本文描述了使用纪录™。gydF4y2Ba

为了进一步减少城市臭氧和空气毒物,环保局和国家监管机构继续收紧容许VOC和HAP各种涂料的分类内容。这些严格的规定使它越来越难涂料供应商提供兼容的产品,也满足了客户的性能和成本要求。gydF4y2Ba

下面的段落描述几个新工具制定超低挥发性有机化合物和HAP-free双组分聚氨酯涂料(2 k)执行像medium-solids同行。gydF4y2Ba

1。ACRYFLOW™P120,无溶剂液体丙烯酸多元醇gydF4y2Ba

2。使脱臼®ha - 500,一种高度实用的、低粘度异氰酸酯交联剂gydF4y2Ba

3所示。纪录,叔丁基酯non-HAP并提出VOC-exempt溶剂gydF4y2Ba

VOC含量低于1.0磅VOC /加通过使用这些原材料和其他组件的组合优化涂层性能和耐久性。188金宝搏bet官网性能是实现不使用昂贵的交联剂、树脂、溶剂或活性稀释剂。gydF4y2Ba

低voc丙烯酸多元醇gydF4y2Ba

丙烯酸多元醇是最重要的组件在一个2 k聚氨酯涂料配方。它有最大的影响涂料的挥发性有机化合物含量,外观和耐久性。树脂组成和分子量在丙烯酸树脂的设计是最重要的变量。传统丙烯酸多元醇是基于hydroxyalkylacrylates和丙烯酸甲酯、苯乙烯、烷基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。苯乙烯常被用来降低成本和提高硬度和耐化学性,但通常是一直低于20 wt %减少泛黄,溶剂挥发性)的需求。甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸异冰片基酯(IBOMA)和叔丁基甲基丙烯酸酯(TBMA)也给硬聚合物。MMA是便宜的但是让high-VOC聚合物,而IBOMA和TBMA昂贵但给lower-VOC树脂。其他经常用于软化树脂丙烯酸酯单体丁2-ethylhexyl丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。gydF4y2Ba

过程和单体的选择gydF4y2Ba

降低聚合物的平均分子量(MgydF4y2Ba _ngydF4y2Ba )和/或多分散性(Pd = MgydF4y2Ba _wgydF4y2Ba / MgydF4y2Ba _ngydF4y2Ba 减少溶剂需求)是一种常见的方法。低于2000米gydF4y2Ba _ngydF4y2Ba 聚合物的玻璃化转变温度(TgydF4y2Ba _ggydF4y2Ba )开始低于理论Tg狐狸计算方程。实际上,这降低了树脂交联前的硬度,但保持最后一部电影硬度,一旦发生交联。这减少了溶剂的需求”可以“不减少最终薄膜性能。gydF4y2Ba

与传统的丙烯酸多元醇,降低分子量(MgydF4y2Ba_ngydF4y2Ba)低于4000可以降低交联密度和性能。这是因为羟烷基丙烯酸酯和丙烯酸甲酯本质上相同的反应性丙烯酸酯和丙烯酸甲酯co-monomers。随着分子量的降低,聚合物链的概率将只包含一个羟基,或者根本没有,增加。非功能性和mono-functional聚合物链塑化涂层,有效减少其硬度、耐化学性和耐久性。gydF4y2Ba

丙烯酸多元醇生产商通常在高固体含量的增加hydroxy-functional单体聚合物来克服这种下降功能。gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba这就是为什么大多数商业高固体含量的丙烯酸多元醇羟基数在140 - 175 mg KOH / g,为高分子量80 - 120相比,medium-solids树脂。这是要付出代价的,然而,随着对异氰酸酯交联剂的需求增加与多元醇羟基数,以及涂层的灵活性和耐冲击倾向于减少。gydF4y2Ba

降低树脂多分散性,另一方面,降低了聚合物的高分子量部分,对溶剂的需求有不成比例的影响。这通常是通过仔细控制聚合温度、链转移剂的类型和水平,甚至通过选择合适的单体。例如,笨重的单体如TBMA和IBOMA倾向于给低分子量树脂与狭窄的多分散性。最近,我们开发了一系列丙烯酸多元醇使用hydroxy-functional单体烯丙醇。这种变化在聚合过程中单体需要实质性的变化。然而,这种新工艺是理想的收益率低分子量丙烯酸多元醇具有均匀分布的功能和更少的非或mono-functional杂质。gydF4y2Ba

Hydroxy-functional烯丙基的单体表现为链转移剂,显著增加终端的数量哦,功能聚合物。高末端功能改善交联并最终涂层的性能。烯丙基单体也更少的活性自由基聚合反应比丙烯酸酯和丙烯酸甲酯酯共聚单体。因此,烯丙基单体很少反应一个接一个,可以改善哦功能高分子链的分布。这有助于创建一个定期,三维交联网络在最后的涂层。gydF4y2Ba

图1比较了哦,数量分布的函数ACRYFLOW树脂的分子量分数相比,一个受欢迎的高固体含量的丙烯酸多元醇。商业低聚物平均哦KOH / g 145克,比133年ACRYFLOW多元醇。正如前面所讨论的,传统的多元醇的数量更高哦需要补偿的快速损失羟基功能是分子量低于4000米gydF4y2Ba_ngydF4y2Ba。gydF4y2Ba

相比之下,ACRYFLOW多元醇的羟基数量保持相对稳定甚至低于2000米gydF4y2Ba _ngydF4y2Ba 。事实上,ACRYFLOW P120平均5.7哦的功能高分子链vs 3.7商业低聚物尽管平均羟基数量较低。这是因为ACRYFLOW P120包含~ 10 - 15%少增塑剂分数(每个链聚合物用不到两个氢氧根),如图2所示。最终的结果是,ACRYFLOW多元醇取得更好的交联密度和需要更少的异氰酸酯交联剂。gydF4y2Ba

树脂的选择gydF4y2Ba

我们还发现,结合两个丙烯酸多元醇,有较低的TgydF4y2Ba _ggydF4y2Ba 和一个高的TgydF4y2Ba _ggydF4y2Ba 需求,给出了系统较低的溶剂比拥有一个中间的一个树脂TgydF4y2Ba _ggydF4y2Ba 。我们相信这是部分原因是low-TgydF4y2Ba _ggydF4y2Ba 多元醇作为活性稀释剂基本上取代了一些溶剂。典型的活性稀释剂包括低分子量聚酯和聚醚或多个外来化学物质如恶唑。这些稀释剂通常有更低的分子量和羟基数量高于主树脂。他们往往需要更高的异氰酸酯的需求,并且可以降低涂料的性能。gydF4y2Ba

我们已经开发出低粘度丙烯酸多元醇执行相同的函数作为活性稀释剂,但不增加成本,异氰酸酯的需求,或显著减少最终涂层的性能和耐用性。高、低T的一些例子gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba树脂表1中列出。gydF4y2Ba

另一个明显的原因这么高/低TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba给lower-VOC组合配方,降低分子量高的TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba对其实际T树脂有一个不成比例的影响gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba年代。例如,多元醇“我”有一个理论上的TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba75ºC,但测量TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba28ºC,差异,或δTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba-47ºC。一个大负δTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba价值是可取的。这表明聚合物具有较高的潜在的硬度,但低溶剂(VOC)的需求。这反映在低溶液粘度观察这些树脂。gydF4y2Ba

异氰酸酯交联剂的选择gydF4y2Ba

第二个最重要的组件在一个2 k-urethane配方是异氰酸酯交联剂。最常见的交联剂三聚体和HDI缩二脲(环己烷二异氰酸酯)和IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)。HDI三聚物可能是最常用的,因为它结合了低粘度,中间成本,和赋予涂料优异性能和耐候性。HDI缩二脲的应用程序中使用成本是重要的和耐候性要求不太严格。最后,IPDI三聚物通常需要一个快速的应用程序中使用物理干如汽车修补应用程序。即便如此,它通常是与人类发展指数三聚物混合,提高涂层的灵活性和降低成本。gydF4y2Ba

为了进一步减少挥发性有机化合物的仪器,低粘度的版本已经商业化,近年来,包括人类发展指数二聚体、低粘度版本的HDI三聚物,和各种allophonates。没有执行以及人类发展指数三聚物都更贵了。然而,我们最近开发了专有的,低粘度的HDI-trimer版本执行,不花费更多。表2列出了这些新的HDI-based物理性质的交联剂。gydF4y2Ba

与其他低粘度异氰酸酯加成物,ha - 300和-500干燥迅速(参见图3),给困难,然而灵活的涂料和HDI三聚物。gydF4y2Ba

这是因为哈加合物还固有的低粘度高功能(~ 3 NCO /摩尔,见表2)。高功能所需的高交联密度和治疗的速度。高交联密度也提高了涂层的耐化学性和耐气候性。gydF4y2Ba

我们还开发了叔丁基醋酸(纪录)解决方案最受欢迎的异氰酸酯交联剂。这些解决方案已被全面测试,发现执行以及醋酸正丁酯的传统解决方案和混合。IPDI三聚物被发现在纪录,所以固体粘度稍高水平调整到65%粘度保持相同的解决方案。在表3中列出关键属性。gydF4y2Ba

VOC-Exempt溶剂gydF4y2Ba

这是一个常见的误解是,无助于涂料的溶剂性能超出了应用阶段。减少溶剂粘度发挥重要作用但也会影响膜的干燥时间,外观,粘附基质或底漆,流变学、物理属性和耐候性。gydF4y2Ba

VOC-exempt溶剂制定特别有用的工具,因为它们需要最少的再形成和减少对最后涂层性能的影响。不幸的是,只有少数的、最具有显著的性能或其他限制(见表4)。尽管有这些限制,丙酮和PCBTF (para-chlorobenzotrifluoride)通常用于低voc涂料,特别是在加州出售。gydF4y2Ba

丙酮的主要限制是其快速蒸发率和极端的可燃性。也是一个侵略性的溶剂,可导致底漆解除,吸湿性(吸收周围的水分)。吸湿性,结果喷涂涂料的快速蒸发冷却丙酮含量高,可能导致被欺侮(“脸红”)在炎热和潮湿的条件。另一方面,丙酮是非常便宜,容易获得,一个强大的溶剂对大多数涂料树脂。因此,它是一个有用的”可在“粘度减速器。gydF4y2Ba

由于丙酮的快速蒸发率,减缓或“尾巴”溶剂必须添加最佳涂层外观和性能。PCBTF溶剂是一个缓慢但表现不佳是一个缓慢的溶剂由于其低偿付能力的力量。我们试图用PCBTF zero-VOC尾巴溶剂,2 k聚氨酯涂料给电影差的外观和性能。PCBTF也有许多其他属性,这些属性使它更可取的兼容的涂料。密度(11.2磅/加仑),昂贵的,不合法的。gydF4y2Ba

幸运的是,美国环保署已提议向列表添加纪录VOC-exempt溶剂和接近发布最终的规则。纪录光化学活性远低于它将取代的溶剂,如甲苯和二甲苯。因为它是一个体积替代这些溶剂在大多数配方,纪录可以显著减少臭氧形成的涂层业务。纪录也是non-HAP,所以空气毒物的程度也会降低。gydF4y2Ba

出于同样的原因,纪录光化学反应活性较低,这是异常的化学稳定性。与其它酯类,抗酸或base-catalyzed水解和氨解。这使它适合使用甚至在强烈催化烤瓷釉和2 k epoxy-amine涂料。gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba

因为它的中间蒸发率和良好的偿付能力属性,纪录可以取代所有的丙酮和PCBTF在当前配方兼容。当加上一个有效的尾巴醋酸溶剂如点,麦,NMP,或者下次给符合涂料与杰出的性能和耐久性。给出一些例子在以下段落。gydF4y2Ba

Ultralow-VOC 2 k聚氨酯涂料gydF4y2Ba

性能需求很大程度上取决与你一个应用程序到另一个,但在一般情况下,2 k聚氨酯涂料必须提供以下。gydF4y2Ba

• 低VOC和HAP内容足以满足法规(低于3.5到2.1磅/加仑)gydF4y2Ba

• 合理的成本和异氰酸酯的需求gydF4y2Ba

• 一锅的生活至少2个小时gydF4y2Ba

• 固体培养基为便于应用程序(低粘度)gydF4y2Ba

• 凹陷的阻力gydF4y2Ba

• 身体快速干燥(无尘时间短)gydF4y2Ba

• 好流和水平(高的特殊性图像或DOI)gydF4y2Ba

• 高光泽和清晰gydF4y2Ba

• 硬度(铅笔或摆)gydF4y2Ba

• 灵活性和耐冲击(心轴弯曲和影响测试)gydF4y2Ba

• 粘附基质(阴影附着力)gydF4y2Ba

• 化学和耐溶剂性(MEK按摩和现场测试)gydF4y2Ba

• 环境阻力(保光性和泛黄的指数)gydF4y2Ba

  优化一个属性经常对另一个有负面影响,所以它是不寻常的在所有类别找到一个得分高的涂层。多数情况下,一个或多个性能特性是牺牲为代价的。在高固体涂料涂层性能最常牺牲包括以下。gydF4y2Ba

• 贮存期gydF4y2Ba

• 方便应用程序gydF4y2Ba

• 成本gydF4y2Ba

• 外观(特别是流和平整和DOI)gydF4y2Ba

• 耐气候性gydF4y2Ba

• 抗化学腐蚀gydF4y2Ba

  然而,我们发现,结合纪录,高——和low-TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba多元醇、低粘度异氰酸酯加成物可以给高性能涂料VOC含量达到或低于1磅/加仑。这些涂料受到加速老化测试和发现执行几乎以及higher-VOC商业今天还在使用。最好的配方是列在表5。gydF4y2Ba
  
  这个明确的涂层应用于白色,商用汽车上最下面的一层金属衬底的厚度2.6密耳。配方的贮存期约为3小时基于初始配方的粘度增加一倍。BYK-Gardner最终干燥时间为135分钟。电影属性在336小时后测量和比较最好的商业基准测试表6所示。gydF4y2Ba

  总的说来,超低VOC制定了困难涂料物理性能和耐候性与最好的high-VOC基准。只有在条件恶劣的QUV-B没有紫外线吸收了商业系统明显优于超低挥发性有机化合物系统。,另一方面,黄色显著高于低voc系统在相同条件下。gydF4y2Ba

  换句话说,通过将免除溶剂和低粘度树脂交联剂,可以制定solventborne聚氨酯由于VOC含量低于1磅/加仑,成本低,性能相当于最佳high-VOC solventborne系统。gydF4y2Ba
  
  

  确认gydF4y2Ba

  作者要感谢鲍勃好,马克·史密森和戴夫Pangburn专家技术援助。gydF4y2Ba

  在添加剂的更多信息,联系利安德化学,3801西切斯特派克,新城广场,PA 19073;电话888/777.0232;传真610/359.2841;访问www.lyondell.com。gydF4y2Ba