Aditivos Humectantes y Dispersantes
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Aditivos
Humectantes yDispersantes
en la Industriade las Pinturas
Dr. S. Flores
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Pigmento
Extender
Barniz
Pinturas
Pigmento
coloreado
Resina :
Polímero (o
componentes
reactivos)
plastificante
Líquido Aditivos
solvente Diluyente
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ADITIVOS
• Componentes incluidos en las
formulaciones de las pinturas para mejorar
una función tecnológica o técnica.
• Se usan en pequeñas cantidades para limitar
su influencia en las otras propiedades.
• Son diferentes a los componentesfuncionales.
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¿Porqué utilizar humectantes y dispersantes? • Si no se alcanza una distribución homogénea del pigmento
sólido en la solución de resina líquida puede ocurrir una
variedad de defectos.
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• Para conseguir partículas más pequeñas (0,05 a 0,5 µm) con unamayor interfase pigmento solución, suministramos energía alsistema.
• Durante el secado estas partículas primarias se congregan para
formar “aglomerados” de tamaño > 100 µm • En el recubrimiento acabado los pigmentos deben estar
suficientemente divididos para permitir el mejor desarrollo delas propiedades ópticas y de aplicación.
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• El proceso de molienda puede dividirse en
tres pasos:
– La interfase sólido/gas es transformada
en una interfase sólido/líquido.
– Molienda.
– Estabilización de la dispersión.
• Los pasos 1 y 3 se pueden influir mediante
aditivos.
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Aditivos humectantes
La humectación dependen de la naturaleza del pigmento
y de la solución de resina.
Como la velocidad de humectación (V/t) dependen del cubo de
radio capilar de los poros, los pigmentos deberían ser polvos no
compactados con gran volumen de poro.
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Aditivos Humectantes
• Sustancias que reducen la tensión interfacial.
• Estructura de un surfactante (interfacialmente
activo): polar, elementos estructurales hidrofílicosy no-polar, elementos estructurales hidrofóbicos.
• Segmento polar puede ser iónico (aniónico) y no-
ionico.
• Segmento no polar: cadenas hidrocarbonadas.
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Aditivos Dispersantes
• Mantienen las partículas de pigmentos
distanciadas mediante: repulsión electrostática
Incrementan la carga de
los pigmentos y hacen
que todas las partículas
tengan carga
equivalente.
Doble capa eléctrica
Especialmente usados en látex.
Polielectrolitos: polifosfatos; ácidos policarboxílicos.
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Aditivos Dispersantes • Impedimentos estérico
Mecanismo de estabilización entrópica: restricción de la movilidadde las partículas (pérdida de entropía).
Este mecanismo ocurre en sistemas base solvente.
Estructura de aditivos humectantes.
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Floculación controlada
• Cuando los grupos afines a pigmentos están repartidos
de manera adecuada en la molécula de pigmento, se
forman puentes.
• Con esta estructura, la pintura en reposo posee una elevadaviscosidad:
•Estabilidad en capa gruesas y en áreas verticales.
•Influencia positiva en la sedimentación.
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Clasificación de Aditivos Humectantes y
Dispersantes
• Aditivos defloculantes poliméricos de bajo pesomolecular:
– Estabilizan el estado defloculado mediante el
impedimento estérico (Anti-tera; Lactimon).
– Algunos estabilizan pigmentos inorgánicos como elTiO2(Disperbyk-110 y -111).
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• Pigmentos inorgánicos: polares (fáciladsorción de aditivos).
• Pigmentos orgánicos: no polares (difíciladsorción por aditivos convencionales)
• Aditivos poliméricos de alto peso
molecular: – Características parecidas a la resina.
– Mayor número de grupos afines al pigmento.
– Actúan mediante impedimento estérico.
– Compatibilidad con resina es más restringida
– Altamente selectivos respecto a un determinadotipo de resina.
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Flotación
• La mayoría de sistemas pigmentados contienen
varios tipos de pigmentos.
• Flotación:
– Horizontal: diferencias locales de concentración.
– Vertical: diferencia de color dentro de la capa de
pintura.
• En los fenómenos de flotación se debe considerar:
– movilidad de los pigmentos.
– Carga de los pigmentos.
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• Movilidad:
– Diferencia en la movilidad debido a los
cambios de temperatura, densidad y tensiónsuperficial durante el secado.
– Las diferencias de movilidad puede ser
equilibrada con aditivos de floculación
controlada.
• Carga eléctrica:
– La carga del pigmento depende tanto del
pigmento como de la resina.
– Los aditivos uniformizan las cargas de los
pigmentos, evitando así la inestabilidad.
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Consideraciones Finales
• Dosificación: – Depende de la superficie específica del
pigmento.
Tipo de aditivo humectantedispersante
Pigmentosinorgánicos
Pigmentosorgánicos
Fórmulatotal
Clásicos, polímeros de bajopeso molecular
0.5 - 2% 1 - 5% 0.1 - 1%
Polímeros alto peso Molecular 1 - 10% 10 - 80% 0.2 - 3%
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• Momento de la adición:
– En el momento de la molienda.
– Premix (pigmento, solventes y aditivos): mejores
resultados.
– Post-adiciones para corregir problemas defloculación/flotación.
•Combinación: – Para obtener efectos sinérgicos
– Con aditivos reológicos: Bentonitas, fumed silica.
– Con aditivos de siliconas: reprimir células de Bènard)
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• Efectos secundarios:
– Influencia en la nivelación y estabilización de
la espuma.
– Mal seleccionados, influyen negativamente en
las propiedades protectoras (inhibición de lacorrosión, protección UV).
– En cantidad excesiva puede disminuir la
estabilidad de la pintura a ser almacenada, así
como la eficiencia óptica (opacidad, brillo,
firmeza del color).