完美的匹配：高性能和成本优化的潜力|2021-01-13 |PCI杂志

在过去的几年中，围绕健康和环境挑战以及可持续性的主题引起了进一步的关注，尤其是在年轻一代中。在全球所有行业中都可以看到这一大趋势，但对于汽车，化学和制造业尤其可见。在过去的两年中，已经向不同地区的化学工业引入了许多新的和修订的法规，包括许多修订的法规和化学物质的重新分类，例如挥发性有机化合物（VOC），甲醛，乙醛，二氧化物，钛二氧化物（TIO）（TIO）（TIO）₂）和几种异硫醇酮的限制。

考虑到这一趋势，Synthomer开发了一种新型的苯乙烯丙烯酸粘合剂，具有出色的防水性，耐磨性和隐藏力，这有可能使油漆和涂料行业优化粘合剂和颜料剂量，从而产生油漆特性，碳足迹和成本188BET竞彩改进。基于这种新粘合剂的配方还可以符合“低排放室内壁油漆”类别中Ral UZ 102标签（蓝色天使）的2018标准。在本文中，我们详细说明了我们的内部研究，通过显示高颜料量浓度（PVC）的油漆配方的测试结果以及哑光范围（<10 gu 85°）和死哑光（<5 GU），从而实现了上述节省85°），在中欧市场，尤其是达奇地区很受欢迎。我们还将详细介绍Sheen Mid Mid Mid Sheen Gloss> 10 GU 85°墙面油漆的结果，这些壁画经常在其他国际市场中遇到。在这项研究中，将市场标准的苯乙烯丙烯酸聚合物用作基准。

较低的粘合剂剂量：配方成本的增长，性能不妥协

新型苯乙烯丙烯酸聚合物（Table1）在我们的实验室开发的油漆配方表现出极好的湿磨砂耐药性和不透明度，实现了1级 - EN13300。然后，我们进一步研究了对较低粘合剂含量优化涂料配方的可能性，同时仍会遇到较低的粘合剂含量1级 - EN 13300的要求。

一系列的油漆样品与粘合剂含量的增加1％从17％降至7％。对颜料和填充剂进行相应的调整，以确保所有油漆样品具有相同的固体含量，并且所有油漆样品都经过完整的应用测试周期，包括液体和干膜性能。测试结果表明，借助新的聚合物，具有8％粘合剂含量的油漆配方（从17％降低）仍然可以满足EN13300 1类湿磨砂阻力和不透明度要求（图1）。因此，油漆配方的PVC从67％增加到81％。在7％的粘合剂含量下，Revacryl Ultragreen™的性能优于基准，尽管两者均仅符合EN13300 Class 2 Class 2湿磨砂阻力（表2）。

所有油漆样品均在室温（RT）和40°C下进行四个星期进行稳定性测试，并且在整个测试期间未观察到不稳定。

下Tio₂较低成本和更精细的碳足迹的内容

TIO的高折射率（N20D = 2.609）₂是导致壁画配方隐藏力的主要因素。但是，TIO₂代表了一种昂贵的成分，在1 - EN 13300公式中，最多可占原材料成本的25％至30％。此外，TIO的大量能量₂生产（5.3 T CO₂每吨tio₂¹）对总油漆总配方的碳足迹做出了重大贡献。另外，TIO₂欧洲委员会已将其重新分类为H351致癌物2，涉嫌通过吸入粉末混合物引起癌症，并将在2021年10月1日实施更新的分类。²因此，该行业一直在寻找减少TIO的机会₂配方中的内容不会显着影响其性能，尤其是在油漆不透明中。

与粘合剂含量优化研究相似，一系列的油漆样品与不同的TIO复合₂含量从20％开始，增量减少1％，而粘合剂含量保持恒定为8％。通过相应地调整粘土和碳酸钙等填充剂（表3）来控制油漆样品的固体含量（表3），并对油漆样品进行选择性的应用测试，即不透明度，湿式磨砂膏电阻和存储稳定性。

结果表明TIO降低了10-11％₂（从20％到17.8％）是可行的，同时保持油漆对比度比99.5％以上。油漆的湿磨砂膏不受影响，因此优化的配方仍然满足EN13300类1的要求。在室温和40°C下4周后，油漆样品保持稳定（表4）。

使用优化的油漆配方，其中粘合剂和Tio₂含量减少了，我们估计，根据理论计算，我们估计配方成本的潜在节省14％，并将碳足迹提高了12％（117 kg/t）。

强大的聚合物设计适合广泛的配方

为了进一步验证新开发的苯乙烯丙烯酸聚合物的性能，在许多国际市场中通常可以看到的三种阳光中期油漆配方中进行了其他实验室研究（表5-7）。

使用与以前相同的方法，选择了三个内部公式，并进行了粘合剂含量优化研究（图2）。在维持类似的油漆特性的同时，实现了7-12％的粘合剂含量。

尽管粘合剂含量较低和PVC，但在所有三种油漆配方中都达到了靶向的光泽单元。所有三个样品均表现出极好的湿式擦洗电阻，满足EN13300类别的需求，而不透明度在1级和2类之间，具体取决于配方，所使用的扩展器的类型和数量。

根据一种内部方法测试了油漆的阻力，在室温下以150 µm的湿厚度施加每种油漆，在室温下干燥24小时，随后在室温下使用阻止测试仪在室温下以1千克的重量进行测试（R＆H ECA 7038-6）。表8中的结果表明，所有样品都达到可接受的阻力，力值范围为0.5-0.8 n/cm²。

在室温下4周后，在40°C存储下4周后测试了油漆稳定性，在剪切率D = 44 s时用Haake-rheometer测量^-1显示出良好的存储稳定性，仅粘度略有增加。

传递RAL UZ 102标签的VOC要求

通过优化的激活后过程，新苯乙烯丙烯酸聚合物的残留单体减少，甲醛含量（根据VDL-RL 03）低于检测限。可以通过需求进行蒸汽带来进一步降低VOC含量。但是，基于本研究中使用的优化配方，对环境标签的要求，例如可以实现RAL UZ 102（VOC <700 ppm）。

下一代聚合物分散，以实现更可持续的未来

这项研究中提出的发现和结果证实，新开发的苯乙烯丙烯酸聚合物确实显示出比当前基准的湿磨砂耐药性显着改善。这表明使用此聚合物制成的墙涂料可以具有更好的耐用性，并且持续时间更长。由于具有出色的色素结合能力，该聚合物使油漆配方器能够优化其现有配方，从而有可能减少粘合剂和TIO₂内容同时仍达到严格的EN13300 1类标准，为消费者提供更可持续的解决方案。

在不同的PVC和光泽下，在广泛的制剂中测试了新的聚合物。在所有测试的配方中，聚合物在关键参数中均表现出一致的性能，包括在室温和40°C下的湿磨砂阻力，不透明度和储存稳定性。聚合物的鲁棒性对于降低采购和原材料库存管理的复杂性仍然至关重要。

在产品开发过程中考虑了一些考虑因素，以限制使用任何已知的危险物质的使用。因此，聚合物不含乙氧基烷基苯酚（APEO）表面活性剂，甲醛和氨。聚合和激活后的优化有助于减少残留的单体，因此还降低了产品的总VOC，使配方剂可以设计一种油漆配方，甚至可以满足蓝色天使生态标签对低排放壁油漆的苛刻要求。