2007年，美国涂料市场规模约为15亿加仑:其中10亿加仑为水性涂料，5亿加仑为溶剂涂料。建筑(装饰)市场约为9亿加仑，主要是水性涂料。美国即将出台的VOC法规，东海岸各州的OTC(臭氧运输委员会)和加利福尼亚州的scqmd(南海岸空气质量管理区)继续进一步收紧各种涂料类型的VOC限值，特别是建筑和工业涂料。这些法规要求寻找符合vocs标准的水性技术，其性能与溶剂型涂料类似。
今天，乳胶乳液和聚氨酯分散体主导了水性涂料;而溶剂型涂料以醇酸、醇酸丙烯酸共聚物、聚氨酯和油改性聚氨酯为主。这些较低的VOC限值迫使涂料配方采用高固相、减水醇酸和乳胶乳液技术。这些技术在满足溶剂型涂料的性能和应用性能方面都面临挑战。
挑战
最近石油和以石油为基础的原材料的价格创纪录的高，以及由于海外需求增加而不确定的供应情况，使完全依赖合成原料成为问题。188金宝搏bet官网迫切需要找到不同的材料，最好是基于可再生资源。188金宝搏bet官网此外，OTC和scqmd规定的挥发性有机化合物法规的不断变化和收紧将使建筑和工业涂料的变化成为必要。水性技术在实现溶剂型涂料的一些关键性能属性方面面临着重大挑战。因此，迫切需要一种聚合物材料技术，能够在符合vocs要求的水性系统中提供类似溶剂的性能。188金宝搏bet官网本文提出了一种利用可持续性和绿色(天然资源材料)的概念来创造低voc混合乳液的新方法，为工业和建筑涂料应用提供低voc的价值和性能。188金宝搏bet官网回收聚酯和大豆油与常见的原材料一起使用，创造了一种混合聚合物技术，可以加工和配制成增值的，vocs兼容的性能涂料。188金宝搏bet官网
目标
该公司的目标是开发水性材料技术，将“可持续发展”和“绿色环保”的概念融入到高性能的voc兼容涂料中，像目前的溶剂型油画颜料一样，具有高光泽、优异的附着力、耐潮湿性和货架稳定性。该技术的目标是作为金属基材的保护性表面处理，并与建筑涂料中的乳胶乳液结合作为附着力改进剂和光泽增强剂。产品标准
保护涂层应具有以下特点:a) VOC< 100 g/L
b)干燥时间:
触摸:< 45分钟
无粘头:< 2小时
干性:< 4小时
c)对金属和木材的附着力:
带5 b
Patti > 3000psi
d) 60°光泽度:>80
e)早期防潮(雾箱):通过2 - 4小时
f)耐湿性:≥500h
g)通过锥形弯曲的灵活性:通过1/8 "
h)耐磨性:Taber CS17, 1000次循环，< 250mg
i)腐蚀风化:通过(3个循环)1000小时
j)盐雾超过500 h
k) QUV-A 500h，保光> 80%，δ E变化< 5
l)货架稳定性:> 3年
m)与标准乳胶乳液兼容
n)与标准涂料原料兼容188金宝搏bet官网
技术特性
该聚合物具有以下特性:a)氧化交联环境固化
b)硬段和软段以平衡硬度和柔韧性
c)耐水解
d)材料需要防水，但要水基
e)疏水和亲水基团的平衡
f) Surfactant-free技术
g)有机溶剂含量< 5%
h)使用大豆油作为稀释剂
i)聚合物加工:使用标准加工设备可重复性好
j)与替代技术相比具有竞争力的成本/性能
高分子材料技术188金宝搏bet官网
这里的创新是通过可持续性和可再生材料的概念，结合不同的增值功能，创建基于液晶的生物杂交分散技术。188金宝搏bet官网PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)是通常用于饮料瓶的塑料，通常在使用后被扔进了垃圾填埋场。开发新材料技术的化学使用PET作为起始材料，主要是因为它是一种低成本和188金宝搏bet官网容易获得的原材料，其次是因为它不太容易水解，因为对苯二甲酸单位的阻抗效应。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是由乙二醇(EG)和对苯二甲酸(TPA)通过酯键连接的重复单元组成。PET的每个重复单位的平均分子量为192。通过控制分裂，可以缩短PET分子的链长。PET的化学性质是PET、水、EG、TPA和用于裂解PET的大豆脂肪酸之间存在平衡。这种平衡使PET与酸功能大豆脂肪酸的聚合和解聚成为可能。这是通过酯键的酸解和大豆脂肪酸与PET分子的对苯二甲酸单元的交换来实现的。这种交换继续进行，直到PET、短链PET、短链长PET被大豆脂肪酸取代、大豆脂肪酸和对苯二甲酸之间建立新的平衡。在酸解之后，剩余的PET片段和与之平衡的产物主要是酸功能的。 These can be reacted with polyols to form soy-terminated PET containing liquid polyester. It was observed that under polarized light the samples showed birefrigerence indicating the presence of liquid crystals.
下面的步骤进行了杂化分散。
1.用大豆脂肪酸对PET进行受控消化，通过与多元醇反应，得到的脂肪酸端部PET单元转化为液体大豆功能PET聚酯。
2.在大豆油存在的条件下，采用接枝聚合法将大豆PET聚酯与亲水性和疏水性丙烯酸单体接枝。
3.在高剪切条件下，使用三乙胺将阴离子预聚物分散在水中。在这些条件下，聚合物从油包水转化为水包油。
由此产生的新型聚合物具有液晶硬PET段(1-2微米)，增加硬度，丙烯酸功能，以提高干燥时间和屏障性能。大豆功能的部分有助于膜的形成，光泽和灵活性。聚合反应如图1所示。
属性
大豆-聚酯-丙烯酸杂化分散性能如下:•nvm: 42%
•粘度:< 2000 cps
•pH值:7.6 - -8.0
•无干胶:< 30分钟
•水解稳定性:>在120℃下3个月
•形态:络合物，MW: 30000 -40,000
表1概述了用该分散剂配制的涂料的性能。
结论
应用可持续性和可再生“绿色”材料的原理，设计和开发了一种新型的低voc聚酯混合绿色聚合物技术。188金宝搏bet官网该平台的性能优于目前的溶剂基技术，该技术可以单独使用，也可以与乳胶技术结合使用，以提高voc兼容涂料的性能。本文在2008年美国涂料大会上发表。
致谢
作者感谢Sherwin Williams公司以下人员对这项创新的支持。
感谢肯特·杨的鼓励和支持;Rich Tomko、Jim Marlow、Kim Koglin和Paul Kayima在聚合物合成、开发和放大方面的创造性;Dave Klimovich负责显微镜和分析服务;Arun Asarawala, Joe Siy, Paul Masters, Shailesh Shah和Pete Mackulin为创造性的涂料配方提供支持。我们也感谢联合大豆委员会/史密斯·巴克林公司对该项目的支持。
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