ในอุตสาหกรรมการเคลือบผิวฟลูออโรอุซินสารเคมีและสารเติมแต่งฟลูออไรด์อื่น ๆ ใช้สำหรับอิทธิพลที่แข็งแกร่งต่อความตึงเครียดพื้นผิวและพลังงานของสีและการเคลือบ ด้วยการลดแรงตึงผิวการเคลือบสามารถทำให้พื้นผิวเปียกได้อย่างสม่ำเสมอมากขึ้นปรับปรุงทั้งลักษณะที่ปรากฏและประสิทธิภาพ พวกเขายังสามารถเพิ่มความต้านทานต่อน้ำน้ำมันและสิ่งสกปรกซึ่งเพิ่มความทนทานและการทำงานของการป้องกัน
สิ่งที่ทำให้ สารลดแรงตึงตา พิเศษ?
Fluorosurfactants สามารถเป็นประจุบวกประจุลบหรือไม่ใช่ไอออนิก เนื้อหาและโครงสร้างของฟลูออรีนแตกต่างกันไปและในบางกรณีส่วนประกอบฟลูออรีนทำหน้าที่เป็นตัวดัดแปลงสำหรับโพลีเมอร์อื่น ๆ สิ่งนี้ส่งผลให้พอร์ตโฟลิโอผลิตภัณฑ์ที่กว้างนำเสนอผลกระทบที่หลากหลายทั้งในการเคลือบของเหลวและฟิล์มแห้ง ต้องขอบคุณคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของฟลูออรีนเช่นการปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลต่ำและพันธะโควาเลนต์ CF ที่มีความเสถียรสูงแม้แต่ฟลูออโรซิเดอร์จำนวนเล็กน้อยก็สามารถลดแรงตึงผิวและทำให้เกิดน้ำได้อย่างเด่นชัดซึ่งช่วยลดสิ่งสกปรกบนพื้นผิว
ขับเคลื่อนด้วยการพัฒนาอย่างยั่งยืนและการพัฒนากฎระเบียบหลาย บริษัท กำลังมองหาทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม สารเติมแต่งที่ใช้ซิลิโคนเป็นตัวเลือกที่มีแนวโน้มนำเสนอประโยชน์ที่คล้ายคลึงกับฟลูออโรเซอร์สารเคมีโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการลดแรงตึงผิวและการปรับปรุงพลังงานพื้นผิว กุญแจสำคัญอยู่ในการเลือกอย่างระมัดระวังและการรวมกันของสารเติมแต่งที่ใช้ซิลิโคนเหล่านี้
คำแนะนำสำหรับสารเติมแต่งพื้นผิวที่ปราศจาก PFAS
สารเติมแต่งที่ใช้ PFAS ใช้ทั่วโลกในการเคลือบและแอปพลิเคชันมากมาย ขั้นตอนแรกในการแทนที่พวกเขาคือการเข้าใจฟังก์ชั่นของสารเติมแต่งในระบบเฉพาะ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่ต้องการสามารถใช้กลยุทธ์ทางเคมีที่แตกต่างกันได้ ด้วยเป้าหมายที่ชัดเจนและการรับรู้ข้อ จำกัด สามารถพบทางเลือกที่มีประสิทธิภาพ
เคล็ดลับกิจกรรม: PFAS
การประชุม EC ครั้งต่อไปเกี่ยวกับ PFAs จะจัดขึ้นในวันที่ 3-4 ธันวาคม 2568 ในโคโลญ-และมีความเกี่ยวข้องมากขึ้นกว่าเดิม: จากปี 2569 การห้ามใช้สารฟลูออไรด์ทั่วยุโรปอาจมีผลบังคับใช้ อุตสาหกรรมในการปฏิรูปการเคลือบ PFAS ฟรีไปไกลแค่ไหน? กลุ่มสารใดที่อยู่ในโฟกัส? และทางเลือกที่ใช้งานได้มีอยู่แล้ว? ผู้เชี่ยวชาญระหว่างประเทศจะนำเสนอการพัฒนาล่าสุดเกี่ยวกับวัสดุความท้าทายด้านกฎระเบียบและกลยุทธ์สำหรับสูตรที่ปราศจากฟลูออรีน หัวข้อรวมถึง: วัสดุ PFAS, กลยุทธ์การทดแทน, ผลกระทบด้านกฎระเบียบและผลกระทบของอุตสาหกรรม
ลดแรงตึงผิวแบบคงที่
การเปียกของพื้นผิวที่ดีเกิดขึ้นเมื่อแรงตึงผิวของการเคลือบเท่ากับหรือต่ำกว่าพลังงานพื้นผิวของพื้นผิวเล็กน้อย ระบบน้ำมักจะก่อให้เกิดความท้าทายเนื่องจากแรงตึงผิวของพวกเขาสูงกว่าระบบที่ใช้ตัวทำละลายอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อได้รับความเข้ากันได้ของซิลิโคนสามารถใช้ polysiloxanes สำหรับการลดแรงตึงผิวปานกลาง สำหรับการลดลงอย่างมากในระบบน้ำสารลดแรงตึงผิวซิลิโคนมักใช้
ในการค้นหาทางเลือกที่ปราศจาก PFAS จำเป็นต้องกำหนดข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์ การเปรียบเทียบสารเติมแต่งฟลูออไรด์ที่มีอยู่แสดงให้เห็นถึงการลดลงของความตึงผิวที่แตกต่างกันซึ่งเป็นจริงสำหรับตัวเลือกที่ปราศจากฟลูออรีน ดังที่แสดงในรูปที่ 1, 0.02% การใช้งานของฟลูออโรเซอร์สาร 1 และ 2 ส่งผลให้การลดแรงตึงผิวเล็กน้อยเพียงเล็กน้อย (จาก 72.8 ถึงประมาณ 45 mN/m) เอฟเฟกต์ที่คล้ายกันสามารถทำได้ด้วยสารลดแรงตึงผิวที่ปราศจากซิลิโคนและตัวทำละลายโดยใช้กรดซัคซินิกและเอสเทอร์ดัดแปลง Fluorosurfactants 3–7 ยังลดแรงตึงผิวปานกลางประมาณ 44 ถึง 49 mN/m การลดลงที่เปรียบเทียบได้สามารถทำได้ด้วย polydimethylsiloxanes ที่ดัดแปลงด้วยโพลีเอทเทอร์หรือ polysiloxanes ที่ได้รับการดัดแปลงอื่น ๆ Fluorosurfactant 8 มีประสิทธิภาพสูงในการลดแรงตึงผิว แต่ประสิทธิภาพที่เทียบเท่าเป็นไปได้ด้วยทางเลือกซิลิโคนดัดแปลงที่เหมาะสม
ผลกระทบทั้งหมดถูกวัดที่ 0.02% สสารที่ใช้งานอยู่ ในทางปฏิบัติชุดยาขอแนะนำให้ใช้งานได้ดีที่สุด พฤติกรรมที่คล้ายกันจะเห็นได้ใน clearcoat น้ำ 2K PU (รูปที่ 2) ซึ่งแรงตึงผิวลดลงจาก 34.2 ถึงต่ำกว่า 30.0 mN/m ด้วยสารลดแรงตึงผิวที่ปราศจากฟลูออรีนเพียง 0.1% สิ่งนี้จะช่วยเพิ่มทั้งการเปียกและการไหล ฟลูออโรซิวูดมักจะลดแรงตึงผิวมากเกินไปและมีอิทธิพลต่อคุณสมบัติอื่น ๆ เช่นการทำให้โฟมรักษาเสถียรภาพ การทดสอบโฟม (มาตราส่วน 1 = ไม่มีโฟมถึง 5 = ความเสถียรของโฟมสูง) เผยให้เห็นการรักษาเสถียรภาพของโฟมที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญด้วยสารลดแรงตึงผิวที่ปราศจากฟลูออรีน ฟลูออโรเซอร์สารเกือบทั้งหมดทำให้โฟมเสถียรอย่างรุนแรง
การแพร่กระจายพฤติกรรมของของเหลว
อีกแง่มุมหนึ่งคือวิธีที่สารเติมแต่งมีอิทธิพลต่อการแพร่กระจายของตัวทำละลายบนพื้นผิวต่างๆ ในการทดสอบการแพร่กระจายสารเติมแต่งจะถูกผสมเข้ากับตัวทำละลายและใช้ (หลังจากการปรับสภาพ 24 ชั่วโมง) กับพื้นผิวที่ไม่ใช่ขั้วเช่น PE, PP, PET และ PVC ลดลง 0.01 มล. โดยไม่มีแรงดันและวัดการแพร่กระจายหลังจาก 10 และ 30 วินาที น้ำบริสุทธิ์ไม่ทำให้พื้นผิวเปียก แต่น้ำที่เพิ่มสารลดแรงตึงผิวแพร่กระจายทันที ความแม่นยำในการกำหนดเวลาเป็นสิ่งจำเป็น Fluorosurfactants แสดงผลเพียงเล็กน้อยต่อการแพร่กระจาย เฉพาะฟลูออโรเซอร์สารเคมี 6 และ 10 ให้การปรับปรุงเล็กน้อย ในทำนองเดียวกัน acrylates fluoromodified เช่น BYK-3440 และ BYK-3441 แสดงการแพร่กระจายที่ จำกัด ในทางตรงกันข้าม polysiloxanes polyether-modified เพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางการลดลงอย่างมีนัยสำคัญเพิ่มการเปียกบนพื้นผิวทั้งหมด
ประสิทธิภาพการเปียกโดยไม่ต้องใช้ฟลูออโรเซอร์สารเคมี
การเปียกนั้นเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการไหลและแรงตึงผิว ในขณะที่ fluorosurfactants ส่งผลกระทบต่อแรงตึงผิวพวกเขามักจะมีผลกระทบน้อยที่สุดในการแพร่กระจาย ดังนั้นควรประเมินพฤติกรรมการเปียกโดยตรงเมื่อเปลี่ยนสารเติมแต่ง รูปที่ 3 แสดงการกระจายตัวของ PU โดยไม่มีสารลดแรงตึงผิวล้มเหลวในการทำหนัง PU เปียก fluorosurfactant 0.02% ปรับปรุงสิ่งนี้ แต่ยังคงไม่ดี ที่ 0.2%ผลลัพธ์จะดีกว่ามาก เอฟเฟกต์นี้สามารถจับคู่ได้โดยใช้ polysiloxanes โพลีเอทเทอร์ที่ไม่มีฟลูออรีน ที่นี่ fluorosurfactant จะต้องลดแรงตึงผิวที่ 22.9 mN/m ในขณะที่สารลดแรงตึงผิวซิลิโคนทำให้เกิดการเปียกที่คล้ายกันที่ 29.2 mN/m สำหรับสารตั้งต้นที่ยากปริมาณอาจต้องมีการปรับ
ประสิทธิภาพการไหลโดยไม่ต้องใช้ฟลูออโรเซอร์
แม้จะมีการเปียกการไหลและรูปลักษณ์ที่ดีก็ยังได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับผิวที่ราบรื่น รูปที่ 4 แสดงการเคลือบพื้นที่ใช้ในรูปแบบครอสช์ แม้จะมีแรงตึงผิวลดลงด้วยฟลูออโรเซอร์สารลดแรงตึงผิว เมื่อเทียบกับรุ่นที่ปราศจากสารลดแรงตึงผิวการปรับปรุงสามารถมองเห็นได้ แต่ไม่เพียงพอ เพื่อการไหลที่ดีที่สุดความตึงผิวควรเข้าใกล้พื้นผิวและเศษส่วนขั้ว/กระจายต้องจัดแนว polysiloxanes ที่ได้รับการดัดแปลง Polyether ให้ประโยชน์ที่นี่ พวกเขาปรับปรุงการเปียกโดยไม่ลดแรงตึงผิวมากเกินไปหรือเปลี่ยนความสมดุลของขั้ว สิ่งนี้ช่วยให้การไหลที่ดีขึ้นเครื่องหมายแอปพลิเคชันที่น้อยลงครอบคลุมเต็มรูปแบบและพื้นผิวที่เป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้น