投资可持续发展的未来,建立绿色核心技术的涂料树脂组合,包括水性、能固化和粉末产品系列是我们公司的优先事项。重点是使用更安全的材料和可再生资源,以低空气排放、能源效率和循环经济为其他主要基石188金宝搏bet官网。

能源固化聚氨酯分散体(UV PUDs)的引入,作为传统辐射固化技术的补充,通过将涂料性能和可持续性提升到一个新的要求水平,深刻改变了市场格局。它们在单一产品中重新组合了功能化聚氨酯、水性分散体和能量固化的各自优点。

为了强调这个快速增长的产品系列的可持续属性,我们创建了一个受生命周期分析启发的简单模型,着眼于三个基本维度:成分、使用性能、寿命和处理(图1)。

受生命周期分析启发的UV pud的直接可持续性模型
图1:受生命周期分析启发的UV pud的直接可持续性模型。

这篇作文

丙烯酸聚氨酯低聚物水胶体分散体(UV PUDs)由于其水性和低水平的挥发性有机化合物(VOCs),在很大程度上符合环境法规。在我们的产品中,原料的使用受到188金宝搏bet官网了限制,因此大多数产品都免除了锡催化剂和烷基酚乙氧基酯乳化剂的使用。也可以引入来自蔬菜原料的可再生原料,并认证由此产生的生物基碳含量(ASTM D6866)作为减188金宝搏bet官网少材料碳足迹的基础。

使用中的性能

UV pud具有良好的胶体稳定性,其低粘度(有时与高固体含量有关)使它们特别适合通过喷雾、窗帘或滚筒应用于木材等基材上。它们呈现出独特的特征,即薄膜形成(干燥)和硬化(光固化)发生在两个不同的步骤中。它们的最低成膜温度(MFFT)通常很低(低于10°C),不需要使用额外的聚结剂,否则会增加VOC。许多产品的物理干燥性质(固化前无粘)构成了易于操作的涂覆板,表面压印或现场应用操作的独特优势。此外,一些产品可以在固化前进行水溶性处理,这使得在应用过程中无需任何溶剂即可轻松清洗干燥的聚合物。最后,它们结合了易于水分蒸发和瞬时紫外线或电子束固化的传统辐射固化成分的高生产率。低能LED固化领域的新进展预示了该技术未来的发展趋势。

使用寿命和处置

固化后得到的涂料具有优良的耐腐蚀性能。固化涂层的微观结构通常由包裹在密集交联网络中的软硬氢键段组成,提供了一种特殊的能力来平衡具有挑战性的性能,例如一侧的灵活性和对各种基材的附着力,另一侧的机械性和耐化学性。这些性能可以优化用于户外应用,其中耐光性和耐候性成为持久保护的基本要素。人们越来越重视涂层物品的处理,其中可回收性、可堆肥性和最终生物降解性可以减少对环境的影响。

强大的价值主张

木基板是一种天然的多孔材料,主要由纤维素纤维和木质素组成,本身需要可持续的涂层。它的尺寸不稳定,很容易受到真菌、微生物、水分和光降解以及单宁染色的影响。因此,木基板在耐久性方面继续面临挑战,需要在美观和保护性能方面提供高效涂料。我们为木结构、地板、家具、细木工制品或装饰品开发了一系列全面的底漆、面漆或自密封应用产品。在任何情况下,都可以在使用价值和性能产品中进行适当的产品选择(图2)。

全面的产品系列,用于底漆、面漆或自密封的粘合剂(按颜色分类)。
图2:全面的产品系列,用于底漆、面漆或自密封的粘合剂(按颜色分类)。

在使用价值产品篮子中,重点是产品在配方和应用过程中的稳健性,以及具有吸引力的价格与性能比。这些产品具有良好的木材附着力和安富耐(用于底漆和污渍),并提供良好的整体耐(用于自封或面漆)。它们构成了透明或白色涂层有效保护木材的基础。

在性能产品篮子中,重点放在推动市场创新的特定同类最佳功能上。这些产品用于透明、白色或任何其他彩色涂层应用,并在每种情况下提供具有优异耐化学性和耐机械性的高保护。其他特定产品涵盖低到高光泽要求(镜面效果),户外应用(良好的耐候性)以及现场应用的涂层机会。

我们最新的发展步骤包括创新产品,从而为我们的产品系列带来新的价值主张。所有这些产品(表1)都具有良好的胶体稳定性和低粘度,适合于喷雾应用。它们的优点是挥发性有机含量非常低,MFFT也很低,不需要额外的助溶剂。以下章节中用于测试产品的详细配方和应用条件可根据作者的要求提供。

新型聚合物分散体的特性
表1:新型聚合物分散体的特性。

新的弥散形态

复杂聚合物分散形态1能够平衡涂层性能以达到最佳的涂层性能。芯壳颗粒对具有特殊属性的多相涂料具有一定的吸引力,但它们可能难以控制,因此它们相对于类似聚合物共混物的优势并不总是显而易见的。我们已经证明,合适的聚合物颗粒可以作为其他成分的储存器,如高功能低聚聚丙烯酸分子,以创建具有非常高丙烯酸酯含量的膨胀颗粒。

无锡UV PUD 1 (UCECOAT®7230)是一种新型专利UV PUD,可大大提高由其制成的共混物的涂层性能。该产品具有较高的固体含量,具有良好的胶体稳定性,易于与其他水性树脂配制,以提高固化反应性和性能,达到所需的机械和耐化学性,而不影响灵活性。不建议单独用于厚涂层,因为它极脆。

图3展示了UV PUD 1单独和与醇酸乳液醇d 1 (RESYDROL AZ 6191w/42WA)共混(6:4)时的性能对比。值得一提的是,醇酸不具有任何丙烯酸功能,但该混合物可以在紫外光下有效固化,以提供体面和平衡的性能水平。作为另一个有利的结果,由于醇酸组成物中存在天然油,最终产品具有~20%的可再生含量。

UV PUD 1与0% - 40%醇酸1(醇酸分散体)的性能。
图3:UV PUD 1与0% - 40%醇酸1(醇酸分散体)的性能。

新型色散稳定

辐射固化低聚物在水溶液体系中的稳定性主要取决于它们的分子量,无论它们是以液中液(乳液)或液中固(分散体)的形式存在。这些非均相体系中的大多数都是通过液滴或颗粒间相的静电或空间斥力来稳定的,从而阻止了它们的聚结或絮凝。稳定的静电性质可以是阴离子或阳离子的,而稳定的空间性质通常是非离子型多烷氧基亲水物种的结果。确保稳定所必需的化学功能既可以共价并入分散相的聚合物(内部稳定),也可以由吸附在界面处的额外张力活性组分(外部稳定)提供——尽管这两种情况可以共存。

无标签和无锡UV PUD 2 (UCECOAT 7738)是一种新的专有UV PUD粘结剂,用于透明和白色涂层,具有最佳硬度平衡。该产品含有混合阴离子和非离子稳定剂,因此具有优化的胶体稳定性,具有相关的配方鲁棒性和pH稳定性。它在涂层过程中表现出有效的干燥和良好的水释放,并在固化后具有表面硬度和柔韧性之间的完美平衡,以及优异的抗硬币性。特别是白色颜料的配方,我们观察到一个高光镜效果,这是一个特殊的产品,是物理干燥前固化。

图4展示了UV PUD 2与无标签、适合使用的基准UV PUD 5 (UCECOAT 7788)的比较性能。新产品在耐化学和机械方面表现优异,并从其强大的价值主张中证明了这一点。

UV PUD 2与参考UV PUD 5的主要性能范围。
图4:UV PUD 2与参考UV PUD 5的主要性能范围。

新的色散功能化

已知,在高能紫外光或电子束照射下,能固化的组合物在固化时可能发生发黄。泛黄通常在几个小时后降低到初始水平。因此,它不同于风化过程中与聚合物降解相关的长期发黄。在特定的工业生产线上,它会给在线配色带来困难。固化时发黄的根本原因并不总是清楚地确定,但可以通过脂肪族羧基肼与存在于聚氨酯主链上的脂肪族异氰酸酯的反应观察到光黄变的减少。

无锡UV PUD 3 (UCECOAT 7510)是一种新型专利UV PUD粘结剂,在涂覆过程中具有良好的水释放和有效的干燥。它是针对紫外线固化后的低黄变进行优化的,因此建议应用于颜色匹配是必不可少的(例如在透明基材上)。它具有良好的硬度,具有良好的机械、化学和耐冷检查性。

图5展示了UV PUD 3与基准UV PUD 5的性能比较。新产品在固化时具有较好的黄变性能,同时带来更高的硬度。它也更容易磨砂。

UV PUD 3与参考UV PUD 5的主要性能范围
图5:UV PUD 3与参考UV PUD 5的主要性能范围。

新的色散成分

典型的离聚聚氨酯结构包括非常大范围的聚合物组成、分子量和结构。它们由多异氰酸酯和其他几种功能性多元醇组成,例如为聚合物带来丙烯酸功能。二甲基丙酸(DMPA)通常用作提供羧酸功能的单体,从而在水中形成阴离子稳定的聚合物胶体。我们开发了一种新的组合物,有利地使用聚合羧化多元醇代替DMPA。

无锡UV PUD 4 (UCECOAT 2501)是一种新型专利UV PUD粘结剂,具有优化的成本效益和配方坚固性。该产品提供了优化的兼容性,特别是与传统的丙烯酸乳液,调整性能和成本到所需的水平。涂层干燥与良好的水释放,成为无粘在UV固化之前。我们可以注意到,在透明或白色涂层应用中,木材具有良好的安富力和附着力,与良好的抗污性和减少老化发黄有关。最后但并非最不重要的是,它以具有竞争力的成本提供了具有更高性能的UV pud的大规模配方。

图6展示了UV PUD 4单独和与UV PUD 6 (UCECOAT 7655)和UV PUD 7 (UCECOAT 7734)混合(7:3)的比较性能。很明显,尽管参考产品本身就具有吸引人的整体性能,但仍有可能在合理的成本增加的情况下,将涂层硬度定制为具有良好附着力的更高要求的应用。

UV PUD 4和UV PUD 6和UV PUD 7的主要性能领域
图6:UV PUD 4和UV PUD 6和UV PUD 7的主要性能领域。

结论与展望

通过不断创新,allnex正在建立其绿色核心技术,为未来可持续发展的世界做好准备。通过融合水性聚合物和辐射固化技术的最佳属性,为木材提供独特而全面的WB UV产品系列,覆盖广泛的市场需求,专注于客户满意度。木器涂料产品组合现已扩展为四种新颖的适合使用的产品,并由明确的创新技术差异化支持。这四种产品在耐机械和耐化学性、稳定性和兼容性以及固化后变黄方面扩展了性能。

参考

1蒂勒曼斯;赞美,p;非政府组织,c;Lazzaroni r;Leclère, P.复合辐射固化聚氨酯分散体的多相涂料,有机涂料的进展75(2012)560-568。