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丙烯酸内外墙漆

发布时间:2017-7-17 16:44

丙烯酸内外墙漆浅谈零VOC丙烯酸酯涂料的研究进展

零VOC 涂料乳液合成工艺
提高单体转化率
  
乳液聚合体系中的残留单体是涂料VOC和气味的主要来源之一。为了得到零VOC涂料,需要提高单体转化率,以使残单含量降低。方法包括两种:一是选用不同的引发类型;另一种是优化工艺,包括引发剂和单体滴加速度、聚合反应温度和聚合反应时间的优化等。引发类型主要有热引发和氧化还原引发两类,后者比前者获得自由基所需温度较低,从而可提高单体转化率。
  
从配方设计角度出发,通过考察单体转化率和氧化还原体系配比关系,可以确定最佳配比值。此外,除残单步骤可使单体转化更加彻底。根据聚合反应理论,一定范围内,随反应温度提高,反应速率增加。研究表明,在反应后期保温阶段,适当提高聚合温度有利于提高单体转化率,进一步降低残单含量。

不使用成膜助剂
最低成膜温度是乳液成膜性能的反映。乳液成膜实际上是乳液颗粒的互融,这就要求乳液颗粒在成膜温度下有足够的流动性。玻璃化温度较低时,虽然成膜性能较好,但是所得漆膜的硬度、耐磨性和耐污性较差;玻璃化温度较高时,相应施工温度高,此时虽漆膜硬度高、力学性能好,但是成膜不完整,其耐水性和附着力差。为了达到提高玻璃化温度和降低最低成膜温度的目的,传统做法是加入成膜助剂,可以使乳液在成膜过程中增强流动性,形成完整漆膜。但成膜助剂的使用不可避免地引入了VOC的问题。因此需要开发新的技术手段来获得综合性能好的零VOC 涂料。

核壳乳液聚合工艺
从“分子设计”角度出发,采用核壳乳液聚合工艺,获得“硬核软壳”的乳胶粒子,从而有效降低最低成膜温度。该结构粒子特点是:壳层聚合物玻璃化温度低,在较低温度下成膜时,硬核扩散到漆膜表面和壳层聚合物相互融合,保证漆膜的硬度。此外,壳层物质选用亲水性单体,内核物质选用疏水性单体,可同时保持乳液稳定性和漆膜耐水性。Chen 等制得一种低VOC苯丙乳液,漆膜具有高玻璃化温度和低成膜温度等性能。Matsumoto等对核壳乳液聚合机理进行了探讨。Wood等研制了一种新的聚偏氟乙烯/丙烯酸混合乳胶漆,该乳胶漆具有良好的耐候性和粘附性,且VOC含量低,特别适用于室内机建筑金属构件的装饰涂装。目前国外一些相关乳液产品,如巴斯夫的S551,科莱恩公司LDM7460 等,均达到较好的性能。
  
核壳乳液聚合工艺通常含有自交联设计,可使乳液在低温下成膜。主要方法是在核、壳内添加有机硅、甲基丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、丙烯酸羟某酯、环状碳酸酯等功能单体,使内核和外壳通过接枝、互穿网络和离子键合等三种类型在较低温度下发生自交联成膜。

软硬乳液混拼技术
软硬乳液混拼技术是一种物理改性方法。将两种或两种以上单体聚合而成的具有不同Tg的乳液按照一定比例进行混合,可以得到低MFT和一系列不同Tg的混合乳液。该类乳液可以保持良好的成膜性能和膜性能。但该方法存在有软硬乳液相容性差的缺陷,甚至会导致漆膜表面分布不均。

采用低VOCpH 调节剂
目前常用的pH调节剂有氨水、有机胺类等。和氨水相比,AMP-95产品可减少味道。同时和氨水相比,AMP-95可使用相对较少的用量来达到同样pH。同时它的有效使用量较低,因此降低了涂料VOC的增加度。目前低VOC的pH调节剂仍需进一步开发。

使用低VOC 涂料助剂
使用高效低气味成膜助剂
目前使用的成膜助剂有二乙醇醚类、丙二醇醚类、Texanol醇酯及苯甲醇等,这些均会引起涂料VOC的产生。

使用新型消泡剂
丙烯酸乳液涂料所用的消泡剂包括有机硅类、硅油类、聚醚改性有机硅类等。有机硅类消泡剂虽然消泡速度快,抑泡时间长,但它存在不耐高温和强碱,在乳液中分散性差的缺点。硅油类混合消泡剂不仅可以达到良好的抑泡效果,且用量仅为涂料的0.1%~0.3%,能够起到降低VOC的目的。聚醚改性有机硅类物质可改善有机硅类消泡剂难溶于水的缺点,具有无毒无味、逆溶解性强、自乳性好、化学稳定性和热稳定性高等优点。随着石油资源的紧缺,多功能、高效率、适应性强、用量小的复配新型高效消泡剂将是未来消泡剂的重要发展方向。

使用新型增稠剂
常用的乳液涂料增稠剂包括缔合型和非缔合型增稠剂。缔合型增稠剂缺点是会引起VOC的排放、对PH、乳化剂等敏感,同时热稳定性也难以预测。非缔合型增稠剂包括纤维素醚类和碱溶胀型丙烯酸乳液。前者使用后会使涂料具有好的施工性和外观,不会增加VOC,但是会降低涂膜的耐水性。因此经常将两种增稠剂混合使用,使涂料在贮存稳定性、施工性和涂膜外观方面具有综合性能。


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