环境兼容的油漆已经走了很长的路自90年代以来,越来越复杂的概念,确定可持续油漆和涂料行业正日益成为一个挑战。当前可持续标签标准可能不包括完整的生命周期分析和/或导致妥协的表现。因此,重要的是仔细设计涂料在环境影响分析,及其影响与性能平衡的方式。gydF4y2Ba

一些最重要的可持续性的油漆和涂料树脂的角度考虑包括:gydF4y2Ba

  • 回收和/或可再生的内容:gydF4y2Ba使用植物性原料,热解/活性回收,回收多余的油漆188金宝搏bet官网、颜料和/或选择。gydF4y2Ba
  • 减少/消除有毒物质:gydF4y2Ba如甲醛、交联助剂如异氰酸酯和抗利尿激素,氨,气味掩蔽剂,防腐剂、杀菌剂和挥发性有机化合物(挥发性有机化合物的仪器)。gydF4y2Ba
  • 生产方法:gydF4y2Ba在生产中使用的能源、资源,对气候和环境的影响。gydF4y2Ba
  • 耐用性:gydF4y2Ba的保护级别和较小扩展导致减少衬底的足迹(气候和环境)。gydF4y2Ba

多年来,路博润公司开发了几种技术,解决最严重的环境问题。在本文中,我们展示我们的创新的方法创造高性能和环境兼容的涂料解决方案与聚氨酯分散体(手)木材涂料和防护涂料的应用。gydF4y2Ba

实验gydF4y2Ba

水性聚酰胺的合成聚氨酯gydF4y2Ba

三个polyamide-based聚氨酯分散体合成使用预聚物(前面描述的方法gydF4y2Ba1 - 8gydF4y2Ba)。这三个分散使用三种不同类型的胺中和剂在合成:APT-2使用最常见的中和剂,三乙醇胺(茶),而APT-1和APT-3两个新的胺中和剂用于TEA-free要求。表1中聚合物性质进行了总结。所有的聚合物通过稳定性试验60°C六个星期,和生物内容外部验证,根据ASTM D6866-18方法b树脂粘度已经测量环境温度(~ 25°C)使用布氏粘度计。gydF4y2Ba

聚氨酯分散体基本性质的小说。gydF4y2Ba
表1”gydF4y2Ba聚氨酯分散体基本性质的小说。gydF4y2Ba


涂层制备gydF4y2Ba

油漆使用前面列出的实验准备聚合物在标准明确的公式(表2)。所有油漆通过环境温度聚结和低温聚结在4.4°C。gydF4y2Ba

枫木,20厘米×20厘米的尺寸,是用于测试。5 cm宽刷作为施胶画颜料颗粒的木板。应用第一个外套在董事会后,它被允许干2 - 3小时的环境条件(21°C,相对湿度45%)。新的涂料层研磨和清洗后被应用之前的外套为后续层创建一个平滑的表面。面板是治愈前一周测试的环境温度。干燥的涂层被估计为76µm-thick涂料。所有油漆经过1小时半。gydF4y2Ba

为新聚氨酯分散体涂料配方。gydF4y2Ba
表2”gydF4y2Ba为新聚氨酯分散体涂料配方。gydF4y2Ba


测试方法gydF4y2Ba

泰伯磨损:gydF4y2Ba根据ASTM D4060 CS-17-resilient Calibrase轮子被用来提供磨损而旋转测试样本为1000周期。车轮重新浮出水面,减肥是记录每250次。gydF4y2Ba

摩擦系数(咖啡):gydF4y2BaASTM D2047-17之后检查画枫板的静态摩擦系数来衡量詹姆斯机摩擦系数测试仪。gydF4y2Ba

康尼锡硬度:gydF4y2Ba准备油漆被应用于铝面板和治愈在环境温度下一周。ASTM D4366后,硬度测量使用钟摆测试仪。gydF4y2Ba

光泽:gydF4y2Ba标准ASTM D 523年之后通过使用一个光泽计测量光泽。gydF4y2Ba

热锅里水的阻力:gydF4y2Ba湿纱布画被放在木头表面不锈钢杯和250毫升沸水放置1小时的粗棉布。粗棉布和杯然后删除他们休息的区域被评级从0 - 5,5是最好的,对应的美白和印刷。gydF4y2Ba

耐化学性:gydF4y2Ba德国DIN标准68861 - 1:2011 - 01,当场测试,16小时曝光时间在类别1。曝光时间短了化学物质,完全没有之前16小时(类别1 b或c)。gydF4y2Ba

黑色跟马克:gydF4y2Ba这种耐擦伤性的测试方法是在实验室开发的,如图1所示。冰冰球,制成的固体硫化橡胶,用于模拟黑色高跟鞋。在测试涂层样品板放置在地板上15°角磨损试验机,以下是面向水平然后允许下降和样本。留下的马克被评为从0到10,得分越高的涂层提供了更好的性能。gydF4y2Ba

黑色跟马克测试。gydF4y2Ba
图1”gydF4y2Ba黑色跟马克测试。gydF4y2Ba

耐候性:gydF4y2Ba氙弧Weather-OmetergydF4y2Ba®gydF4y2Ba和QUV老化测试人员按照ASTM D6659确定长期的风化光泽的影响。gydF4y2Ba

上面描述的所有测试,重复或三胞胎运行验证可重复性。gydF4y2Ba


结果与讨论gydF4y2Ba

小说的可持续性概要聚酰胺聚氨酯分散体gydF4y2Ba

可持续性,碳中立,环境友好是越来越重要的概念对于油漆和涂料,在个人层面和公司。树脂和聚合物扮演最重要的角色在决定这些概念如何申请涂料,在下一节中,我们将演示这个分析通过引入三个小说水性聚氨酯复合路博润最近为可持续开发的涂料解决方案。gydF4y2Ba

所有实验聚酰胺前脚已经测试了三个商业产品,这是好表示要求木材内部和外部涂层的应用程序。简称APT代表Aptalon™聚酰胺聚氨酯技术在我们小组开发的。测试系统的可持续性概要文件是在表3中做了总结。基准测试包括两个异氰酸酯交联水性手和一个self-crosslinking水性前脚使用抗利尿激素;前高(> 200 g / L)推荐和低VOC挥发性有机化合物,后者。所选基准有典型的固体含量(32%到41%),表明应用三层或者两层/封口机。gydF4y2Ba

测试系统的性能比较。gydF4y2Ba
表3”gydF4y2Ba测试系统的性能比较。gydF4y2Ba

在下一节中,可持续性的polyamide-based前脚将检查和行业惯例相比,标准,选定的基准。gydF4y2Ba


在Polyamide-Based聚氨酯可再生的内容gydF4y2Ba

Aptalon聚酰胺聚氨酯技术开发了路博润gydF4y2Ba1 - 8,12 - 14gydF4y2Ba以满足要求涂层的挑战。聚酰胺,一般来说,提供了一个优秀的机械性能的平衡,抗化学腐蚀、热稳定性,而且由于耐久性的重要性在可持续保护涂层的应用程序中,聚酰胺被选为主要讨论多元醇的实验作品。使用聚酰胺软链段的另一个好处,然而,不是性能相关。由于独特的单体必要实现低玻璃化转变温度(TgydF4y2BaggydF4y2Ba),大多数路博润公司开发的聚酰胺多元醇可再生碳含量大于80%,,如表1所示,可以提高整体的可再生碳含量大幅实验布丁。的可再生碳源单体是植物性,不能作为食物来源。gydF4y2Ba


减少/消除有毒成分:挥发性有机化合物的仪器gydF4y2Ba

合成树脂、油漆和涂料的粘结剂可能包含各种健康或环境危害,但在防护涂料,性能是关键和高硬度和交联是必不可少的,最相关的可能是挥发性有机化合物(挥发性有机化合物的仪器)。gydF4y2Ba

大部分高性能聚氨酯涂层要求电影形成挥发性有机化合物的仪器。这些挥发会导致轻微的问题,如头痛和恶心,但是他们也可能导致严重的健康问题,如过敏反应和破坏主要器官。在聚氨酯分散体(手),涂层往往是成正比的VOC需要聚氨酯的硬段和涂层的性能。gydF4y2Ba

表3显示了VOC含量三个小说前脚配方,比较顺利地大多数现代高性能防护涂料,通常达到美国水平接近288 g / L。在大多数情况下,减少挥发性有机化合物的仪器将导致性能损失。路博润公司开发的一些技术,可以防止支付性能较低的挥发性有机化合物的仪器,一个这样的进展,非均匀前脚的发展。gydF4y2Ba9gydF4y2Ba

我们最近推出了一只手,固体含量≥45%加上低粘度(< 250 cp),一个独特的组合,其他福利也较低voc要求当制定较高的固体。gydF4y2Ba10 VOC改进与更快的干燥时间,防止形成溶剂的蒸发损失在干燥阶段所以只有所需的膜的形成需要被添加到公式。表3显示了三个实验树脂固体含量高,这有助于降低VOC的需要。gydF4y2Ba


减少/消除有毒成分:茶gydF4y2Ba

常见的有害空气污染物阴离子水性聚氨酯是中和剂。茶成为中和由于其高pKa的主要来源,其惰性,最佳波动但它的眼睛刺激性及其对呼吸系统的影响是一个严重的健康问题。茶被认为是一种挥发性有机化合物和不愉快的,强有力的气味。因此,已经有许多研究开发茶替代。在这项工作中,我们探索了其他两个胺中和剂,研究它们的作用在一个高性能防护涂料配方。gydF4y2Ba

使用的胺中和剂的物理参数在实验组成。gydF4y2Ba
表4»gydF4y2Ba使用的胺中和剂的物理参数在实验组成。gydF4y2Ba


减少/消除有毒组件:交联剂gydF4y2Ba

交联一般包括低分子量、高活性化学物质可以是一个关心的健康涂料专业人员和最终用户。他们不一定代表很大一部分配方,但他们经常的危险程度显著增加涂料由于其参与正在进行的化学反应在应用程序的时间和个人的距离应用涂层。然而,异氰酸酯、氮杂环丙烷和酰肼类是常见的交联剂由于其效率在涂层成分的共价连接基团。gydF4y2Ba

碳化二亚胺比上述交联剂有更好的可持续性概要,低毒性,锅寿命长,不需要催化剂,但是他们的使用是有限的,因为性能问题,可能由于缓慢的反应性。我们解决这个反应问题,提高树脂上的官能团的反应所以他们工作更有效地与环境友好高分子碳化二亚胺交联剂。gydF4y2Ba9 - 11gydF4y2Ba几个配方进行了探讨,我们发现扩散型交联剂E-07S提供最好的性能和稳定性,研究了使用该添加剂。(公式优化表2所示,用于与商业产品性能比较。)gydF4y2Ba


制造方法:利用资源、能源和废物生产/应用程序gydF4y2Ba

固体含量的水性树脂已经稳步上升随着时间的推移,由于各种利益包括降低运输成本、提高成膜/应用程序,和较低的挥发性有机化合物的仪器,然而,实现高固体水平在水性前脚已经麻烦防护涂料由于聚氨酯分散体的高天生的多分散性。我们最近推出了一个1 k前脚与固体含量≥45 wt %,解决这些问题,可以形成交联的电影不增加(2 k)交联剂在高固体含量的配方,我们使用相同的技术来提高实验涂料的固体水平45 wt %(表2)。高固体含量提供了广泛的好处在能源效率更快的干燥时间少层涂料和更低的运输成本/能量。gydF4y2Ba


性能比较gydF4y2Ba

实验聚酰胺前脚已经测试的三个商业产品来评估他们的表现在高度要求木材涂料的应用。基准测试是建立在三个类别:机械/物理防护功能,耐化学性和耐气候性。gydF4y2Ba

物理防护涂料的特点进行了探讨与耐磨性,硬度,黑色跟马克电阻和热阻。表5显示了特定的测试和结果。polyamide-based聚氨酯(APT-1和APT-2)胺中和枫木和茶有高光泽,异氰酸酯交联的基准。其他胺中和样本(APT-2)光泽较低。gydF4y2Ba

所有三个聚酰胺PUD-containing颜料和基准有类似的硬度和摩擦系数的设计符合行业要求的高性能木材涂料的应用。样品的硬度是几乎相同的泰伯磨蚀抗性的解释更简单:就越好,越好整体的“韧性”树脂。实验polyamide-based前脚提供良好的耐磨性,比基准。黑色跟马克(贝克海姆),这是一个内部开发的积极的划痕试验,显示出类似的排名,但有趣的是,茶中和版本落后polyamide-urethane APT-1。贝克海姆年级时读与70%异丙醇清洗后,减少的损失,但这并没有改变树脂的排名。gydF4y2Ba

总的来说,Aptalon技术的性能优于抗利尿激素或异氰酸酯交联基准three-coat系统茶叶替代品能够提供一个数组的蒸发率和可定制的性能。gydF4y2Ba

机械性能、热阻和光泽的polyamide-based聚氨酯涂料和基准。gydF4y2Ba
表5»gydF4y2Ba机械性能、热阻和光泽的polyamide-based聚氨酯涂料和基准。gydF4y2Ba

表6显示的化学电阻测试系统使用德国DIN 68861化学测试标准在现场测试。总共测试了24化学品,但得到最高分数的化学物质没有被列在表5为简单起见(有关详细信息,请参阅实验其他的化学物质测试)。这三个新polyamide-based描绘比基准提供了更好的耐化学性,尤其是对于48%的乙醇,红酒,丙酮和醋酸2-ethylbutyl。和APT-1给最好的整体抗化学腐蚀。gydF4y2Ba

耐化学性测试总结。所有化学品:0最差,5是喜神贝斯gydF4y2Ba
表6»gydF4y2Ba耐化学性测试总结。对所有化学品:0最差,5是最好的。gydF4y2Ba

它已经表明,聚酰胺聚氨酯分散APT-1显示更好的性能比其他聚合物。这是有可能的,因为良好的共沸的性质这胺导致改善膜的形成和/或更快的干燥,从而更好的性能。gydF4y2Ba

加速老化测试结果如表7所示只是为了表现最好的基准和聚酰胺聚氨酯:Benchmark-3 APT-1。在老化测试机的相对较短的曝光时间,这两种涂料保持500小时暴露后高光泽,但基准显示明显光泽损失QUV 750小时后,这表明更好的耐久性实验polyamide-based布丁。gydF4y2Ba

保光性在风化试验。gydF4y2Ba
表7»gydF4y2Ba保光性在风化试验。gydF4y2Ba

应该强调,所有三个基准应用三层和三个新的聚合物应用于两层。由于固体含量越高,实际涂层重量和厚度相似,和聚酰胺聚氨酯表现的基准与减少应用程序的步骤,使这些小说布丁更显著。gydF4y2Ba


结论gydF4y2Ba

新颖的高固体含量,TEA-free polyamide-based聚氨酯乳液与生物含量高是低voc 2 k isocyanate-free木材涂料和防护涂料的应用。图2显示了小说的树脂有高性能,满足多个可持续性要求/条件。gydF4y2Ba

高性能的属性平衡前脚可持续涂料解决方案。gydF4y2Ba
图2”gydF4y2Ba高性能的属性平衡前脚可持续涂料解决方案。gydF4y2Ba

本文提出了在2023年水性研讨会在新奥尔良,洛杉矶。gydF4y2Ba


引用gydF4y2Ba

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