Weichmacher in Beschichtungsformulierungen
Weichmacher dienen zur Steuerung des Filmbildungsprozesses von Beschichtungen auf Basis physikalisch trocknender Filmbildner. Eine einwandfreie Filmbildung ist unerlässlich, um Anforderungen an spezifische Beschichtungseigenschaften wie Trockenfilmaussehen, Untergrundhaftung, Elastizität bei gleichzeitig hoher Härte zu erfüllen
Weichmacher wirken, indem sie die Filmbildungstemperatur verringern und die Beschichtung elastifizieren; Weichmacher wirken, indem sie sich zwischen die Ketten von Polymeren einbetten, diese auf Abstand halten (das „freie Volumen“ erhöhen) und so die Glasübergangstemperatur für das Polymer deutlich senken und es weicher machen.
Die Moleküle in filmbildenden Polymermaterialien wie Nitrocellulose (NC) zeigen typischerweise eine geringe Kettenbeweglichkeit, die durch eine starke molekulare Wechselwirkung (erklärt durch Van-der-Waals-Kräfte) der Polymerketten erklärt wird. Die Rolle des Weichmachers besteht darin, die Bildung solcher Brückenbindungen zu reduzieren oder ganz zu verhindern. Im Fall von synthetischen Polymeren kann dies erreicht werden, indem elastifizierende Segmente oder Monomere eingebaut werden, die die molekulare Wechselwirkung sterisch behindern; dieser chemische Modifizierungsprozess wird als „innere Plastifizierung“ bezeichnet. Für Naturral Produkte oder harte Polymere mit schlechter Verarbeitung, die Option ist die externe Verwendung von Weichmachern in der Beschichtungsformulierung
Weichmacher interagieren physikalisch mit dem polymeren Bindermolekül ohne chemische Reaktion und bilden ein homogenes System. Die Wechselwirkung basiert auf der spezifischen Struktur des Weichmachers, der typischerweise polare und unpolare Einheiten enthält, und führt zu einer Senkung der Glastemperatur (Tg). Um eine hohe Effizienz sicherzustellen, sollte der Weichmacher in der Lage sein, das Harz bei Filmbildungsbedingungen zu durchdringen.
Klassische Weichmacher sind niedermolekulare Stoffe wie Phthalatester. In letzter Zeit werden jedoch phthalatfreie Produkte bevorzugt, da die Verwendung von Phthalatestern aufgrund von Produktsicherheitsbedenken eingeschränkt ist.