制造商们正面临越来越大的压力从直接客户、终端消费者、竞争对手和监管机构提高业务的可持续发展。2010年的一项研究由欧洲聚合物乳液和乳胶协会(EPDLA)认为,80 - 90%的环境影响乳液聚合的业务可以直接归因于原材料消耗。188金宝搏bet官网而聚合物制造商仍然可以通过其他方式提高业务可持续性,如减少用水量,温室气体排放量,净浪费和不可再生能源消耗在生产/运输-最有效的路线走向真正可持续显然是研究、开发和推广更可持续的单体和其他原材料进入市场。188金宝搏bet官网

新单体的主要标准如下:

1. 性能——从聚合观点新单体必须很容易处理,给清洁,完全转换反应。最后应用新单体必须为当前石油系统提供类似的性能虽然,当然,如果应用程序性能增强然后这将是更有利的。
2. 可用性——新的单体必须大量现成的——最初也许不是,但必须有一个明确的计划,高档新原材料在定义有意义的数量和时间表。188金宝搏bet官网
3. 成本-价格必须相对较近或将相对较近的体积增加到目前的油基等价物。很可能这些biobased单体,然而,继续增加体积和最终减少成本向主流的单体。

认为,增加接触市场只能是有益的在强调行业内的工作,Synthomer致力于评估和推进任何和所有的潜在可持续的单体。

的单体

仲辛丙烯酸酯

仲辛丙烯酸酯(2 oa)是由一个专利的过程涉及仲辛醇的反应——作为代谢产物从蓖麻成油醇酸合成(蓖麻油本身只生长在地区不适合粮食作物)-仲辛丙烯酸酯与丙烯酸形式,建立了biocontent 73%(图1,表1)。

相比,单体在本质上是疏水的,例如,丙烯酸正丁酯(BA),因此将显示优势的油基英航单体耐水性能。

Isobornylmethacrylate

Isobornylmethacrylate (IBOMA)的目的是作为一个部分替代硬单体如苯乙烯。IBOMA biorenewable 71%内容(均聚物)Tg 150°C(图2,表1)。

这项研究

乳液聚合剂通常有一个广泛的聚合物,包括许多不同的单体组合,稳定系统和减排目标应用程序。为了有效地屏幕新单体,必须仔细考虑选择原型系统和合成聚合物应用程序测试。样本的规模也可以影响最终性能的聚合物,因此这里描述样本都是在同一个实验室生产反应堆。“标准”的参考版本包含油性丙烯酸酯或苯乙烯等效也给生产尽可能公平的比较。在所有情况下,替换相关的单体是通过重量/体重的基础上完成的。

第1部分-装饰涂料

在这项研究中,油性丙烯酸酯被2-OA在三个替代单体系统取代。在所有情况下,聚合过程顺利给清洁,low-coagulum、低自由单体系统和一致的颗粒大小。一般发现直接w / w替换的BA 2 oa给MFFT / Tg结果略高(由于理论的差异值BA (-55°C)和2-OA (@-44°C)。这个可以调节水平的适度增加2 oa(如下面描述的样本ST3和阿兹卡班的囚徒第三章)。

醋酸乙烯酯共聚物

参考聚合物(VA1)大约是VA / BA 75/25,传统稳定与保护胶体(纤维素醚)和阴离子/非离子表面活性剂包。测量了Tg的16°C和成膜温度4°C,聚合物内部无溶剂涂料系统的目的是。三个变种2 oa生产@50%替换BA (VA2), 75% (VA3)和100% (VA4)分别替换。

表2详细说明乳液和应用程序属性。增加替换的英航2-OA (w / w)导致略高Tg和MFFT——这是由于理论的差异值BA (-55°C)和2-OA (@-44°C)。颗粒大小略有不同,但这通常是符合期望的colloid-stabilized系统。整体2-OA导致乳液粘度较低的使用这个系统独立于粒子的大小,这表明单体可能影响其他参数如胶体嫁接的程度。尽管2-OA的疏水性质没有显著优势水吸收(聚合物电影)被观察到。

在基本油漆测试(表2)可以看出,尽管油漆粘度略有不同,这可能不是是由于颗粒大小或乳液粘度。与乳状液膜的测试有一个明确的减少水吸收的干漆电影由2-OA n-BA替换的增加。在半光泽的配方减少光泽可以看到随着2-OA水平;这是独立的粒子大小。然而,光泽也可以减少来自许多交互与其他原材料的油漆,并正在进一步的调查。188金宝搏bet官网

high-PVC哑光漆,性质如粘度、储存稳定性、透明度,等等,都是类似的标准。然而,轻微但明确的改善与提高2-OA耐擦洗的趋势,这将是预期的更多的疏水性单体n-BA相比。

苯丙共聚物

参考聚合物(死神)大约是40/60苯乙烯/ n-BA,传统稳定标准阴离子/非离子表面活性剂包。测量了Tg的11°C和零成膜温度,系统是典型的聚合物用于high-PVC无溶剂哑光油漆。两个biosubstitutions也准备;ST2直接w / w替换n-BA 2-OA;ST3相同但2-OA增加匹配的理论Tg相约。

表3显示了2-OA样本(ST2和ST3)给了细粒度和粘度略高于标准(死神)。尽管理论Tg n-BA之间的差异和2-OA ST2的Tg (w / w替换)类似于标准(死神)和成膜温度略低。ST3(高2-OA)显示,Tg和MFFT进一步减少。

观察一个显著的优势降低水吸收和ST2 ST3标准相比,相约。尽管这三个样本的基本乳液稳定性相似,2-OA版本给稳定硅树脂乳剂(wasserglas)明显优于n-BA标准。

在评估油漆系统的基本属性(表2)相似,所有三个乳剂显示相同的粘度和良好的贮存稳定性。不同耐擦洗结果,然而它仍然是预期的,总的来说,一个微弱的优势,应该看到2-OA n-BA相比。

纯丙烯酸共聚物

参考聚合物(PA1)大约是50/50 MMA / n-BA,传统稳定与阴离子/非离子表面活性剂包/功能单体,并通过外部生产种子的方法。两个变体派生2-OA:第一(章)是直接w / w n-BA替换,第二个(阿兹卡班的囚徒第三章)是相似但增加2-OA匹配的理论Tg水平参考标准,PA1。

样品的颗粒大小是一致的(表4),按预期与外部种子聚合,然而2-OA样本PA2和阿兹卡班的囚徒第三章均显示显著增加乳液粘度。显著降低水吸收再次看到2-OA n-BA相比(通过聚合物薄膜)。章(w / w替换)给高Tg / MFFT和低伸长比标准——这是由于理论Tg两个单体之间的差异——然而这很容易纠正的包容稍微2-OA(阿兹卡班的囚徒第三章)。

虽然这三个的高剪切粘度油漆是相似的,有一个明确的低切粘度增加的油漆2-OA绑定(表4)。这是可以预料到的,考虑到更多的疏水性单体将显示增加应对HEUR增稠剂使用。光泽在这个系统是一致的。

第2部分-工业木器涂料

水性丙烯酸引用(即原材料从不可再生资源)被选为这些调查的起点。188金宝搏bet官网这个引用丙烯酸self-crosslinking分散异构的特征形态,甲醛,APEO-free,适合工业设计室内木器涂料的要求。它是基于2-ethyhexyl丙烯酸酯(2-EHA)和苯乙烯,代表超过四分之三的最终的聚合物,和系统是由自由基乳液聚合生产利用氧化还原引发体系。

大量的聚合biobased变异进展顺利,和良好的转换。基本性质如固体含量、粘度、pH值、平均粒径和水吸收聚合物的电影,等等,测量。然而这是发现,当用IBOMA代替苯乙烯,最低成膜温度不能确定标准MFFT-bar (0 - 70°C)。众所周知,用不同成分的单体会影响反应动力学和由此产生的聚合物多相聚合物的形态。因此,一些修改必要的过程获得原型比较成膜温度。

,四个参考丙烯酸的衍生品增加biorenewable内容聚合(表5)。在RB25软单体(2-EHA)兑换2-OA(表2)。在RB30硬单体外壳部分取代了IBOMA(表2)。在RB55B RB25和RB30组合的变化,以及一些流程修改,以抵消更高的原样品MFFT (RB55A)。(注:RB25 = "可再生粘合剂biocontent @ 25%,等等)。

的相对需求合并的原型是由合并不同程度的一个合并的混合(50:50 DPnB: PnB,基于湿聚合物按重量)和后续MFFT通过测量值(图3)。

外推的这些结果进一步证实IBOMA-containing聚合物(RB30和RB55B)有较高的成膜温度比苯乙烯化等价物。

评估应用程序的丙烯酸和可再生粘合剂原型的属性

参考丙烯酸和RB衍生品被制定成明确的涂层配方(附加)的作品。涂料配方然后通过测试评估是基于以下行业应用规范和标准:

• 光泽性能60°- EN ISO 2813;
• 摆硬度发展- EN ISO 1522,康尼锡硬度计;
• 铅笔硬度- EN ISO 15184;
• 抗化学腐蚀- EN 12720, DIN 68861 - 1 b,宜家R2和r3。

光泽性能实验配方

测量60°的结果非常相似的原型,但是总体含IBOMA显示略低光泽。这可能是由于反射的差异指数(1.55)与苯乙烯IBOMA (1.48)。

康尼锡摆硬度发展

从图4可以看出,参考丙烯酸丙烯酸显然相当大的程度上胜过(单相)竞争对手。RB25 2-OA显示类似的硬度发展参考丙烯酸,尽管低MFFT RB25(和更低的接合的需求)。较高的成膜、IBOMA-containing RB30自然显示了进一步改善薄膜硬度,虽然结果RB55B好奇地低。

铅笔硬度

200年µm湿涂层应用在玻璃面板和硬度测量1天,14天后在室温下干燥。根据标准EN ISO 15184,铅笔硬度规模排名在表6中给出。

从表6的铅笔硬度RB25略低于参考丙烯酸(但注意RB25 MFFT /合并的需求较低)。有趣的是只有一两个高MFFT绑定(RB55B)显示改善通过这个测试硬度值。的确“最”绑定(通过康尼锡)——RB55B——是两个单位比参考丙烯酸后14天。

抗化学腐蚀

抗化学腐蚀性能的涂料在山毛榉单板测试板通过2 x 200µm湿电影(治愈在升高的温度下)。评估是通过DIN 68861 - 1 b和宜家R2 / R4测试/评估方法。

在实验配方(图5)的整体耐化学性参考丙烯酸略优于原型。然而所有的样品都能满足要求红酒、丙酮、乙酸丁酯、乙酯水和石蜡为宜家R2 / R4脂肪。2-OA biobased衍生品,包含RB25证明抵抗咖啡略少,但对酒精比IBOMA-containing版本。很可能,一些细化,进一步改善化学电阻可以使这些原型。

结论

正如前面讨论的,有三个主要领域考虑引入新的,更可持续的原材料为主流的乳液聚合:188金宝搏bet官网

1. 性能-仲辛丙烯酸酯显示证明兼容多种单体和稳定系统。聚合的合成产品顺利,给清洁,完全转换后的聚合物。应用结果显示没有明显缺点用仲辛丙烯酸酯,实际上,在很多系统的疏水性单体可以受益的更好的漂白阻力,降低水吸收,提高应对HEUR增稠剂,等IBOMA,然而,可能巧妙地改变反应/形态(多相聚合物)和结束这影响属性。需要进一步调查/改进的配方生产比较评价对如丙烯酸的引用。
2. 可用性——这些单体目前处于发展阶段。因此当前的可用性是有限,但当需求的增加,可以显著提高。
3. 目前成本——这些单体的指示性价格高于油性丙烯酸酯。然而这个预计可用性和需求也在不断增加。

总之,涂料行业正朝着更环保和更可188BET竞彩持续的技术。这些初步调查表明潜在的实现同一水平(或更好)的性能与油基biorenewable单体,目前可实现的等价物。商业可行性,然而,最终取决于“真实”等可持续的兴趣是原材料行业本身。188金宝搏bet官网

引用

1布伦特兰委员会,联合国,1987年3月。

有关更多信息,电子邮件simon.austin@synthomer.com或访问www.synthomer.com。

本文最初发表在欧洲涂料杂志》。