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        低VOC排放水性涂料

        文章出處:東莞德圣龍涂料有限公司 人氣:-發表時間:2016-03-15 08:54:00
        2016年隨著經濟的發展,來自政府機構和消費者關注環保的持續推動力,希望通過降低水性配方的VOC含量來進一步減輕對健康和環境的影響。這意味著配方中要顯著降低或者不含有乙二醇和揮發性成膜助劑。雖然人們期望獲得低VOC含量的水性涂料,具有與溶劑型涂料同樣卓越的性能,但是目前要找到那些性能卓越,又讓人滿意的助溶劑替代品是相當困難的。為了深入了解其中的挑戰和應對方法,需要認真研究相關的基礎原理。


        在過去的幾十年中,水性涂料的市場份額在不斷加大,當然這是以搶占溶劑型涂料的市場份額為代價的。推動行業向水性涂料市場轉換的因素有幾個方面,其中主要的推動力就是配方中的溶劑更加環保。通常,水性配方仍然需要添加其它助溶劑(亦稱共溶劑)來解決與水性分散體有關的一些問題。例如,加入乙二醇來降低水的冰點從而增加暴露在冰凍寒冷條件下的配方穩定性,以及減緩成膜過程中水的蒸發,最終涂層更加堅久耐用等。使用揮發性成膜助劑來暫時降低乳液中相對分子量高的聚合物的玻璃化轉變溫度,從而能在較低溫度下充分成膜,并能獲得高硬度、高性能的最終涂層。 


        在乳液分散體或配方中,冷凍過程隨著一些初始冰晶的形成而開始。當這些冰晶長大或者更多地冰晶形成后,因液態水的減少而有效提高了分散體中的固含量,促使乳液顆粒更緊密地堆積起來。由于最初形成的冰晶的含鹽量較低,剩余溶液中的電解質濃度增加,這樣就會壓縮靜電穩定的晶格中的保護性雙電荷層。這些因素相結合使得初始乳液的穩定性降低并導致顆粒與顆粒之間的直接接觸。如果在這些條件下乳液沒有足夠的穩定性,這種聚集是不可逆的,從而會出現乳液絮凝。由于聚合物流動和顆粒聚結可以在這些低溫條件下發生,在許多低VOC涂料中使用較低Tg或更軟的乳液會導致這種情況進一步惡化。如果減少或去掉配方中的乙二醇會顯著影響水性涂料的另一個重要性能,即開放時間。涂層的開放時間是指涂料涂裝到基材上,濕涂料仍然可重復施工(即通過重新涂刷或滾涂,而不會產生表面缺陷)的時間周期。對于乳液型涂料,表示在成膜過程中乳液顆粒接觸并開始聚結的時間節點,因為從這一時間點開始,再次涂刷涂料所帶來的水不能夠使顆粒再分散并產生新的流動。這個時間比漆膜的干燥時間明顯要短,因為后者是乳液粒子聚結全部完成的時間節點。

         

        溶劑型涂料配方中的低分子量聚合物在最初涂裝后更容易再分散,相比而言,即使是傳統的水性配方的開放時間也不夠充足。如果不使用乙二醇來減慢漆膜中水分的蒸發,就不能充分地延遲最初的顆粒與顆粒間的接觸,所以低VOC水性涂料配方在開放時間方面所面臨的挑戰更大。

         

        在本項研究中,設計了兩個新的添加劑來幫助解決前面提到的這些問題。添加FT凍融穩定劑的目的是為了改善低VOC至零VOC的漆基和乳膠漆的抗凍融穩定性。研究了凍融穩定劑對水性涂料抗凍融穩定性的影響,并在接下來的篇幅中進行討論。研究開放時間延長劑的目的是為了增加低VOC至零VOC的漆基和乳膠漆的開放時間。研究了OTE開放時間延長劑對水性涂料的開放時間的影響,這將在后面進行討論。目前面臨的挑戰就是要找到一種方法,使乳膠漆既能滿足低VOC至零VOC的要求,又能獲得抗凍融穩定性和延長的開放時間,同時對漆膜的總體性能沒有影響。除了抗凍融穩定性和延長開放時間以外,對涂料的其它性能(如光澤和潤濕性)的改善。

         

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