没有某种类型的防护表面涂层,大多数木材在户外曝晒会迅速恶化。除了优秀的抗风化和紫外线,附着力好等特性,防止液体水入口和良好的表面硬度和灵活性之间的平衡是关键要求木材涂料。
虽然solventborne醇酸涂料粘合剂有限耐久性,他们提供了许多的这些属性,因此广泛制定外部木器涂料。然而,随着压力减少挥发性有机废气排放,acrylic-based水性系统正在迅速流行。水分的保护,然而,仍然是一个关键参数仍然是优化领域的水性丙烯酸木器涂料。
存在各种各样的添加剂增加的短期疏水性涂料,将高度疏水性VeoVa™乙烯基酯单体为丙烯酸聚合物是理想的和持久的解决方案提高最终的木材涂料击退水和抗风化能力的影响。1
乙烯基酯的Versatic™酸10
乙烯基酯的tertiary-branched mono-carboxylic酸包含10个碳原子(VeoVa 10)是一种理想的乙烯co-monomer胶乳的生产高品质的水性涂料。VeoVa 10发现其主要作为疏水单体乙烯和丙烯酸聚合。乙烯基酯分子有一个独特的分支三级取代碳结构。因此,该烷基neodecanoate (versatate)集团是耐水解降解,由于没有碳,氢,除了庞大的烷基结构保护的酯功能分子。支三级结构笨重和疏水烃组VeoVa 10单体(图1)提供了一个高度疏水性和较低的表面张力。此外,VeoVa 10单体不降低紫外线的影响下。2
VeoVa 10单体与其他单体聚合反应的乙烯基酯官能团(图1)。这样的特定属性VeoVa 10可以传授其共聚物单体。
VeoVa /丙烯酸共聚物(Veocryls)
VeoVa单体容易异分子聚合乳液与丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体收益率的胶乳,特别适用于高性能涂料。VeoVa单体显著升级丙烯酸涂料系统的关键性能属性,比如水和耐化学性,附着力和室外耐久性。
典型用途包括木材染色和涂料、光泽涂料,外墙砌体油漆、屋瓦涂料、防腐涂料和防护混凝土涂料。
在图2中,可以看到任何整合VeoVa 10成丙烯酸聚合物导致性能改进,和属性进一步改善与提高VeoVa内容。3
核壳技术
核壳的过程
过程分为两个阶段,首先VeoVa单体反应,其次是延迟添加其余的丙烯酸酯单体,形成核壳形态,可以使用。少量的乙二醇利用(EGDMA)反应一起VeoVa 10固定核心。掺入特定的功能单体导致稳定一盒交联聚合物,治愈后在室温下干燥的涂层。
交联Veocryl聚合物组成的核心(Tg 50°C)和软壳(0°C的Tg)是一个很好的例子,一个高性能水性木器涂料粘合剂(图3)。在干燥、柔软、灵活Veocryl包含硬丙烯酸域的矩阵将形成。硬,纯丙烯酸核心传授好的阻塞电阻,结合心慈手软的矩阵提供了很好的硬度和灵活性之间的平衡。与疏水性笨重VeoVa单体壳中,聚合物,以及随之而来的木器涂料提供优越的耐水性和疏水性、良好的附着力和杰出的室外耐久性。
减少挥发性有机化合物
仔细选择使用的单体壳使形成的高分子薄膜的制备乳剂温度低至0°C。木材涂料基于这些聚合物可以制定co-solvent水平很低,仍然形成高质量的薄膜应用的温度很低。
作为一个额外的好处,这些VeoVa /丙烯酸核壳聚合物甲醛有空也有低残留单体含量< 500 ppm。这使得开发新一代的木材涂料VOC含量很低。
核壳聚合过程
在氮、软化水和表面活性剂被放置在反应堆加热到85ºC。然后,氮流停止,软化水包含启动程序的一部分,过硫酸钾,添加到初始反应堆(IRC)。其次是2.5%的重量pre-emulsion温度维持在85ºC,和轻微的蓝颜色和温度增加观察,表明聚合开始。
15分钟后,当这个电荷聚合,余下的pre-emulsion我添加的1 h。剩下的同时引发剂的解决方案是添加了3小时15分钟,通过一个单独的行。pre-emulsion我后立即添加,pre-emulsion II添加一段2 h。3 h pre-emulsion加法后,反应堆是保持在85ºC, 1小时后做饭。帖子烹饪后,乳胶是冷却到55ºC和转换增压添加到两个不同的剂量,每次持续30分钟,30分钟后煮在55ºC。低水平的残余单体通过使用基于叔丁基氢过氧化物的氧化还原助推器(tBHP)和还原剂Bruggolite®第三FF6 M的铁催化剂。
最后,乳胶冷却至室温,过滤。在冷却,氨添加慢慢中和乳胶。在室温下,抗微生物剂和交联剂添加到最终的聚合物。
成分和乳胶性质
一系列的交联核壳丙烯酸胶乳与一个固定的核心Tg ~ 50°C和柔软,弹性壳被准备。聚合物粒子的外壳被纳入修改2-ethylhexyl丙烯酸酯(2-EHA)或VeoVa 10为疏水单体。在这些胶乳,单体的重量比核心壳材料固定在30/70。交联,使用双丙酮丙烯酰胺总单体m / m在3%,按比例分为核心和壳。相当于活性己二酸肼是post添加到乳胶在室温下。
乳剂用小粒度的过程将促进两膜的形成以及良好的涂层的渗透到木材的表面。粘结剂与低导致乳胶粒径(< 85海里)有一个半透明的方面。4
此外,两个代表商业木材涂料的丙烯酸乳液粘结剂进行评估(表1,图4):
•30% VeoVa:核壳聚合物包含
VeoVa 10 30%;
•30% 2-EHA:核壳聚合物包含
2-ethylhexyl丙烯酸酯30%;
•30% VeoVa:核壳聚合物包含
30% VeoVa 10半透明的;
•30% 2-EHA:核壳聚合物包含
2-ethylhexyl丙烯酸酯半透明的30%;
•丙烯酸基准1 (BM1):商业、高端专门针对装饰木的丙烯酸乳液聚合物涂料市场;
•丙烯酸基准2 (BM2):商业、高端丙烯酸乳液聚合物专门针对工业木器涂料市场。
制定外部
保护木材染色
不同的绑定被制定成木污渍(表2)。商业(某人醇酸),高固体溶剂型醇酸染色作为一个额外的基准。所有油漆在三层应用于欧洲赤松。软松木最苛刻的基板由于其明显的尺寸变化,适应需要涂层的膨胀和收缩。
实验的程序
温柔的搅拌下,乳胶与消泡器混合(BYK 023和Surfynol 104 e),软化水,合并代理(丁基di-glycol)和杀菌剂(Mergal S99)。最后,添加增稠剂的解决方案是一步一步直到100年的粘度骨。这三个颜色的颜料的混合物是为了获得一个一致的颜色。搅拌10分钟后,预定数量的着色混合添加,仍在缓慢搅拌。缓慢搅拌是持续了15分钟。木头污渍被允许平衡在23岁ºC应用程序前4天。
阻塞电阻
准备的核壳聚合物versatic酸乙烯酯的平等或阻塞电阻比商业丙烯酸醇酸标准(表3)。通过调整Tg的壳,阻塞电阻可以进一步调整以满足特定的需求。
木材涂料的另一个重要属性是它的特殊岁的粘附。所有的乳液聚合物涂料有优异的附着力的水平,形成了鲜明的对比与solventborne醇酸,这显然缺乏粘附在应用条件下(ASTM D1653)。
液态水的渗透率
吸水扩张和收缩的关键驱动力的木头,霉菌生长和木材的退化。液体水吸收进木头测试根据木材染色应用于EN927-5 Epicea木头。面板(6)复制计划光滑和均匀的磨砂前完成,三层木材着色剂的应用于测试的脸。前面和侧面板的密封与溶剂型聚氨酯白漆。木制镶板条件直到恒定的质量。在开始吸收循环之前,面板受到两次浸出过程。
VeoVa-based木污渍有优越的水屏障属性和显著减少水吸收的木头。从水性系统VeoVa核壳系统有液态水渗透率值最低的国家之一,性能接近溶剂型醇酸。吸收测试,测试板脸朝下漂浮在水面72 h。结果表示为水的吸收涂层木板在g / m2测试表面每72 h(图5)。VeoVa-based木污渍有优越的水屏障属性和显著减少水吸收的木头。从水性系统VeoVa核壳系统有液态水渗透率值最低的国家之一,性能接近溶剂型醇酸。
加速风化
木制的文章供外部使用暴露在紫外线辐射严重,降雨和温度变化。涂层外观木头因此需要长期天气稳定。不同的木材染色进行评估2000年加速风化h根据EN 927 - 6领先由一个独立的测试和认证木材涂料研究所(机票)。
在QUV风化试验进行了加速老化试验机Q-Lab: 12个周期24小时接触凝结(总数168 h);48周期3 h,由2.5 h (a(340海里)60岁0.5ºC和h的水喷洒6 - 7毫升/分钟,交替时期的2016小时。
木材着色剂基于VeoVa /丙烯酸核壳聚合物明显优于基于2-EHA-containing聚合物和染色是优于其他系统测试(图6)。2016 h后,没有失败的迹象(起泡、开裂、剥落或粉化)可以观察VeoVa-based木材着色剂。严重的粉化和变色的观察木材着色剂基于包含30%的2-EHA的粘合剂。
好的外表保留人工风化后VeoVa-based涂料不仅是可见的,但也可以明确量化的最少的颜色变化和优异的保光性的污渍。
再次,VeoVa-10颜色保护的影响是显著的。上级的组合与疏水性增加紫外线稳定versatic授予的衍生品纳入聚合物有可能导致这种改进外观保存。
自然风化
自然风化是在欧洲大陆进行天气条件(比利时)。VeoVa /丙烯酸核壳系统显示性能优良在自然风化(图7)。测试仍在进行中,目前,达到2年以上接触没有任何显著的性能损失。
也明显的面板涂VeoVa-based木材着色剂展示最好的保光性,超过几个商业成绩被认为是行业标准(丙烯酸和醇酸基准)(图8)。
结论
从这项工作可以得出结论,疏水性和粘结剂的耐紫外线主要组件管理的类涂料的耐久性进行了研究。的疏水单体测试,它可以得出的结论是,那些基于versatic的乙烯基酯酸显著提高了木材染色的性能。这种效应是证明了一个显著的保护涂层的外观在人工和自然风化、量化的保光性和颜色变化的测量。
VeoVa单体造成的发展可持续木材涂料解决方案的特点是:
•卓越的和持久的防水效果;
•低液态水的上升加上好的水蒸气渗透率;
•高外耐久性通过优秀的抗开裂、剥落,起泡和附着力好,加上足够的灵活性;
•环境安全系统助溶剂的需求较低,低残留单体含量、甲醛和猿的表面活性剂。n
注意:Bruggolite®FF6M是一个新的Bruggemann化学还原剂。有关更多信息,请访问www.brueggemann.com/english/restmonomere.html。
引用
1西梅尔,f;亨德里克斯,h;Verwee, a;Nootens c;f .美国涂料学报》显示,Decocq 1 - 6页,2008年。
2企业网站http://www.momentive.com/veova。
3药厂VeoVa乙烯基酯单体-迈图高新材料集团技术手册07/2011。
4c . Koukiotis拿身份证;Sideridou。进展有机涂料》,63卷,2008年,页116 - 122。
有关更多信息,电子邮件david.vanaken@momentive.com。
本文提出了在30双年展西方涂料研讨会,2011年10月23-26th内华达州拉斯维加斯。
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