二十多年来，涂料配方商不得不遵守新的VOC(挥发性有机化合物)法规，而满足这些要求的选择有限。新树脂的开发成本很高，而且还没有达到完美的树脂体系。农业酯(甲基大豆酯、棕榈酯和椰子酯)是一种新的、低成本的替代品，可以帮助乳化旧的溶剂型树脂(丙烯酸珠、油基醇酸和聚萜烯)，为配方商提供了新的替代品。这些乳液是完全可持续的，因为它们主要是由可再生资源制成的。这种新型的生物基乳剂提供了教育效益，将帮助配方商重新获得竞争优势。
联合大豆理事会新用途委员会于1997年召开会议，审查增加大豆工业应用的技术选择。来自润滑、油墨、涂料、燃料添加剂和清洁剂等10多个市场的行业专业人士出席了会议。结果发现，甲基豆粕具有上述市场都可以作为原料基础的许多特性。最明显的类别是润滑油(金属切削液、曲轴箱油)、清洁剂(脱漆剂、脱脂剂)和燃料(最引人注目的是生物柴油)，它们显然是赢家。涂料和油墨是有问题的，因为甲基大豆不挥发(基本上为零挥发性有机化合物)，而负面的是可能会留下油腻的薄膜(像植物油一样)。
新世纪涂料公司(NCC)接受了研究甲基大豆酸盐作为涂料原料的挑战。2001年，NCC获得了制备含有大豆酯和其他非水材料的乳剂的专利。188金宝搏bet官网利用大豆酸甲酯溶解或降低醇酸、丙烯酸、聚萜等传统溶剂树脂的粘度，制备了新型乳剂。这些乳剂首先被研究作为着色载体，应用于混凝土，木材和最终所有多孔表面。
一个基本的科学原理是吸收作为一种干燥方法。表面的吸水性或多孔性越强，所应用的液体就越能渗透到基材中(本质上就像海绵一样)。仔细检查机油和制动液如何染色混凝土，形成了向市场提供更永久的混凝土污渍(真正的污渍而不是稀释的油漆)的想法。
具体的污点
第一代混凝土染色剂使用4%的中油醇酸(无干燥剂)、14%的甲基大豆酸、2%的表面活性剂和80%的水(表1)。有人会说，将醇酸酯乳液应用于碱度很高的混凝土会导致皂化。如果这是一个真实的陈述，那么失败机制会是什么样的呢?由于甲基黄豆酸像机油(一种植物油替代品)一样渗透，而醇酸主要用于石头和沙子的增粘剂，因此没有形成薄膜。由于没有形成薄膜，因此不会观察到剥落或剥落故障。
着色剂-零voc，酯分散，无水
染色是最困难的挑战，因为商业着色剂有太多的表面活性剂，不参与酯渗透。随着时间的推移，酯被吸收，商业着色剂留在表面。然后，这些着色剂由于着色剂中丙烯酸树脂的过度塑化而变得俗气，或者很容易被冲走(高表面活性剂，没有稳定树脂将颜料密封在表面)。结果发现，着色剂必须与酯更相容，以促进颜色渗透。为了解决这一问题，使用甲基豆粕来分散颜料，并用70%中油醇酸在大豆酯中稳定，并配制了新的着色剂。这种分散膏体然后使水可混溶，但不完全溶于水。一旦水分蒸发，污渍就完全回到了油相，类似于机油污渍。这些染色产品作为AgriStain在市场上进行了超过三年的测试®最终由ECO安全产品以SoyCrete品牌进行商业化。这对承包商来说是一个神奇的优势。他们能够用多种颜色染色，并在最初的24小时阶段去除污渍，如果项目不能被客户接受。使用商用洗涤机、肥皂和水，污渍就可以去除，重新开始。这是一个巨大的优势丙烯酸乳液污渍干得快，形成薄膜。
木材染色
关于木渍的方法是参照溶剂型木渍。标准的溶剂木材染色剂固体含量低于15%，由80%的矿物酒精、15%的醇酸和5%或更少的颜料分散体组成。大豆酯的贝壳杉木丁醇值为53，与矿物烈酒的值相当。当用甲基大豆酸代替矿物油时，新的含醇酸的AgriEster乳液在成分上与传统的木材染色剂相似。用于评价的初始染色基为混凝土染色基。
在染色应用的实验室评估中，有一个惊人的发现。酯渍渗入木材表面或周围，在不到一个小时的时间里，樱桃木边缘似乎下降了1/8英寸。在另一项实验中，通过在直径为4英寸的未经处理的雪松柱外涂上涂层并将其暴露在阳光下，发现酯已经迁移到门细胞(干燥的树液)，并为木材提供了新的树液。这种现象从未被观察到过。目前获得穿透性的技术是使用纳米颗粒大小的丙烯酸乳液。要确认这种渗透需要昂贵的分析设备。对于酯穿透，只需目测即可验证(图1)。
目前市场上的木材水基色剂也是稀释后的涂料，掩盖了自己的色剂。由于渗透缓慢，AgriEster乳剂可能无法用于生产线上的精细家具。由AgriEster乳液制成的木渍在甲板、壁板、橱柜和古董家具的DIY客户中取得了成功。
实验室及现场测试
随着SoyCrete和TimberSoy(生态安全产品的商标)销量的增长，全国各地越来越多的油漆实验室开始测试这些新的甲基大豆衍生乳剂用于混凝土和木材污渍。他们的实验结果比他们预期的要少，最终因为成膜性能差而被驳回。缺乏了解，以及行业朝着稀释涂料而非真正污渍的方向发展，可能永远地改变了污渍的定义。现在，污渍的成膜需要早期耐水性(24小时水点测试，之后将水从表面抹去)，这不是消费者感兴趣的功能，而是验证产品的一种手段。暴露在阳光下是一种有效的方法来实现甲基大豆乳状液的吸收，并允许更多的水从木材表面蒸发。现实生活中的暴露表明，更多的阳光和连续加热的表面有利于更快的水珠。无论是木材还是混凝土，吸收都需要时间才能真正渗透到多孔表面。
在高沙漠地区(亚利桑那州、内华达州、犹他州和科罗拉多州的四季气候)和从佛罗里达州到德克萨斯州的南部地区，甲板、外部木梁、壁板和混凝土上的户外暴露已经有8年了，但仍然没有得到控制。在中西部的严冬使用醇酸酯乳液是不可接受的，但事实证明，使用一些基于聚萜烯(熔融温度135°C)的新型AgriEster乳液(用于木材)(表2)和基于珠丙烯酸(用于混凝土)(表3)的乳液效果更好。
轻便外套兼容性
下一个阶段是用密封剂保护污渍。真正的染色只有有限的树脂含量，类似于木材的溶剂染色或混凝土的酸性染色。这种低树脂含量并不能保护污渍免受紫外线或磨损。所以要考虑的问题是，“溶剂型或水基密封剂是否有效，并能粘附在酯类污渍上(感觉太油了)?”混凝土的吸水性比木材更强，令人惊讶的是，它对水和溶剂面漆的附着力都很好。由于吸收较慢，在使用封口剂之前，木材污渍的密封需要较长的干燥时间。值得注意的是，外部的木材污渍不一定要密封。最好不要将污渍密封在木材上，因为它会导致漆膜失效，然后需要从甲板或壁板上剥离漆膜。木材的密封应主要用于室内应用。
解决木材粘附问题的方法是使用一句老话:“喜欢喜欢喜欢”。也许如果密封剂在成分上更像污渍，它就会迁移到污渍上，提高附着力。
使用高Tg丙烯酸乳液(40-60°C Tg)，实验室研究了这些新的甲基大豆酸乳液是否会塑化丙烯酸乳液。结果是，他们不仅塑化了丙烯酸乳液，而且薄膜类似于石化版本的密封剂(也更疏水)。这些薄膜也不油腻和清晰。酯确实在相同的30-35%聚结溶剂中塑化了石化配方中的丙烯酸乳液。这些新型密封剂基本上是零VOC，含有30%的生物基成分，是可再生和可持续的。
内外漆
在涂料中使用AgriEster乳剂为配方器提供了选项。简单的选择是AgriEster乳液添加到一个丙烯酸乳液(Tg 60 - 70°C),提供一个新的车辆失望一个标准的颜料分散在水中(表4)。第二,更令人兴奋的,选择是驱散AgriEster乳液中的色素和使用的热分散帮助塑化丙烯酸乳液生产过程(表5)。这减少了中间步骤的准备一个新的树脂如选项1所述,需要第二个柜。分散过程可以用多种AgriEster乳剂完成。这些包括聚萜烯，丙烯酸，碳氢化合物，环氧树脂和醇酸。分散在这些乳液可以保护颜料免受紫外线，减少颜料染色，最终提供一个更稳定的分散。配方商将有新的选择，而不是标准的水，表面活性剂和颜料分散。
独特的好处
在联合大豆委员会的资助下，NCC得以调查AgriEster乳剂在防止霉菌和霉菌生长方面的效果。使用中油醇酸乳液制备样品，用于木材(松树)的测试。结果(控制木材中的霉菌和皂色真菌-两种测试方法的评估)表明，AgriEster乳剂可以抑制霉菌和霉菌的生长，但随着时间的推移，会被木材吸收，因此不再存在于木材表面。时间框架无法确定，因为它因木材种类而异。另一个变量是涂抹后污渍暴露在阳光下的量。
在开发油漆的过程中，人们意识到在七年多的时间里，污渍不含杀菌剂或罐装防腐剂。如果污渍显示出一些抗霉和霉菌，为什么需要使用杀菌剂?也许答案比我们想象的要简单。记住大豆酯的Kb值类似于矿物酒精。有这么多的酯(树脂固体上有30-40%)，这与我们用同样数量的石油化工产品制成的工业水性涂料不相似吗?这些产品的配方中没有添加罐装防腐剂。
一些商业污渍的包装标签标明“危险-含乙二醇”。AgriEster乳液替代了涂层的流动和平整，提供了湿边缘，改善了研磨问题，减少了石化消耗，增强了环保性能。美国农业部项目下的生物基标签是可用的，因为这些产品是该项目开始时首批批准的产品之一。潜在的消除防腐剂，霉菌和霉菌添加剂是未来油漆和涂料的一个选择。
未来甲基豆粕作为溶剂可能包括改性以提高Kb值，允许其他溶剂型树脂溶解和乳化(CAB，虫胶，更固体的丙烯酸树脂)。酯类可能被开发为具有潜在的反应位点，可以与树脂体系结合以提高性能。
值得注意的是，棕榈和椰子中的酯类已被用于制药和化妆品数十年，但尚未在涂料中进行评估。成本更高，但一些好处已显示出其他独特的性质。
结论
是时候让我们的想象力来引导我们的涂料开发，而不是我们的财务书籍。我们需要扩大产品开发流程，以包括这些涂料所处的环境，而不仅仅是实验室标准。太阳可以是固化过程的一部分(紫外线和热量)，所以我们需要保留一些可用的选择。我们需要更多地了解客户应用这些涂层的基材。更多的图表、混凝土铸件、新鲜木材和乙烯基板便于实验室测试，但它们可能为未来的涂料开发提供错误的信号。我们的开发工作需要更多的真实基底评估，所以我们不会错过任何机会。一种树脂不能满足所有的要求，所以我们需要更多的混合选择。丙烯酸树脂、聚萜烯、碳氢化合物和CAB树脂从未用于水性涂料。我们不知道这些新配方产品未来的性能如何。
作者附言:
作者要感谢Virginia simon教授，Gale Murphy, Ralph和Gail Fisel教授的支持。如需更多信息，请联系ncc@cox.net．
