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气候变化和市场变化使得寻找化石基涂层材料的可持续替代品变得至关重要,该行业已经使用了几十年。188金宝搏bet官网本文描述了在不牺牲加工性能或性能的情况下提高可持续性的四种不同方法,并介绍了水性涂料的创新蜡添加剂,可以帮助实现这一目标。

涂料行业188BET竞彩正处于变革之中。涂料生产商正越来越多地从溶剂型产品转向水基或高固体体系,并在产品中顺应可持续发展和健康生活的大趋势。然而,在可加工性和性能方面不能妥协,这给木器涂料制造商带来了挑战,但也带来了重大的增长机会。

结果一览:

  • 气候变化和市场需求需要化石基涂层材料的可持续替代品。188金宝搏bet官网
  • 可再生原材料、生物可降解产品188金宝搏bet官网、延长使用寿命和采用质量平衡认证方法是实现可持续发展的四个关键途径。
  • 对非食品竞争的天然米糠蜡进行改性,可以创造出比标准变体更高的机械鲁棒性的高性能产品。
  • 创新的可再生添加剂有助于通过良好的保护表面增加涂层产品的使用寿命。

在早期发现了这些趋势后,我们开发了一系列可持续性微粉添加剂,直接用于水性涂料。这些产品支持品牌和配方商适应方向和新要求的变化。除了提供更可持续的成分配置,这些添加剂还有助于创建涂料,有助于延长涂层的使用寿命和吸引力的可持续性。这是通过实现持久和保护的美学完成与理想的触摸和感觉,消费者渴望。

但是,可持续添加剂在多大程度上能够克服水性木器涂料的挑战和相关性能认知?为了扩大配方的自由度,并支持涂料生产商为特定的产品目标选择最合适的可持续添加剂,我们考虑了几个可用的选项来开发我们的微型蜡系列。在这篇文章中,我们介绍了不同的路径,将它们与我们自己的产品开发联系起来,并强调了木纹涂料生产商在特定条件下可以预期的结果。

可持续添加剂的研究方法

什么是有效的可持续添加剂?一种方法是考虑从化石原料转向创新的可再生原料。188金宝搏bet官网然而,天然材料具有波动性质。188金宝搏bet官网它们呈淡黄色甚至深棕色,在大多数情况下,其性能不能达到专门用于涂料的石化添加剂的水平。另一个关键问题是所需的高容量的一致可用性。要解决这个问题,需要仔细的原料选择,创新的化学升级工艺,混合和量身定制的产品设计。

第二种方法是使用生物可降解添加剂,其中生物可降解的材料可以是化石或天然的。188金宝搏bet官网生物可降解性一词常用于可持续发展的讨论中,但生物可降解添加剂不能提供可持续发展的涂层,因为必须考虑由基材、涂层树脂和添加剂组成的整个系统。以木器涂料为例,漆可以在天然基板上产生一层不可降解的薄膜,这可能导致废物处理过程中的问题,特别是但不限于垃圾填埋突出的国家。含有生物降解添加剂的生物降解涂料可以克服这个问题。

蜡添加剂的可持续性方法概述。
图1:蜡添加剂的可持续性方法概述。

如图1所示,延长产品的可用生命周期进一步支持可持续性。例如,蜡添加剂在增加涂覆木基基材的划痕和耐磨性方面起着至关重要的作用,因此有助于在较长的使用时间内保持所需的美观效果。这些特性都可以通过正确的石化或可再生材料为基础的蜡添加剂实现。蜡添加剂也作为消光剂,可以提供一个愉快的触摸和感觉从涂层表面。这些理想功能的结合,加上微化蜡添加剂产生的改进的表面保护,支持持久的产品,并可以防止过早更换的需要。

质量平衡认证方法是通向可持续性的第四种途径。在这种方法中,聚烯烃蜡是从可再生油和油脂中提取的单体聚合而成的。从这种质量平衡认证的聚烯烃蜡中产生的添加剂在化学上与标准的化石基聚烯烃蜡添加剂相同。

从米粒到米糠蜡的过程演化。
图2:从米粒到米糠蜡的过程演化。

升级,改良米糠蜡

我们开发了两种创新的微型蜡产品,可再生碳指数超过98%。这些可持续的添加剂提供了新的性能优势,甚至可以超过标准的蜡。新型蜡添加剂完全基于化学升级的米糠蜡,因此主要但不只是与上面讨论的第一种方法有关。图2展示了从米粒到非食品竞争米糠蜡的过程演变。

米糠蜡是水稻加工过程中的一种副产物。一旦成熟的水稻脱粒去除附着在谷粒上的外稃,进一步的谷壳成分在碾米机中与其他污染物一起分离,谷粒仍然包含胚芽,并被一层称为银皮的物质包围。进一步的加工步骤-机械剥离-去除胚芽和银皮,并在剥离的大米旁边生产米糠。这种米糠包括脂质组分,主要由脂肪油和蜡样成分组成,比例较小。后者存在于通过压榨或溶剂提取从麸皮中获得的油中,它们可以从麸皮中分离出来,例如,由于它们在低温下的溶解性差,可以通过冷冻将其分离出来。根据文献[1],计算出米糠蜡的潜在可用性约为每年30万吨,如果可以利用全世界的稻米产量来获得米糠蜡除米油外。生产1吨米糠蜡大约需要2000吨大米。

米糠蜡因此是一种不与食品竞争的天然基础产品。在它的自然形态中,它是深棕色的颜色,它的特性可以变化。

左为粗米糠蜡,右为改良米糠蜡。
图3:左为粗米糠蜡,右为改良米糠蜡。

氧化过程类似于化石褐黄蜡的漂白过程(被称为格斯特霍芬过程,自1927年开始使用),将这种天然的棕色产品转化为白色或微黄色的米糠蜡。除了这些视觉上的差异(图3),该产品规格值稳定且窄,可根据应用需要进行化学改性。

这种特殊的漂白过程导致高且明确的酸值,通常在20至140毫克KOH/克之间。氧化过程中发生的主要反应是蜡酯的裂解以及中间的蜡醇原位氧化成蜡酸。酸值与游离蜡酸含量有关。除了理想的亮度,漂白蜡还显示出增加的皂化和酸值,这与进一步的积极影响工作性能有关。用这种方法生产的蜡注定要转化为具有一致产品质量的最终产品。

米糠蜡中蜡酯含量较高

米糠蜡酯主要由长链、饱和、不支化的单羧酸单酯和长链、不支化的脂肪族单醇组成。米糠蜡酯的酸组分主要为胡二酸和木二酸,链长为C22和C24;米糠蜡酯的醇组分主要为C26、C28、C30、C32和C34。

精制米糠蜡中蜡酯的含量一般大于95%,而粗褐黄蜡中蜡酯的含量通常为50 - 60%。

含1%蜡添加剂的水性丙烯酸和PUD漆的耐划伤性[N]。在玻璃上涂布(以排除基材影响)并用埃里克森笔进行测试。
图4:含1%蜡添加剂的水性丙烯酸和PUD漆的耐划伤性[N]。在玻璃上涂布(以排除基材影响)并用埃里克森笔进行测试。

微米糠蜡

两种微细米糠蜡(RBW): RBW A(“Ceridust”1060 Vita)平均粒径为12 μm, RBW B(“Ceridust”1041 Vita)平均粒径为8 μm。这些高度功能化的微型蜡的性质使它们注定要在水基系统中使用。除了非常有效的消光、防滑和杰出的抗划伤性,这两种添加剂都有助于产生独特的光滑和柔软的表面触感。

与含1%蜡的水性拼花漆中的标准蜡相比,可再生C和D的耐划伤性[N]。在玻璃上涂布(以排除基材影响)并用埃里克森笔进行测试。
图5:与含1%蜡的水性拼花漆中的标准蜡相比,可再生C和D的耐划伤性[N]。在玻璃上涂布(以排除基材影响)并用埃里克森笔进行测试。
在含蜡量为1%的水性拼花漆中,可再生C和D与标准蜡的摩擦系数(CoF)。
图6:在含蜡量为1%的水性拼花漆中,可再生C和D与标准蜡的摩擦系数(CoF)。

RBW A和RBW B具有如图4所示的优异的抗划伤性,还可以延长涂覆物的使用寿命。这条道路结合了可持续性方法1和方法3。

在水基漆系统中加入1%的蜡添加剂,转速1000转,仅1分钟,加入2小时后拍照。
图7:在水基漆系统中加入1%的蜡添加剂,转速1000转,仅1分钟,加入2小时后拍照。

在水基体系中容易分散

可再生C(“Ceridust”8090 Vita)和可再生D(“Ceridust”8091 Vita)是两种进一步的创新添加剂,完全基于可再生聚合物。粗糙的可再生C可以产生均匀的精细结构表面,令人愉快的感觉,就像天然木材。更精细的可再生D有助于创造一个柔软和光滑的表面。图5中的测试结果表明,这两种添加剂在耐划伤性方面都优于传统的蜡类添加剂。

测试结果也证明有效地防止意外抛光,从而支持保留哑光完成。这些添加剂的另一个有趣的测试结果是增加摩擦系数的效果,如图6所示。例如,这可以用于地板系统,以提高防滑性能,支持地板上行走的人的安全。可再生能源C和D的另一个特点是它们非常容易并入水基系统,如图7所示。在这里,我们比较了一个标准的化石基蜡添加剂和可再生D加入到水基漆。为了强调可再生D与水基系统的良好兼容性,我们有意以较低的速度和较短的合成时间将产品合成。传统的微粉化蜡需要更高的剪切力和掺入时间。

质量平衡法用于生产创新的聚烯烃蜡。
图8:质量平衡法用于生产创新的聚烯烃蜡。

质量平衡认证聚烯烃蜡

几十年来,聚烯烃已成功地用于涂料的消光、刮擦和耐磨添加剂。质量平衡认证是一种保持聚烯烃蜡添加剂的化学性质和优异性能的方法,同时使用可持续的单体进行聚合步骤。

质量平衡方法的原理接近于“绿色”能源。虽然不能保证只接收来自电网的可再生能源,但这有助于增加总体内容。

对化学工业来说,这意味着在价值链的开始添加回收或可再生原料,并分配到最终产品。一个独立的第三方认证机构确保符合质量平衡标准。图8显示了我们使用可再生原料的过程。

因此,即使在化石基础设施中也可以使用可持续的原材料,而不影响最终产品的性质。188金宝搏bet官网对于所有使用聚烯烃蜡添加剂是必要的或材料释放过程非常强烈的情况,这是一个非常有趣的选择。任何质量平衡认证的产品都可以像传统的化石产品一样使用,而不需要调整配方或生产过程。

延长涂层产品的性能和使用寿命

这些创新的米糠蜡和可再生添加剂使涂料生产商能够在不影响性能的情况下接近水性和可持续涂料的全球趋势。

除了使用可持续的原料,这些蜡添加剂可以进一步帮助延长涂层的使用寿命,提供优良的划痕和耐磨性。这可以由RBW B, RBW A,可再生C和可再生d提供,如前所述,这些添加剂往往优于传统的化石基蜡添加剂。

这些创新的可再生蜡和聚烯烃蜡添加剂为配方开发提供了新的好处和充分的自由度,支持涂料生产商区分其产品和增强其竞争力。