最近，随着环境问题的转移和树脂制造商努力使用生物可再生资源，人们对醇酸技术重新产生了兴趣。醇酸树脂制造商发现低voc的选择使用高固体树脂(需要更少的溶剂)和水基或水还原树脂。使用这些新技术面临的一个障碍是保持传统涂料的干燥特性。传统溶剂体系具有优良的干燥特性;对于新的低voc选择，典型的基于钴、锆和钙等金属盐的涂料干燥剂不能提供所需的固化。醇酸树脂在市场上很难与丙烯酸树脂和乳胶产品竞争。
本文重点介绍了一种新的无钴催化剂，它有助于达到必要的固化时间，并改善与水基、高固体醇酸和醇酸改性树脂相关的性能。该催化剂弥补了新型低voc醇酸配方的不足，在不使用钴的情况下固化涂层，一举两得。醇酸树脂在装饰和轻端工业涂料市场上具有优异的性能，具有成本效益和可再生资源。这种新型催化剂的引入，使醇酸树脂能更好地满足当今市场的需求。
新型催化剂
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干燥器在固化过程中的作用机理已经被深入研究和理解。它涉及自由基过程，通过金属盐/络合物激活烷基氢过氧化物，使油漆/油墨配方中存在的不饱和树脂聚合。(1,2)尽管它最初是由洗涤剂工业创造的，作为番茄染色漂白复合物，新的催化剂已被发现以类似的方式激活醇酸干燥过程。
以前的工作，以满足新的醇酸树脂固化的挑战是基于传统的金属羧酸盐的改性。然而，新产品是一种截然不同的方法的结果。联合利华对金属基催化剂在洗衣产品中的染色漂白进行了广泛的研究。研究人员对具有五齿体供体配体的铁基催化剂进行了详细研究(图1)。研究表明，这些铁基催化剂可以激活来自不饱和食用油(如橄榄油或葵花籽油)的氢过氧化物，这些不饱和食用油通常存在于番茄污渍中。随后，自由基形成，导致其他不饱和油氧化，然后与二氧形成其他过氧化物(图2)。
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这些自由基过程与油漆/墨水干燥过程中所描述的过程相似(1,2)，这导致了一种假设，即用于洗涤剂染色漂白的催化剂可能对油漆和墨水中使用的不饱和树脂的聚合也有活性。使用亚麻油的初步研究支持了这一假设，并表明基于配体L1和L2的催化剂(图1)在干燥亚麻油时比传统的羧酸钴更有活性。(4)在摩尔基础上，发现催化剂的活性比观察到的羧酸钴的活性高10-100倍。(4)由于配体L1的化合物在合成上更可行，后续对该化合物进行了详细的研究。
实验和结果
干燥时间
水性特殊
OMG公司的新型催化剂被称为Borchi®OXY - Coat (BOC)，目前已在许多醇酸树脂中进行了测试，包括标准油基、高固相和水基树脂。令人惊讶的是，在适当的干燥时间内，水性醇酸需要的BOC量最少。基于总固体含量的添加率为0.5-2.0%就足以固化大多数树脂体系，并且在大多数情况下不需要额外的二次干燥器。光泽度和硬度结果与传统体系相似。
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新树脂开发包括一系列改性树脂，包括改性聚氨酯分散体。这些树脂也是氧化固化的，需要固化剂。如图3所示，与钴相比，Borchi OXY - Coat在这些系统中非常有效。包括BOC在内的配方中，干燥时间最初减少了50%以上，储存2个月后干燥时间减少。
其他经常用于固化改性水性醇酸的金属是锰(Mn)和锆(Zr)的组合。图4显示了在改性聚氨酯分散体中使用Borchi OXY - Coat覆盖Mn, Zr组合时的改进。
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Borchi OXY - Coat在水性醇酸树脂中的另一个优点是在不良固化条件下的优异性能。在低温和高湿度条件下，钴干燥器的性能通常很差，干燥时间大大延长(50%或更多)。对几种不同树脂体系在低温和高湿度条件下的干燥测试表明，Borchi OXY - Coat的性能对这些不利条件不那么敏感(图6)。事实上，与标准的钴、锆和钙干燥包相比，BOC显示出更好的干燥时间。
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高固体特殊
与标准干燥包不同，博驰OXY - Coat的最佳添加水平是树脂依赖的，需要测试每种树脂类型，以确定适当的水平。在许多情况下，BOC可以作为一个独立的化合物，不需要额外的干燥器。在某些情况下，如高固体树脂，添加钙、锆或钾干燥器可用于获得所需的硬度或增强通过固化(图7)。
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改进的颜色
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当讨论铁催化剂时，我想到的一个问题是，在最后的涂层会有黄色的色调吗?在BOC中观察到的另一个惊喜是，与标准干燥包相比，它的颜色得到了改善(表1，图8)。
这可以用分子的组成来解释。在供应的催化剂中，铁的实际含量是百万分之一。由于BOC的活性，该材料以1%丙二醇溶液的形式供应。催化剂的活性来自配体结构;最后涂层中的铁含量是微量的，因此不会产生任何颜色。
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防结皮剂
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在典型的溶剂型醇酸中，使用甲基乙基酮肟(MEKO)防剥皮剂是必要的，以增加开罐时间和防止表面在储存过程中剥皮。在钴基体系中，MEKO能够作为抗氧化剂，并与钴配合以降低其活性。MEKO不能与系统中的铁混合，因此，它的有效性不高，可能需要更多的铁。替代的无肟和无酚抗氧化剂，如OMG的Ascinin®抗皮肤系列，在高固体体系中与催化剂有效合作。在水性醇酸中通常不需要使用防剥皮剂。
结论
实验室测试表明，博驰OXY -涂层可以减少干燥次数，防止干燥损失，在不利条件下固化，并改善水性醇酸和醇酸改性树脂的颜色。在高固体树脂中，为了获得最佳的干燥时间和硬度，可能需要使用二次干燥机。宝驰氧化醇酸涂层，连同市场上的新型树脂，给醇酸涂料市场带来了新的生机。这将使树脂供应商能够继续开发低voc和水性醇酸树脂，包括那些由可再生资源组成的树脂。
本文基于一篇在2010涂料趋势和技术会议上发表的论文，该会议由PCI杂志和芝加哥涂料技术协会主办。
