Watergedragen epoxyharsenEdit

zie ook Epoxy

Een epoxyharssysteem bestaat in het algemeen uit een uithardingsmiddel en een epoxyhars. Zowel de harder als de epoxyhars kunnen watergedragen worden gemaakt. Vaste epoxyharsdispersies (molecuulgewicht >1000) zijn beschikbaar en bestaan uit een epoxyhars gedispergeerd in water soms met behulp van co-oplosmiddelen en oppervlakte-actieve stoffen. De harsruggengraat wordt vaak gemodificeerd om de dispergeerbaarheid in water te verzekeren. Deze harsen drogen op zichzelf door verdamping van het water/co-oplosmiddel en de coalescentie van de deeltjes. Om de hars uit te harden en te verknopen, wordt gewoonlijk een uithardingsmiddel op basis van amine toegevoegd. Hierdoor ontstaat een twee-componenten systeem. Een alternatief is gebruik te maken van standaard vloeibare epoxyharsen met een gemiddelde viscositeit en deze te emulgeren in een in water oplosbaar polyamine of polyaminoamide verharderhars, waardoor eveneens een tweecomponentensysteem ontstaat. Polyaminoamiden worden gemaakt door ethyleenaminen te laten reageren met gedimeriseerde vetzuren, zodat een soort ontstaat met amideverbindingen, maar nog steeds met aminefunctionaliteit. Bij de condensatiereactie komt water vrij. Deze harsen kunnen vervolgens wateroplosbaar worden gemaakt door ze verder te laten reageren met organische zuren of formaldehyde. Dergelijke harsen worden gewoonlijk achtergelaten met nog meer aminefunctionaliteit op de polymeerruggengraat, zodat zij kunnen uitharden en een epoxyhars kunnen crosslinken. Er kunnen dan verven van worden gemaakt door ofwel de epoxy ofwel het amineverhardergedeelte of zelfs beide te pigmenteren. Polyamine hardende harsen in tegenstelling tot polyaminoamide harsen worden over het algemeen gemaakt door polyfunctionele amines gedeeltelijk te adapteren met een epoxyhars en/of epoxy verdunningsmiddel, waarbij het bestanddeel overblijft met resterende amine functionaliteit. Dit adduct kan dan in water worden opgelost en worden gebruikt om meer epoxyhars te emulgeren en weer kan een deel of beide worden gepigmenteerd. Het voordeel van deze systemen is dat ze geen glaciale organische zuren nodig hebben om ze op te lossen. Dit is een voordeel als de coating moet worden gebruikt op een sterk alkalische ondergrond zoals vers beton, omdat de alkali van het cement het zuur neutraliseert en instabiliteit veroorzaakt bij herhaald onderdompelen van een kwast in de bus. Hoewel water aanwezig is en een brandstof is voor corrosie, kunnen metaalcoatings op waterbasis op basis van epoxy op waterbasis ook worden geformuleerd.

Alkydharsen op waterbasisEdit

zie ook artikel Alkyd

Water reduceerbare alkydharsen zijn in principe conventionele alkydharsen, d.w.z. polyesters op basis van verzadigde of onverzadigde oliën of vetzuren, polybasische zuren en alcoholen die zijn gemodificeerd om ze in water mengbaar te maken. Typische componenten zijn plantaardige oliën of vetzuren zoals lijnzaad-, soja-, castor-, gedehydrateerde castor-, saffloer-, tung-, kokos- en tallolie. Zuren zijn onder meer isoftaalzuur, tereftaalzuur, adipinezuur, benzoëzuur, barnsteenzuur en ftaalzuur-, maleïnezuur- en trimellietzuuranhydride. Polyolen omvatten glycerol, pentaerytritol, trimethylolpropaan, ethyleenglycol, propyleenglycol, diethyleenglycol, neopentylglycol, 1,6-hexaandiol en 1,4-butaandiol. Typische methoden voor het introduceren van verschillende mengbaarheidsgraden met water zijn vergelijkbaar met die voor andere harssystemen. In principe worden hydrofiele centra, zoals zuurgroepen, toegevoegd, die vervolgens kunnen worden geneutraziseerd om een zout te vormen. Het aanbrengen van polaire groepen op de ruggengraat is een andere methode. Typische methoden voor alkydharsen zijn maleïnering van onverzadigde vetzuren met maleïnezuuranhydride. Hierbij wordt een Diels-Alder adduct gemaakt in de buurt van de plaats van de dubbele binding. De ingebrachte zuurgroepen kunnen dan verder met polyolen worden gereageerd. Een Diels-Alder reactie treedt alleen op als er een geconjugeerd dubbelebindingenstelsel is. Eenvoudige additie treedt op als er geen geconjugeerd systeem is. Andere technieken zijn het synthetiseren van de hars met hydroxyl functionele oligomeren die b.v. ethyleenglycol bevatten en dan specifieke zure of hydroxyl bevattende stoffen toevoegen tegen het eind van de reactie. Een andere techniek is het maken van een acryl functionele alkyd met een acryl monomeer mengsel rijk aan carboxylzuur groepen.

Watergedragen polyesterharsenEdit

zie ook Polyesterhars

Verzadigde polyesterharsen bevatten veel van de materialen die worden gebruikt in conventionele alkydharsen, maar zonder de olie of vetzuur componenten. Typische componenten voor deze harsen zijn polycarboxyl- en polyhydroxylcomponenten. De meest gebruikte polyzuren zijn ftaalzuur, isoftaalzuur, tereftaalzuur en adipinezuur. Ftaalzuuranhydriden en trimellietzuuranhydriden kunnen eveneens worden gebruikt. Polyolen zijn meestal neopentylglycol, 1,6-hexaandiol en trimethylolpropaan. Om ze watergedragen te maken worden organische zuren of anhydriden in een tweefasenproces toegevoegd, maar er zijn ook andere methoden.

Polyurethaanharsen op waterbasisEdit

zie ook Polyurethaandispersie

Polyurethaanharsen zijn watergedragen verkrijgbaar. De eencomponentenversies worden gewoonlijk Polyurethaandispersies genoemd. Zij zijn verkrijgbaar in anionische, kationische en niet-ionische versies, hoewel anionische verbindingen het gemakkelijkst in de handel verkrijgbaar zijn. Watergedragen polyurethanen zijn ook verkrijgbaar in 2-componenten versies. Aangezien een 2-componenten polyurethaan bestaat uit polyol(len) en een isocyanaat en isocyanaten reageren met water, vereist dit speciale formulerings- en produktietechnieken. Het polyisocyanaat dat waterdispergeerbaar is kan bijvoorbeeld gemodificeerd worden met sulfonaat.

Watergedragen rastersEdit

zie hoofdartikel Latex

Een latex is een stabiele dispersie (emulsie) van polymeer in water. Synthetische roosters worden gewoonlijk gemaakt door polymerisatie van een monomeer zoals vinylacetaat dat is geëmulgeerd met in water gedispergeerde oppervlakte-actieve stoffen.

Elektroforetische depositieharsen op waterbasisEdit

zie hoofdartikel Elektroforetische depositie

De harsen die voor elektrodepositie worden gebruikt, zijn gewoonlijk van het type epoxy-, acryl- of fenolhars. Zij worden geformuleerd met functionele groepen die, wanneer zij geneutraliseerd worden, ionische groepen vormen op de polymeerruggengraat. Deze zorgen voor de oplosbaarheid van het polymeer in water. Zij zijn verkrijgbaar in anodische uitvoering die neerslaat op de kathode van een elektrochemische cel en in kathodische uitvoering die neerslaat op de kathode. Kathodische elektrodepositieharsen domineren en hebben een revolutie teweeggebracht in de corrosiebescherming in de automobielindustrie. Zij worden eerder als OEM (Original Equipment Manufacture) dan als overspuitingssysteem toegepast. Kathodische harsen bevatten amines op de polymeerruggengraat die worden geneutraliseerd door zuurgroepen zoals azijnzuur om een stabiele waterige dispersie te verkrijgen. Wanneer een elektrische stroom wordt geleid door een autocarrosserie die is ondergedompeld in een bad dat een verf bevat op basis van een kathodische elektrodepositiehars, zetten de hydroxylionen die nabij de kathode worden gevormd de verf op de carrosserie af. De elektrische stroom die hiervoor nodig is, wordt bepaald door het aantal ionische centra. Dispersies van watergedragen harsen voor het elektrolytisch coaten bevatten gewoonlijk enkele co-oplosmiddelen zoals butylglycol en isopropanol en hebben gewoonlijk een zeer laag vastestofgehalte, d.w.z. 15%. Zij hebben gewoonlijk een molecuulgewicht in de orde van grootte van 3-4000. Verven op basis van deze harsen hebben meestal een PVC-gehalte van minder dan 10, d.w.z. een zeer hoge bindmiddel-pigmentverhouding.

Hybride harsen op waterbasisEdit

Vele harsen zijn verkrijgbaar op waterbasis, maar kunnen hybriden of mengsels zijn. Een voorbeeld zouden polyurethaandispersies zijn die met acrylaatharsen worden gemengd of gehybridiseerd. Watergedragen epoxyharsen kunnen worden gemodificeerd met acrylaat en vervolgens verder worden gemodificeerd met zijketens met veel fluoratomen erop. Er zijn ook watergedragen harsen verkrijgbaar die zowel water als hernieuwbare grondstoffen gebruiken. Een ander voorbeeld is het combineren van alkydharsen met acrylaten om ze watergedragen te maken. Door gebruik te maken van hypervertakte alkydharsen en deze te modificeren met acrylmonomeren en mini-emulsiepolymerisatie toe te passen, kunnen geschikte hybriden worden gevormd. Naast hybridisatie van de harsen kunnen ook combinaties van technieken worden toegepast. Zo kunnen bijvoorbeeld ultraviolet hardende coatings worden geproduceerd die kunnen worden geëlektrodeerd en watergedragen hybriden zijn van epoxy- en acrylharsen.