Resina acrílica a base de agua ofrece buena transparencia, resistencia a la intemperie y capacidad de formación de película. Se utiliza ampliamente en recubrimientos a base de agua, tintas de impresión, adhesivos, recubrimientos textiles y productos para el tratamiento del papel.

Sin embargo, los requisitos de rendimiento varían según la aplicación. Las resinas acrílicas estándar a base de agua pueden presentar una resistencia al agua insuficiente, adhesión limitada, mala formación de película a bajas temperaturas o dificultad para equilibrar la dureza y la flexibilidad.

En el trabajo práctico de formulación, la estructura de la resina normalmente debe ajustarse según el sustrato, el proceso de aplicación y los requisitos finales de rendimiento.

Modificación con resina epoxi

La resina acrílica modificada con epoxi puede prepararse mediante mezcla física, injerto químico o copolimerización.

Las resinas epoxi generalmente proporcionan buena adhesión a metales, vidrio y algunos sustratos polares. Cuando se combinan con resina acrílica, pueden mejorar la adhesión del recubrimiento, la dureza, la resistencia al agua y la resistencia a la corrosión.

Estos sistemas se utilizan comúnmente en imprimaciones para metales, recubrimientos protectores industriales y recubrimientos para componentes automotrices.

La proporción de resina epoxi debe controlarse cuidadosamente. Un contenido excesivo de epoxi puede reducir la flexibilidad de la película, la resistencia a la intemperie y la estabilidad de almacenamiento de la emulsión.

Modificación con poliuretano

La resina acrílica modificada con poliuretano se denomina comúnmente resina compuesta PUA. Puede producirse mediante mezcla física, polimerización en emulsión con estructura núcleo-cáscara, polimerización in situ o injerto químico.

El poliuretano ofrece buena flexibilidad, resistencia a la abrasión, elasticidad y rendimiento a bajas temperaturas. Puede ayudar a reducir la fragilidad, la limitada resistencia al impacto y el deficiente rendimiento a bajas temperaturas que a veces presentan las resinas acrílicas convencionales.

Las resinas modificadas se utilizan en adhesivos a base de agua, tintas de impresión, recubrimientos para madera, acabados para cuero, recubrimientos textiles y recubrimientos industriales.

El método de preparación también afecta la compatibilidad y la estabilidad a largo plazo. La mezcla directa es relativamente sencilla, mientras que las estructuras núcleo-cáscara y la polimerización in situ pueden proporcionar una interacción más fuerte entre los componentes de poliuretano y acrílico.

Modificación con silicona

La modificación con silicona normalmente implica introducir estructuras de siloxano en el polímero acrílico mediante copolimerización o injerto.

Este enfoque se utiliza principalmente para mejorar la resistencia al agua, el rendimiento a altas y bajas temperaturas, la durabilidad en exteriores y la resistencia superficial a las manchas.

Las resinas acrílicas modificadas con silicona se utilizan a menudo en recubrimientos para paredes exteriores, recubrimientos impermeables, tratamientos textiles y recubrimientos protectores para exteriores.

La compatibilidad entre los componentes de silicona y acrílico debe considerarse cuidadosamente. Un contenido excesivo de silicona o unas condiciones de reacción inadecuadas pueden causar cráteres, separación, apariencia irregular de la película o un bajo rendimiento de repintado.

Modificación con flúor

La resina acrílica modificada con flúor generalmente se prepara mediante la copolimerización de monómeros acrílicos fluorados con otros monómeros acrílicos.

Los grupos fluorados pueden reducir la energía superficial de la película de recubrimiento, mejorando la repelencia al agua, la repelencia al aceite, la resistencia a las manchas y la facilidad de limpieza. También pueden mejorar la resistencia química y la durabilidad en exteriores.

Debido a que las materias primas fluoradas son relativamente costosas, este tipo de modificación se utiliza con mayor frecuencia en recubrimientos arquitectónicos, marinos y protectores industriales con mayores requisitos de rendimiento superficial.

Una energía superficial muy baja también puede afectar la adhesión entre capas y el repintado. Por lo tanto, la proporción de monómeros fluorados debe seleccionarse según la aplicación prevista.

Modificación con nanomateriales

La sílice nano, el dióxido de titanio nano, la alúmina nano y el grafeno también pueden utilizarse para modificar resinas acrílicas a base de agua.

Cuando se dispersan adecuadamente, estos materiales pueden mejorar la dureza de la película, la resistencia a la abrasión, la resistencia al rayado y la resistencia al envejecimiento. Algunos nanomateriales también pueden proporcionar funciones adicionales como propiedades antibacterianas, autolimpieza, conductividad térmica o conductividad eléctrica.

Los nanomateriales tienen una alta energía superficial y tienden a aglomerarse. Una mala dispersión puede causar partículas en la película de recubrimiento, reducción de la transparencia, viscosidad anormal o baja estabilidad de almacenamiento.

El tamaño de partícula, el tratamiento superficial, el orden de adición y el método de dispersión afectan al rendimiento final.

Modificación mediante reticulación

La reticulación es un método común para mejorar la resistencia al agua y a los productos químicos de las resinas acrílicas a base de agua.

Se pueden introducir grupos reactivos como grupos hidroxilo, carboxilo o epoxi en el polímero. También pueden añadirse reticulantes como carbodiimida, isocianato dispersable en agua, aziridina o silano para formar una red polimérica más densa.

Después de la reticulación, la película de recubrimiento puede mostrar una mejor resistencia al agua, resistencia a los disolventes, dureza, resistencia térmica y resistencia al bloqueo.

Sin embargo, una mayor densidad de reticulación no siempre es mejor. Una reticulación excesiva puede hacer que la película sea quebradiza y puede acortar la vida útil de la formulación.

Modificación con materiales de base biológica

Además de la modificación con epoxi, poliuretano y silicona, los aceites vegetales, los derivados del aceite de ricino y ciertos materiales basados en aminoácidos también pueden utilizarse para modificar resinas acrílicas a base de agua.

Estos materiales pueden ayudar a ajustar la flexibilidad de la película, la adhesión, la estabilidad térmica y el comportamiento de curado, al tiempo que reducen el uso de algunas materias primas petroquímicas convencionales.

La composición y la reactividad de los materiales de base biológica pueden variar. Su compatibilidad, estabilidad de la emulsión y rendimiento de formación de película deben evaluarse antes de su uso.

¿Cómo debe seleccionarse un método de modificación?

Se utilizan diferentes métodos de modificación para resolver distintos problemas de rendimiento.

La modificación con epoxi puede considerarse cuando se requiere una mejor adhesión al metal y resistencia a la corrosión. La modificación con poliuretano es más adecuada para mejorar la flexibilidad, la resistencia a la abrasión y el rendimiento a bajas temperaturas. La modificación con silicona o flúor puede seleccionarse cuando la resistencia al agua, la resistencia a la intemperie o la resistencia a las manchas superficiales son la principal preocupación.

Si es necesario mejorar la resistencia al agua, la resistencia al alcohol o la resistencia química, también debe revisarse el sistema de reticulación. Los nanomateriales pueden considerarse cuando se requiere mayor dureza, resistencia a los arañazos o una funcionalidad especial.

La estabilidad de la resina, la temperatura mínima de formación de película, el tipo de sustrato, el método de aplicación, el período de almacenamiento y el costo de la formulación deben considerarse durante el desarrollo del producto. En algunas formulaciones, se combinan dos o más métodos de modificación para equilibrar la dureza, la flexibilidad, la adhesión y la resistencia al agua.

Sinograce Chemical suministra emulsiones acrílicas a base de agua, dispersiones de poliuretano a base de agua y aditivos funcionales relacionados para recubrimientos, tintas, adhesivos, tratamientos textiles y aplicaciones en papel. La selección del producto debe confirmarse mediante pruebas bajo las condiciones reales del sustrato y del proceso.