此外，目前的配方中也减少或消除了挥发性有机化合物。所有这些行动都有助于促进环境友好和更绿色的配方，但性能的代价是什么呢?对环境和持久性有毒物质的担忧迫使消费者在购买传统添加剂时，以相同的价格寻找性能相当或性能更好的新添加剂。188金宝搏bet官网一种新型的、环境友好的建筑涂料润湿剂已经被开发出来，它可以作为简单的和改性的ape的临时替代品。这种新的，无ape表面活性剂提供了在研磨过程中二氧化钛的高效润湿，改善了配方涂料的冻融和粘度稳定性，改善了泡沫控制，更好的抗擦洗性，并改善了流动和流平，所有这些都不会对涂料配方产生额外的挥发性有机化合物。
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背景
大多数建筑涂料由几种基本成分组成:乳液或乳胶、颜料和添加剂(图1)。每种材料在成品涂料的整体性能中都起着至关重要的作用，因此原材料的选择是至关重要的。其中任何一种选择不当都可能严重影响涂料的性能。例如，选择错误的粘合剂可能会导致耐久性差，干燥时间过长或与基材缺乏附着力。同样，选择不当的润湿剂或表面活性剂会导致颜料分散性差，导致光泽损失和膜美学差。
对于建筑涂料，表面活性剂，也被称为表面活性剂，用于降低水相的表面或界面自由能，以实现良好的颜料润湿效率的研磨和一致的基材润湿无缺陷的涂料。在这些应用中，当表面活性剂能够快速迁移到制造和应用过程中新创建的界面时，较低的动态表面张力值证明了良好的润湿性能。低动态表面张力促进良好的多表面润湿和高效的颜料研磨;这反过来又能提高覆盖率和附着力，减少研磨时间，增强颜色发展。
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表面活性剂
溶剂型涂料向水基体系的转化给添加剂制造商带来了各种各样的挑战。典型的溶剂型体系的表面张力在25 ~ 35 mN/m之间，主要是由于在这些体系中使用的溶剂。另一方面，水基涂料通常具有50 mN/m或更高的表面张力，主要是由于水的高表面张力为72 mN/m。当表面能为35-45 mN/m的基板用水基体系喷涂时，涂层的表面张力必然会降低。(2)如图3所示，只有当液体的表面张力低于基板的表面能时，表面才会发生自发润湿。为了实现这一点，表面活性剂或润湿剂通常用于水基涂料的应用。
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颜料分散
制备颜料分散的过程通常被定义为三个不同过程的总和。第一个过程包括润湿干燥的颜料，以取代颜料表面的空气和任何其他杂质。一旦颜料颗粒被充分浸湿，就会发生研磨，使大的颜料聚集体和团聚体减少到它们的原始颗粒大小。最后一步涉及到稳定分散，以增强颜色和粘度稳定性，以及抗冲击和衰减兼容性。
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对于水性涂料，分散过程提出了许多挑战。例如，必须降低水的高表面张力和连续水相与颜料之间的界面张力，以充分湿润颜料颗粒，如图4所示。为了降低表面和界面张力，使用颜料润湿表面活性剂。这些添加剂吸附在颜料表面，降低界面张力，为颜料进一步吸附分散稳定分子做好准备。(3)当表面张力和界面张力较低时，可提高磨粒效率。这就缩短了研磨时间，降低了达到初级粒度所需的能源需求，降低了研磨温度，降低了磨基的粘度，从而导致了更高的颜料负载。
传统的润湿剂包括烷基酚聚氧乙烯酸酯，它们具有优异的润湿颜料表面的能力。由于人们越来越担心类人猿是内分泌干扰物，它们可能对健康产生不利影响，因此在涂料应用中取代这些材料的趋势越来越大。188金宝搏bet官网由于它们的亲水性，类人猿倾向于稳定泡沫，并可能导致水敏感性问题的最终膜。使用这些表面活性剂也会导致使用强消泡剂来控制泡沫，反过来，也会在最终膜中造成缺陷。为颜料润湿选择合适的润湿剂，不仅可以提供最有效的研磨和显色效果，还可以帮助防止在制造和应用过程中产生泡沫。
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一旦颜料团聚体和/或团聚体被分解到它们的原始粒径，颗粒必须稳定，以防止再次团聚和絮凝。如图5所示，稳定性通常是通过空间和静电稳定来实现的。静电稳定是通过粒子表面吸附分子形成的电双层来实现的。空间稳定是通过吸附在粒子表面的亲水性分子的水相中相互作用来实现的。
这些稳定的亲水段通常来自含有烷基酚乙氧基酯的表面活性剂，中和烷基酚磺酸盐，或来自聚合物分子，如胺中和聚丙烯酸共聚物。根据配方的不同，一种添加剂可以同时用于润湿和稳定过程。颜料类型、应用参数和成本都是选择分散包装时要考虑的因素。
新型表面活性剂的开发
添加剂用于建筑涂料中，不仅可以润湿颜料和基材，还有助于控制泡沫、耐久性、抗阻塞性、显色性、可水洗性或耐擦洗性，并有助于降低VOCs。一种新的无ape表面活性剂已被开发出来，以一种经济有效的方式改善这些性能，同时帮助减少最终配方中的VOC含量。
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应用程序测试
制备了三种模型涂料配方，对新型无ape润湿剂进行了评价。
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这些公式见表1-3。这种新型表面活性剂被命名为E2010，以两种市售的含APE表面活性剂为基准，分别为低泡沫含APE表面活性剂(LFAPE)和疏水改性APE (hape)。
所有添加剂都在起始点配方中指定的推荐使用水平上使用。所测表面活性剂的物理性能见表4。
所有的油漆都是按照制造商的规定程序制备的，按照配方，使用3mil bird bar进行应用。粘度测量是涂料稳定性的指标，在制备24小时后和在50°C下陈化2周后使用数字Stormer粘度计测定。通过使用3-mil的鸟棒将涂料涂在Leneta图表上，让涂料在室温下干燥24小时，然后将它们面对面放置1小时，然后撕开。
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使用BYK-Gardner光谱仪- glide 45/0光泽度计测量光泽度和对比度。为了进行擦除测试，将涂料用建议的着色底色着色，用3-mil的鸟棒将涂料涂在Leneta 1B图表上，静置1分钟。在涂有涂料的部分上摩擦30秒，然后在控制温度和湿度的情况下干燥24小时。一旦油漆固化，测量图表上擦过和未擦过区域的颜色差异。Delta E值小于1表示“通过”评级。
使用Leneta防下垂仪测量垂度值，使用Leneta调平试验刀片按照ASTM D 4062的要求确定水平度。
泡沫测试是通过在红魔鬼油漆摇床上搅拌样品15分钟并记录油漆的密度来进行的。为了计算泡沫密度的变化百分比，测量了未搅拌样品和搅拌样品之间的密度差。
使用可洗性和磨损试验机型号D10来测量耐擦洗性。 |
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最后，为了确定冻融稳定性，将300克油漆称重放入一个8盎司的内衬罐中。这些罐头在0°C的冰箱中放置15小时，然后在室温下解冻4小时。然后将罐头置于25°C的水浴中2小时。最后，搅拌颜料，取Stormer粘度。这个过程重复五次或直到无法再测量粘度。粘度可以被测量的最后一个循环是报告值。
结果与讨论
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表4所示的一些显著特征说明了新开发的无ape表面活性剂的易用性。E2010的倾点为0°C，在寒冷的环境中更容易处理。E2010的云点也明显高于其他两种表面活性剂。最后，由于其组成，E2010将符合40条CFR法规，使其成为农业涂料和应用的理想选择。
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对超低voc蛋壳内部配方的评价表明，与两种含ape的表面活性剂相比，E2010样品具有优异的性能。作为LFAPE-或含hmap -的表面活性剂的替代品，E2010在合成涂料中显示出许多优点(表5)。这些优点包括出色的光泽度控制，提高不透明度和着色强度，以及增强着色体系的颜色接受度和粘度稳定性。E2010还提供出色的抗擦洗性和改进的抗阻塞性。所有配方都表现出优异的流动和流平性能和等效的泡沫控制。
表6说明了在内部/外部半光泽配方中测试的表面活性剂的性能。
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涂层评价显示，E2010表面活性剂与含ape的表面活性剂相比，具有更好的流平性(图6)、增强的耐擦洗性、相当的光泽、不透明度、颜色接受度和着色强度、具有竞争力的泡沫控制能力和相当的冻融稳定性。
图7为右为E2010表面活性剂，左为hape表面活性剂的半光泽配方擦洗试验结果。在该配方中使用E2010表面活性剂时，其抗擦洗性比含ape的表面活性剂提高了27%。
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此外，如图8所示，E2010增强了对含lfape配方的泡沫控制，从而允许配方剂减少涂料中使用的消泡剂数量，从而降低了总体配方成本。使用含有e2010的涂料，可提高耐擦洗性，并具有相当的流平性、色彩接受性、光泽度和色彩强度。
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VOC的测量
根据EPA方法24测量E2010对配制的涂层的VOC贡献。为了进行这项测试，使用了一种商业化的零voc建筑涂料。在该涂料中加入1%的E2010表面活性剂，并进行法24试验。测试结果表明，E2010对油漆的挥发性有机物贡献为零。
结论
建筑涂料中使用的润湿剂的选择在配制低至零voc涂料时具有重要影响。一种新型的、环保的、不含ape的表面活性剂被开发出来，以帮助这些涂料的配方，同时比传统的含ape表面活性剂提供更好的性能。E2010表面活性剂能在研磨过程中有效润湿二氧化钛，改善配方涂料的冻融和粘度稳定性，改善泡沫控制，更好的抗擦洗性，改善流动和流平，所有这些都不会对涂料配方产生额外的挥发性有机化合物。
该论文在佛罗里达州代托纳海滩举行的2010年南方涂料技术协会年会上发表。
