制定水性建筑涂料的挑战之一是在应用过程中和最终涂膜中实现可接受的性能平衡。在过去的十年中，由于VOC法规的重大变化，这变得越来越困难。虽然VOC的定义因地区而异，但用于提高打开时间和湿边的丙烯和乙二醇普遍被认为是VOCs。由于乙二醇是挥发性有机化合物的主要来源之一，它们通常在低挥发性有机化合物涂料中被减少或消除，从而影响了开放时间、湿边和涂料的和易性。这就需要一种解决方案，既能提高涂料的和易性，又不会产生显著的VOCs，也不会对漆膜性能(如耐擦洗性和湿粘附性)产生负面影响。

本文介绍了一种新的低voc添加剂，可改善低voc乳胶漆的打开时间、湿边和和易性。在典型的建筑配方中展示了涂料的性能特性，并通过使用新的流变技术概述了增强性能的机制。

评估开放时间

有许多方法来表征打开时间和湿边缘时间。打开时间被定义为新涂的涂层中不规则的部分可以被修复的时间，而涂层可以被涂在现有的漆膜上而不留下重叠痕迹的时间是湿边时间。

最常见的一种技术是将漆膜向下拉到一个密封的图表上，在向下拉的中心有一系列的“X”标记。在固定的时间后，油漆在薄膜上来回刷四次。当“X”开始通过油漆显示时，则称为打开时间。当“X”开始通过油漆显示时，称为打开时间。该方法在图1．

低voc添加剂的开发

这项工作的重点是设计一种低voc、低排放的添加剂，以改善乳胶漆的湿边和开启时间，而不影响性能。最初的目标是在150克/升的涂料(美国)中，在VOC降低50克/升的情况下提供观察到的性能。工作从筛选潜在的材料开始，以影响后添加到商业半光漆的开放时间和湿边缘。188金宝搏bet官网从这项工作中，一组有前途的低voc材料被识别出来。188金宝搏bet官网后续的工作是在丙烯酸半光配方中进行的，以允许更直接的比较实验材料与丙二醇。188金宝搏bet官网公式如表1所示。通过设计研究，确定了开放时间添加剂(OTA)的优化组成，在降低VOC的情况下，具有良好的性能平衡。中定义了此OTA的属性表2．

含低voc OTA涂料的评价

含有3%活性OTA的涂料的性能优于含有3%丙二醇的涂料。表3比较了两种涂料的性能。与高voc控制配方相比，OTA提供了合理的性能平衡。

水性建筑涂料的另一个挑战是在不同的环境条件下观察到的工作性能的变化。由于大多数开发工作是在标准实验室条件下完成的，因此在五种不同的温度/湿度组合下，对对照组和含有OTA的涂料的打开时间和湿边缘时间进行了评估。如预期的那样，对照涂料中的湿润剂丙二醇在较高的温度/较低的湿度下提供较差的湿边和打开时间，而在较高的湿度下提供较好的湿边/打开时间。相比之下，具有OTA的涂料无论温度和湿度都能提供良好的湿边时间。除了在21°C和50% RH条件下，开放时间对于含有OTA的低voc涂料是优越的。这些结果总结在图2a及2b．

干燥过程中的流变变化也会影响乳胶漆的工作性能。短的打开时间和有限的和易性窗口可能与涂覆层边缘的粘度快速增加有关。伊士曼化学公司开发的一种新型流变技术的改良²用来定义涂料的干燥和复湿行为，并与湿边/打开时间测试进行比较。在准备好油漆样品约40秒后开始，以固定频率运行动态时间扫描。在固定的时间内，用几滴同样的油漆再湿润干燥的油漆。这使得每个涂层的复湿行为可以被量化。基于表1配方的四种涂料进行了测试。将丙二醇(PG)在3%和6%负载的涂料与含有3%商业400分子量聚乙二醇(PEG)和3% OTA活性的涂料进行比较。

图3提供了在5分钟(300秒)内四种涂料的粘度建立和复湿行为的比较。含有3% OTA的样品粘度迅速增加，这可能与抗下垂性提高有关，但表现出显著的再湿润，粘度降低82%。其他三种涂料在重新润湿后粘度下降极小(15-20%)，这表明这些涂料不太可能有任何显著的和易性。这些粘度轨迹与同时开启时间测量结果非常接近:3% OTA的涂料开启时间为7.5分钟，6% PG的涂料开启时间为5.5分钟，3% PG的涂料开启时间为4分钟，3% PEG的涂料开启时间为3.5分钟。

图4在4、5、6和8分钟后重新润湿后，含有3% OTA的涂料样品显示出额外的粘度痕迹。随着干燥时间的增加，重新润湿前的粘度继续增加。超过5分钟后，复湿后的粘度继续增加，但即使在8分钟后，复湿后的粘度仍降低了60%以上。这表明，除了简单地降低连续相的蒸发速率外，OTA还通过一种独特的机制提高了工作性。

使用图1所示的开放时间测试方法的变体，进一步研究了3% PG和3% OTA的对照涂料的复湿行为。在每个时间段，油漆被刷到边缘可以工作(最多50个循环)。图5提供了湿边(a)和打开时间(b)的结果总结。3% PG的涂料需要更多的笔画才能消除湿边，超过6分钟后，边缘就不能再加工了。含有3% OTA的湿漆边缘在12分钟后仍然可以继续工作。开放时间测试的结果相似。用OTA配制的涂料表现出典型的粘度发展特性，但油漆可以重湿和重加工明显更长时间。

结论

研制了一种低voc添加剂，在不影响涂料性能的前提下，改善乳胶漆的湿边和开启时间。这种材料是在初步筛选过程与更广泛的配方和测试工作结合大型设计实验的基础上确定的。与丙二醇相比，开放时间添加剂在温度和湿度范围内具有更强的和易性。

一种新的流变学技术表明，使用开放时间添加剂配制的涂料在干燥早期表现出典型的粘度增加，但独特之处是，用几滴新鲜涂料重新润湿后，漆膜会明显变薄。通过打开时间和湿边测试进一步检查了这种复湿行为，在该测试中，样品被刷到边缘或“X”可以消除。使用丙二醇配制的涂料只能返工约5分钟，而使用开放时间添加剂的涂料可以返湿和返工长达12分钟。这种行为的机制尚不完全清楚，但数据表明，OTA通过一种独特的机制，而不仅仅是简单地降低连续相的蒸发速率，提高了工作性。

参考文献

配方采用陶氏150g /L SG-30优质内饰半光泽配方。

2 Seo, K.S.;波西-道蒂，J. D, US 7,185,530 B2和US 7,4s72,584 B2。

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