Was ist ein wasserbasierter Vernetzer?
Wasserbasierte Vernetzer beziehen sich auf wasserlösliche Vernetzer. Vernetzer sind chemische Substanzen, die vor allem Farben und Beschichtungen zugesetzt werden, um Polymere miteinander zu verbinden und dadurch ihre physikalischen oder chemischen Eigenschaften zu verändern.
Im Allgemeinen werden Beschichtungen durch physikalische Trocknung und chemische Härtung durch Verflüchtigung von Lösungsmitteln hergestellt. Durch den Zusatz eines Vernetzungsmittels kann ein dreidimensionales Netzwerk im Lackfilm entstehen.
Dadurch ist es möglich, relativ niedermolekulare Harze zu verwenden und Beschichtungen mit niedriger Viskosität und hohem Feststoffgehalt zu erhalten, was die Verarbeitbarkeit verbessert.
Weitere Vorteile sind kürzere Trocknungs- und Aushärtungszeiten, höhere Chemikalienbeständigkeit und verbesserte Haltbarkeit.
Anwendungen von wasserbasierten Vernetzern
In jüngster Zeit werden als Reaktion auf verschiedene Umweltprobleme wie globale Erwärmung, Luft- und Wasserverschmutzung Umweltschutzvorschriften gefördert und angegangen.
Zur Bewältigung von Umweltproblemen auf globaler Ebene ist die Verringerung der flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) in Verdünnungsmitteln eine große Herausforderung für Branchen wie Farben, Beschichtungen, Klebstoffe und Druckfarben, in denen organische Lösungsmittel als Verdünnungsmittel verwendet werden und die Verflüchtigung zum Ausdruck der Produktfunktionen dient. Dies ist zu einer Herausforderung geworden.
Es gibt viele wasserbasierte Vernetzer, ein Beispiel sind reaktive wässrige Urethanharze. Reaktive wässrige Urethanharze sind selbstemulgierend oder zwangsemulgiert, indem sie einem Urethanharz mit Isocyanatgruppen, die durch ein Blockierungsmittel geschützt sind, hydrophile Eigenschaften verleihen. Durch Dissoziierung dieses Blockierungsmittels wird es als Vernetzungsmittel eingesetzt.
Funktionsweise der wasserbasierten Vernetzer
Es wurden viele Arten von Vernetzungsmitteln entwickelt, aber im Allgemeinen müssen sie multifunktional und löslich sein und verschiedene Eigenschaften des Beschichtungsfilms wie Härte, Flexibilität, Hitze- und Witterungsbeständigkeit des Beschichtungsfilms verbessern. Darüber hinaus müssen sie frei von Färbung, Geruch, Flüchtigkeit und Toxizität und preisgünstig sein.
In der Praxis ist es auch sehr wichtig, ob das Vernetzungsmittel als Einkomponenten- oder Zweikomponententyp verwendet wird.
Als Raumtemperatur-Vernetzungstechnologie werden z. B. Zweikomponenten-Urethanharze auf Wasserbasis in Beschichtungen und Klebstoffanwendungen eingesetzt. Bei der Verwendung als Raumtemperatur-Vernetzer sind jedoch die geringen Vernetzungseigenschaften bei niedrigen Temperaturen, die niedrigen Vernetzungsraten und die geringen Reaktionsgeschwindigkeiten problematisch.
Unter diesen werden Aziridin-Vernetzer mit hervorragenden Vernetzungseigenschaften bei Raumtemperatur aufgeführt, aber Aziridin ist mutagen, so dass hier Vorsicht geboten ist.
Andererseits werden Einkomponenten-Urethanharze auf Wasserbasis in denselben Anwendungen eingesetzt wie Zweikomponentenharze, aber die Methode der Vernetzung bei Raumtemperatur beinhaltet eine Reaktion zwischen Diacetonacrylamid (DAAM) und Adipinsäuredihydrazid (ADH), einem Vernetzungsmittel mit einer Hydrazidgruppe. Diese Reaktion führt zusammen mit der Dehydratisierung zu einer Bindung der ketonischen Carbonylgruppen von DAAM an die Enden beider Seiten von ADH, was zu einer Selbstvernetzung bei Umgebungstemperatur führt.
Zu den Vernetzungsmitteln gehören Melaminharze, die häufig in Einkomponenten-Backlacken verwendet werden, und Polyisocyanate, die zum Einbrennen bei niedrigen Temperaturen eingesetzt werden.