返回顶部
返回首页
返回首页
欢迎访问  中国行业资讯网   | 今天是   
中国行业资讯网全新改版进行中!
高性能超低VOC墙面涂料的研制,阐述了采用络合银离子乳液制备高性能超低VOC墙面涂料,探讨了超低VOC技术的几大关键点以及如何生产这种超低VOC高档内墙环保乳胶漆,中国资讯网,ChinaNews360.com
home 您现在的位置: 首页 >建筑施工>品牌库 > 详细信息
高性能超低VOC墙面涂料的研制,阐述了采用络合银离子乳液制备高性能超低VOC墙面涂料,探讨了超低VOC技术的几大关键点以及如何生产这种超低VOC高档内墙环保乳胶漆
2019年07月15日    阅读量:567    新闻来源:中国资讯网 ChinaNews360.com  |  投稿

0 前 言

目前世界各国对涂料挥发性有机物( V O C )的排放限制越来越严,例如在中国H J B Z4-1999《水性涂料环境标志技术要求》规定,产品中V O C含量应小于250 g/L(不扣水)。1999年标准又修订为HBC 12-2002《环境标志产品技术要求 水性涂料》,V O C含量要求为100 g/L(扣水),严格了6倍多。


而在2005年又再次修改标准为H J / T 201-2005,其中VOC含量要求进一步降低为80 g/L(扣水)涂料在线coatingol.com。在美国,1999年生效的A I M条例,即建筑涂料和工业维护涂料管制条例(Architectural and Industrial Maintenance CoatingsRules)规定,内外用乳胶漆VOC最高限定值为250 g/L。


在德国,申请蓝天使(blauer engel)环境标志涂料,要求其VOC不超过700×10-6,约为1.05 g/L。原因是挥发性有机物会与O2、N O x产生光化学反应形成臭氧,影响环境质量,对人类健康不利。因此,低V O C和超低V O C乳胶漆就在这种情况下产生。


目前还没有超低V O C乳胶漆的确切定义,暂且将“在涂料配方中不添加有机可挥发性物质以及所用乳液中不含任何有机溶剂的涂料,VOC检测值低于2 g/L的乳胶漆”定义为超低VOC乳胶漆。本文介绍的是研发一款高性能超低V O C内墙乳胶漆。下面将着重讨论各个技术关键点对涂料性能的影响,以及如何生产这种高质量超低VOC产品。


1 试验部分

1.1 主要原料

自交联纯丙络合银离子乳液:EP-18 (国外某厂家试验样品);钛白粉:Ti-R902+;煅烧高岭土:HS801A;1250目超细滑石粉;1 500目超细硅藻土;消泡剂和润湿分散剂:科宁化学、科莱恩以及杜邦;防腐防霉剂: P C T S化学;缔合型增稠剂:陶氏化学;遮盖型聚合物:陶氏化学;NaOH:化学分析级;纯水。


1.2 试验配方(见表1)

高性能超低VOC墙面涂料的研制,阐述了采用络合银离子乳液制备高性能超低VOC墙面涂料,探讨了超低VOC技术的几大关键点以及如何生产这种超低VOC高档内墙环保乳胶漆 中国资讯网,ChinaNews360.com

1.3 试验操作

在高速搅拌分散机下,按600 r/min的转速按比例准确加入1和2,分散3 min后再加入3,搅拌至完全溶胀开来为止。 接下来,按顺序加入4~6,并充分搅拌均匀。下一步提高转速至1 300 r/min,按顺序分别加入7~10,并高速分散20 min,待细度符合要求后,降低转速至600 r/min,并继续按顺序依次加入11~19,且要求搅拌充分均匀,待稳定后可出料测定其性能。


1.4 检测方法

硬度:按GB/T 1730-93方法测试;

耐沾污性:按内墙去除污渍能力评定方法测试(企业内部方法);

弹张性:借鉴弹性涂料J G / T172-2005中内墙要求(标准状态下断裂延伸率% )规定测定(企业内部方法);

最低成膜温度(MFFT):按GB/T 9267-1988规定进行,采用最低成膜温度仪测定(企业内部方法);

挥发性有机化合物( V O C )总含量:按G B 18582-2008附录A方法测定;以及HJ/T 201-2005中方法测定;

抗菌性和防霉性:按HG/T 3950-2007中方法测定;

气味:按低气味测试方法(企业内部方法);

抗回黏性:涂膜抗黏连性测试方法(企业内部方法);

其余性能:按G B / T 9756-2008中优等品指标进行测定。


2 结果与讨论

2.1 超低VOC技术几大关键点的突破

2.1.1 乳液的选择

本试验分别选取国外知名化学公司研发的6种乳液,分别是: V A E(H E C胶体保护)、V A E(表面活性剂保护)、核壳类型、长直链线型高分子聚合型、自交联络合银离子型、核壳+自交联双功能型,试验配方分别标号为A、B、C、D、E、F代表制备成P V C为50%的内墙乳胶漆,配方中不加任何成膜助剂和抗冻剂。试验结果如表2。

高性能超低VOC墙面涂料的研制,阐述了采用络合银离子乳液制备高性能超低VOC墙面涂料,探讨了超低VOC技术的几大关键点以及如何生产这种超低VOC高档内墙环保乳胶漆 中国资讯网,ChinaNews360.com

由表2可见: V A E类型乳液(A和B配方)在平行比较来看,其特点是气味比较轻微,但在性能方面尤其是在耐沾污性方面比较差,这与其结构中醋酸乙烯酯单体的吸水性强有关。


长直链型乳液(D配方)在成膜性方面表现得较好,耐擦洗好,但涂膜较软,整体强度也不够,抗冻融性不好。核壳类型乳液(C和F配方),在弹张性和硬度两方面平衡不好,尤其在耐擦洗方面表现较差,这可能是硬核组分在成膜过程中未起到应有的黏结成膜功能,导致最终成膜的结合力大大降低的缘故,产品气味差,化学残单气味较浓, 但其在耐沾污性能体现出来的优势比较明显。


相比较自交联络合银离子乳液(E配方),各个方面均衡比较好,具有很好的低温成膜性,又有比较好的弹张性和耐沾污性的平衡,但在抗冻融稳定性方面还有待提高。综合评定,选择自交联络合银离子乳液E为

本试验的基础乳液。


2.1.2 PVC范围的确定

本试验选择自交联络合银离子的功能性乳液,不加任何成膜助剂和助溶剂,改变涂料的P V C,考察涂料P V C对内墙涂料成膜性和涂膜机械性能的影响。并选择最合适的P V C范围。同乳液不同P V C的乳胶漆性能检测结果如表3。

高性能超低VOC墙面涂料的研制,阐述了采用络合银离子乳液制备高性能超低VOC墙面涂料,探讨了超低VOC技术的几大关键点以及如何生产这种超低VOC高档内墙环保乳胶漆 中国资讯网,ChinaNews360.com

注:耐沾污性和回粘性中:5—最好,0—最差。

由表3的数据可见:

(1)从耐冻融稳定性、低温抗开裂性、弹张性、耐擦洗性以及光泽都明显随着P V C的增大而下降,尤其是在55% P V C时各个性能都有明显的下降,推测55%PVC已经超过了CPVC界线。

(2)从M F F T表现来看,随着P V C的增加,其成膜温度也相应提高,因为随着P V C的增高,涂膜由柔性逐渐转变为刚性。

(3)耐沾污性的数据表现出一种抛物线形状,在45% P V C时达到顶峰。从理论上来看,当P V C逐渐小于C P V C时,涂膜能保证完全成膜,表面会呈现光滑无粗糙的孔隙,所以污渍很难渗透到涂膜里层,都停留在表面,这时耐沾污性主要由涂膜的软硬程度来决定。P V C越低,涂膜表现的越软,虽然污渍不能渗透进去,但却能粘住污渍,使其难以被清除干净;而相反当P V C逐渐超过C P V C时,涂膜不能完整成膜,其表面较粗糙,孔隙率也随着P V C的增加而加大,虽然涂膜的硬度也有明显增加,但污渍能很容易的渗透入涂膜里层,导致耐沾污性明显变差。45% P V C推测就在C P V C附近,略小于C P V C,有很好的耐沾污性能。

(4)抗回黏性是随着P V C的增加而逐渐提高的,这主要是因为随着P V C的增加,涂膜也逐步由软变硬的结果。

综合以上分析结果来看,将配方的P V C范围设定在45%左右,可以较好平衡各种性能,但抗冻融性还需要进一步提高。


2.1.3 冻融稳定性的改进

冻融稳定性对普通水性乳胶漆是很容易解决的问题,普通的方法就是多加点E G或P G降低水的冰点。但对超低V O C涂料来说,E G和P G不能添加使用,在这种情况下要通过选用不含V O C且能有效降低水的冰点提高乳液稳定性的表面活性剂B来提高产品冻融稳定性。试验以45%配方为基础添加各种表面活性剂B,测试结果如表4。

高性能超低VOC墙面涂料的研制,阐述了采用络合银离子乳液制备高性能超低VOC墙面涂料,探讨了超低VOC技术的几大关键点以及如何生产这种超低VOC高档内墙环保乳胶漆 中国资讯网,ChinaNews360.com

由表4的数据来看,4种助剂对V O C没有影响。但对冻融稳定性影响不同,1#和3#两助剂有明显的改善作用,且有效添加量都在可接受的范围。两者相比较,3#对抗回黏性没有负面影响,综合性能较好。


超长E O链表面活性剂的超长E O链能在水中有很好的相容性,能使其牢牢吸附在乳液表面水合层上,大大增加了乳液自身的稳定性,即使在低温结冰时也能有效地避免乳液破乳现象的产生,从而提高了抗冻融稳定性。同时经试验测试最小有效添加量仅为0.5%,性价比较高。


而1#样品虽然在抗冻融稳定性方面也有很好的表现,但在成膜过程中挥发极慢,甚至不挥发,残留在涂膜中会降低涂膜的抗粘连性能。相比较,2#和4#对提高冻融稳定性作用不大。综上所述选择超长E O链的表面活性剂,添加量为0.5%来提高此产品的冻融稳定性。


2.1.4 表实干性的调节

表实干时间的调节对于超低V O C乳胶漆来说相当关键,因为这关系到涂料施工时的流平性和涂刷手感。即使在中国习惯施工时大量加水稀释,也会因为超低V O C配方里缺乏保水剂而使干燥速度明显加快,给施工带来的困难。所以在超低V O C乳胶漆中通过合理的选用能有效延缓干燥时间的表面活性剂是十分重要的。同样试验以45%配方为基础,按配方总量0.5%比例添加各种表面活性剂A,测试结果如表5、图1。

表5 添加表面活性剂A的乳胶漆性能检测结果

高性能超低VOC墙面涂料的研制,阐述了采用络合银离子乳液制备高性能超低VOC墙面涂料,探讨了超低VOC技术的几大关键点以及如何生产这种超低VOC高档内墙环保乳胶漆 中国资讯网,ChinaNews360.com

从表5和图1中可以看出,添加含氟磷酸酯盐的表面活性剂对原超低V O C体系(5#样品)的表干实干都有较为明显的帮助。同时分别将上述3个样品按习惯进行30%稀释后再次比较表干时间,结果如图2。

高性能超低VOC墙面涂料的研制,阐述了采用络合银离子乳液制备高性能超低VOC墙面涂料,探讨了超低VOC技术的几大关键点以及如何生产这种超低VOC高档内墙环保乳胶漆 中国资讯网,ChinaNews360.com

由图2可以看出,在不同稀释比例条件下,7#样品确实能有效延长涂膜的表干时间,30%稀释后表干时间接近30 min,这与普通乳胶涂料30%开稀后的表干时间相近,可以满足在正常的施工条件进行各种施工,针对7#(含氟磷酸酯盐)助剂进行了优化用量试验,经测试其添加量在0.2%~0.3%就能明显延长表干时间。如果添加量过大会引起抗黏连性差和不易去除水性污渍等问题,同时加量过大也会造成消泡困难。


2.1.5 配方中其他助剂(超低VOC)的选择

乳胶漆配方助剂除了润湿剂还应有分散剂、消泡剂、流变增稠剂、防腐防霉剂和p H调节剂。这些助剂除了选取超低V O C和低气味外,还要注意与体系配套稳定性。

(1)分散剂的选择

通常在乳胶漆配方中常用的分散剂主要有聚羧酸盐和共聚物类两大类,每类都有铵盐和钠盐两种。聚羧酸盐分散剂以水为分散介质不含任何有机溶剂,且对无机颜料有很好的分散性。考虑到成膜挥发过程中对气味的影响,本试验采用聚羧酸钠盐作为分散剂,其用量约占配方的0.5%~0.8%。

(2)消泡剂的选择

乳胶漆制备过程中必须加入少量的水性消泡剂以确保涂料及其涂膜有良好的外观。常用的消泡剂有矿物油类、有机硅类及有机极性化合物类。其中前两类消泡剂中挥发性有机化合物含量较少,主要为一些有机硅、无机硅( S i O2)、金属皂、矿物油、水及乳化剂的混合物,虽然消泡剂用量占配方比例不多,但还是要优先考虑超低V O C级别的消泡剂。本试验选用有机硅完全乳化并复配无机疏水颗粒的超低V O C消泡剂,其在消泡、抑泡及脱泡等方面效果都较好,并且不易引起涂膜产生鱼眼、缩孔等弊病。

(3)流变增稠剂的选择

乳胶漆常用的增稠剂有3大类,纤维素(HEC)、丙烯酸乳液类( A S E和H A S E )、聚氨酯类( H E U R )。其中聚氨酯类( H E U R )含有一定量的有机溶剂,但近年来很多国外公司都推出了超低V O C的新型H E U R类增稠剂,还保留H E U R类增稠剂的特点,同时又大大降低了自身的气味。本试验选择改性羟乙基纤维素搭配H A S E增稠剂来获得稳定的中低剪切黏度,并复配添加超低V O C的H E U R类增稠剂,使制备的乳胶漆具有良好的贮存稳定性、开罐外观、施工手感和涂膜外观,同时又不会增加乳胶漆的VOC含量。

(4)pH调节剂的选择

普通乳胶漆中习惯以有机胺(AMP-95)或氨水作为p H调节剂。但本试验考虑到要求超低V O C和低气味,所以选用15%的N a O H水溶液作为p H调节剂,这样可有效避免了产生V O C和气味的问题。用15%的N a O H水溶液将乳胶漆的p H值调节到8.0~8.5间即可。需要注意的是N a O H不具有类似A M P -95的润湿辅助作用,所以配方中的分散剂用量也需要适当增加一点。

(5)罐内防腐剂的选择

防腐剂通常在乳胶漆中都会有添加,其目的就是为了避免乳胶漆发臭腐败变质。络合银离子乳液在试验测试中发现其对罐内防腐性也有一定的帮助,但制备超低V O C环保乳胶漆还必须额外添加罐内防腐剂来提供足够的罐内防腐稳定性。从环保角度考虑选M I T + B I T的组分更为合适,添加量约为配方总量的0.2%。


2.2 生产前设备管道的杀菌消毒处理

传统乳胶漆中含有较多的助溶剂,这些助溶剂虽然属于V O C的范畴,但其对抑制各种细菌生长有明显的效果,生产高环保性产品,V O C含量很低,产品容易被细菌污染,所以在生产和制作超低V O C产品的各个阶段都必须对生产设备、管道、包装设备进行严格的消毒。按经验配制0.8%~1.0%次氯酸钠溶液,采用喷淋或浸泡6~8 h的方法即可有效杀灭残留在管道中的各种细菌,减少高环保产品产生腐败变质的风险。待杀菌消毒完成后用硫酸中和至p H值在6~9范围,即可排放入污水处理池中进行处理了。


2.3 性能指标列举

根据上述优化试验所制得的新型抗菌环保超低VOC墙面漆的性能指标具体如表6。

高性能超低VOC墙面涂料的研制,阐述了采用络合银离子乳液制备高性能超低VOC墙面涂料,探讨了超低VOC技术的几大关键点以及如何生产这种超低VOC高档内墙环保乳胶漆 中国资讯网,ChinaNews360.com

3 结 语

本试验制备的高性能超低V O C墙面漆是通过选择特殊的自交联络合银离子乳液,设置合理的P V C范围,选择合适的润湿剂提高冻融稳定性延长涂膜开放时间并配合以合适超低V O C低气味助剂搭配来完成的。

该新型超低V O C墙面漆其性能可达到国家内墙涂料标准中优等品的要求,V O C数值根据G B18582-2008和HJ/T201-2005中标准测试都显示含量极少(未检出),同时抗菌性能能符合H G / T3950-2007中要求。是一种高性能超低VOC环保型内墙乳胶漆。


标签:行业资讯原料动态建材百科产品资讯建材商道建材应用装修百科市场评论技术中心家装材料成品材料建筑基材建筑施工涂料油漆墙体幕墙建筑材料装修施工
免责声明: 本文仅代表作者本人观点,与中国建材网无关。本网对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。本网转载自其它媒体的信息,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。客服邮箱:service@cnso360.com | 客服QQ:23341571
相关文章HOT
今日头条Show更多
    热点排行Hot
      微信关注WeChat
      扫描二维码,获取手机版最新资讯 中国牛涂网 您还可以直接微信扫描打开
      全站地图

      深圳网络警察报警平台 深圳网络警
      察报警平台

      公共信息安全网络监察 公共信息安
      全网络监察

      经营性网站备案信息 经营性网站
      备案信息

      中国互联网举报中心 中国互联网
      举报中心

      中国文明网传播文明 中国文明网
      传播文明

      深圳市市场监督管理局企业主体身份公示 工商网监
      电子标识