicos têm uma certa solubilidade na fase aquosa e oleosa, e a parte dissolvida na resina realmente atua como um auxiliar de coalescência. Diferentes tensoativos, devido à sua solubilidade diferente em resinas, têm efeitos diferentes como formadores de filme.

2. Mecanismo de cura da resina:
A formação e cura de filme de resina à base de água geralmente tem vários mecanismos. Primeiro, a agregação e fusão das partículas da emulsão é um mecanismo que toda a secura da superfície da emulsão deve experimentar. Então, a volatilização da água e outros auxiliares de formação de filme torna as propriedades básicas da própria resina termoplástica totalmente manifestas, que é o segundo estágio da cura. Finalmente, algumas emulsões introduzem um mecanismo de reticulação durante a preparação, ou introduzem um agente de reticulação quando o revestimento é usado, de modo que a dureza do filme é melhorada ainda mais com base na resina termoplástica. O mecanismo de reticulação desta última etapa terá grande influência na velocidade final de cura e no grau de cura do filme. Mecanismos de reticulação comuns incluem reticulação oxidativa (como reticulação de resinas alquídicas), reticulação de adição de Michael (como alguns sistemas de emulsão de auto-reticulação) e reticulação de substituição nucleofílica (como epóxi, poliuretano, etc.). Essas reações de reticulação são afetadas por fatores como temperatura e pH, e a relação entre os requisitos de cura do sistema e outras propriedades deve ser equilibrada na formulação.

3. Dosagem e tipos de auxiliares de formação de filme:
Em teoria, qualquer solvente de resina é um coalescente. Na prática, considerando fatores como segurança, custo, velocidade, etc., há apenas uma dúzia de aditivos formadores de filme comuns, principalmente alguns álcoois de alto ponto de ebulição, éteres e ésteres. Esses coalescentes terão suas próprias preferências para diferentes engenheiros de revestimento à base de água. Geralmente, um engenheiro experiente tem apenas dois ou três tipos de coalescentes comumente usados. As principais considerações são a distribuição dos reagentes entre a água e a resina e dentro das partículas de resina. Especialmente quando a resina à base de água é uma resina multifásica, a seleção e a combinação dos auxiliares de formação de filme são particularmente importantes.

4. Ambiente de construção:
No início deste artigo discutimos a questão da água. É justamente por causa das características da água que os revestimentos à base de água têm exigências maiores do que as tintas à base de óleo no ambiente de construção, principalmente para controlar ao máximo a temperatura e a umidade durante a construção. A construção da fórmula geral deve tentar evitar ambiente de alta umidade. Se deve ser aplicado sob alta umidade, a formulação deve ser ajustada, ou uma resina com rápida formação de filme deve ser selecionada ou o local deve ser isolado.




Resina epóxi à base de água