在印刷工业中，聚结物有助于水性套印清漆的成膜，1、2也被称为OPV。迄今为止，在图形艺术行业中使用的聚结剂主要是更易挥发的类型。虽然它们功能良好，但VOC含量是个问题。邻苯二甲酸酯，如邻苯二甲酸二丁酯(DBP)或邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)也已被使用。尽管它们的挥发性有机化合物含量都相对较低，但出于健康和安全考虑，它们的使用最近受到了限制。因此，需要低voc，非邻苯二甲酸酯增塑剂和聚结剂。
opv中使用的新一代乳剂似乎遵循着其他涂料行业中记录的相同趋势。具体来说，该系统更柔软，在其使用条件下可能不一定需要任何聚结剂或增塑剂来形成薄膜。另一方面，老一代的系统在室温下不一定能促进薄膜的形成，但确实为不同的应用提供了出色的性能。一个明显的解决方案是使用低voc增塑剂/聚结剂与较硬的聚合物体系，以帮助形成薄膜。
2011年，一种低voc增塑剂/聚结剂平台专门用于建筑涂料。3、4该增塑剂平台是三种二苯甲酸酯增塑剂的混合物。所提供的数据表明，其中一种产品K-Flex®975P，特别适合作为建筑涂料中的增塑剂/聚结剂。除了二苯甲酸酯混合物外，还发现了一种新的单苯甲酸酯，并将其纳入评估，以测试其在图形艺术应用中的可行性。
本文的目的是说明和展示数据5、6展示了K-Flex 975P作为低voc增塑剂/凝聚剂的实用性，并介绍了新的单苯甲酸酯作为平面艺术应用中的增塑剂/凝聚剂。
评价
对常用增塑剂/聚结剂、新型低voc材料和传统聚结剂的性能进行了比较，评估了其整齐形式和起点测试配方的特性。188金宝搏bet官网该评估首先确定所选增塑剂/聚结剂的VOCs。其次，使用二元共混物确定了与碱性聚合物聚结的有效性和效率。选择用于评估的聚合物是一种经典的高玻璃过渡苯乙烯丙烯酸乳液，常用于图形艺术行业。最后，记录了新型增塑剂在基本启动OPV配方中的作用，以证明新型增塑剂在实际OPV配方中的可能作用。
以下增塑剂/聚结剂被选择用于本次评估(全部或部分):
•2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(TMPDMB):这是涂料和其他涂料的历史性结合剂，但不一定用于opv。
•2-乙基己基苯甲酸酯(2-EHB):这种聚结剂是几年前作为一种新型低voc型聚结剂(伊士曼产品)推出的。
•丁基卡比醇™二甘醇单丁醚(BC) (DOW产品)。
Carbitol™二甘醇单甲基醚(C)(陶氏产品)。
•丁基Cellosolve™乙二醇单丁醚(BCL)(陶氏产品)。
•二丙二醇单甲基醚(DPM)(陶氏产品)。
•二甘醇二苯甲酸酯(DEGDB) (Emerald Kalama Chemical生产的K-Flex DE)。
邻苯二甲酸二丁酯(DBP)(通用)。
邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)(防腐剂®160由Ferro制造)。
K-Flex 850S混合液二甘醇二苯甲酸酯和二丙二醇二苯甲酸酯(Emerald Kalama Chemical)。
K-Flex 975P二苯甲酸酯专利三共混剂(Emerald Kalama Chemical)。
•X-250二苯甲酸二共混(Emerald Kalama Chemical)。
•X-613新型单苯甲酸酯(Emerald Kalama Chemical)。
对材料进行了测试，从整齐的增塑剂开始。188金宝搏bet官网然后将增塑剂与基础聚合物混合，最后在OPV配方中进行混合，以测量增塑剂单独与聚合物的相对性能和对终端涂层的影响。测试包括:
•在110°C下进行TGA等温扫描1小时，以确定整齐增塑剂的VOC水平;
•测量二元聚合物乳液/聚结共混物的MFFT和降粘度;
•对OPV测试配方的粘度响应、MFFTs、光泽度、耐水性、硬度和干接触时间进行了评估。
•试验方法的配方和细节分别列在表1和表4中。
结果
纯增塑剂/聚结剂的挥发性
挥发性是一个重要的特征，与挥发性有机化合物离开薄膜的数量和速率有关。图1说明了本次评估中合并的波动特征。虽然传统的醚聚合剂挥发性更强，但评估中包括的增塑剂挥发性都很低，在典型使用水平下，对配方的总体VOC水平不会有显著贡献。显然，100% VOC的聚结剂将显著增加VOC的总释放量。
虽然X-613的挥发性比增塑剂更强，但其挥发性有机化合物含量明显低于传统的高挥发性有机化合物聚结剂。
聚结物和聚合物的二元共混物
在这部分评估中，在基础乳剂中加入聚结剂，其使用水平与基本起始口服脊髓灰质炎疫苗配方相同(4%)。观察聚结如何影响聚合物的重要测试与粘度和减水率(粘度响应的指标)以及MFFT有关。当向聚合物中添加增塑剂或聚结剂时，粘度可能发生变化。增塑剂/聚合物共混物粘度的增加表明增塑剂与聚合物的相容性水平，以及增塑剂划分到聚合物而不是水相的程度。如图2所示，二苯甲酸盐/苯甲酸盐化学的高粘度也表明与乙二醇醚相比，聚合物具有更大的相容性。如果在OPV的配方中可以进一步降低粘度，则二苯甲酸盐/苯甲酸盐化学物质的较高起始粘度可能会带来好处。
OPV的粘度通常被降低到一个恒定值，以在相同粘度的应用中获得一致的结果。水稀释水平也会对特定系统的使用成本产生经济影响，因为水的成本自然低于口服脊髓灰质炎疫苗配方本身。确定了达到所需粘度所需的水量，如图3所示。正如预期的那样，降低粘度所需的水量与初始粘度和期望粘度之间的差成正比。该数据表明，可以通过用水稀释调节OPV来达到所需的粘度。除C和DPM需要较低的稀释水平外，大多数测试的聚结物都可以通过用类似量的水稀释来调整。
最低成膜温度
MFFT的减少是使用聚结剂或增塑剂来协助薄膜形成的关键原因之一。图4显示了添加4%湿增塑剂/聚结剂的二元共混物的MFFT。请注意，这种低水平的增塑剂对基础聚合物的MFFT的降低有非常积极的影响，但没有使其接近室温。这是因为这是一个简单的二元混合物的评价，而不是一个完整的公式。
由于增塑剂添加量为4%的二元共混物的MFFTs显著高于室温，因此决定同时对增塑剂添加量为6%和8%的二元共混物的MFFTs进行评估。测试结果如图5所示。
得到的数据相当有趣，有些出乎意料。单苯甲酸酯和二苯甲酸酯共混物显著降低了MFFT，正如可能预期的那样。有趣的是，用TMPDMB配制的薄膜在所有聚结水平上的MFFTs均显著高于其他薄膜。还注意到，由于TMPDMB与苯乙烯丙烯酸聚合物乳液相容性差，导致薄膜质量斑驳，TMPDMB薄膜在MFFT条上尤其难以读取。由于这种明显的不兼容性，TMPDMB的使用在评估的其余部分停止了。
在4%水平之后，卡比醇和丁基纤维素溶液并没有像预期的那样降低MFFT。这表明它与基础聚合物有一定程度的不相容性。当不相容存在时，在其他聚合物中也注意到类似类型的效应。6在引用的文献中，所注意到的影响是Tg，而不是MFFT，但已知MFFT和Tg是相关的。聚合物的疏水性越强，MFFT和Tg的温度越接近。K-Flex 975P似乎在MFFT抑制方面特别有效，X-613也是如此。
本次评估的下一步是观察实验增塑剂/聚成剂是否能在基本初始配方中达到二元共混物中测试的水平。
套印清漆
聚结物被纳入表1所列的基本起始配方中。注意，增塑剂/聚结剂的使用水平为4%。测定了粘度响应以及干膜性能。
图6显示了4%增塑剂/聚结剂对OPV粘度的响应。二苯甲酸酯opv的粘度均在预期范围内。DPM和C opv粘度较低。这些聚结物是水溶性的，没有(至少没有完全)分配到聚合物。
对选择的二苯甲酸酯的粘度响应进行了评估，其聚结率为6%，高于表1中测试OPV配方中所示的4%。K-Flex 850S和K-Flex 975P的opv粘度均为250 mPa·s。该评估证实，相对较低浓度的增塑剂对这些类型的增塑剂/聚结剂的OPV粘度有显著影响。
表2列出了OPV配方的mfft。所有的配方在室温条件下都能很好地成膜。水溶性聚结剂对MFFT的抑制效果更好。由于二苯甲酸酯的MFFT下降幅度略小于醚类，因此还测定了单苯甲酸酯和两种二苯甲酸酯在6%湿负载时opv的MFFT。这些结果也在表2中列出，并表明要达到与醚类似的结果所需的额外2%。最有可能的是，这种额外的增塑剂将不需要达到所需的发展充分的性能特征。
干燥时间
当用真正的增塑剂取代挥发性聚结剂时，也有兴趣确定对诸如干燥时间等参数的影响。opv的干接触时间被确定，如图7所示。
除了卡比醇，挥发性增塑剂和非挥发性增塑剂以及聚结剂之间的干燥时间没有显著差异。
光泽
在20°光泽度值之间，测试的聚结剂和没有聚结剂的基本配方(都在80左右)之间的差异很小。这可能是由于溶液树脂的使用及其在总配方中对光泽度的贡献，以及增塑剂/聚结剂水平。
水的阻力
耐水性是opv和其他涂料的重要特性。opv的防水性能如表3所示。苯甲酸酯增塑膜的初始耐水性较好。这有点出乎意料，因为增塑剂不会像挥发性结合一样迅速离开薄膜。三天后，水阻与初始数据相似。苯甲酸类增塑剂，特别是K-Flex 975P，可以通过赋予聚合物薄膜其特有的疏水性质来提供抗水性的好处。
硬度
图8显示opv上的硬度数据。有一种误解，认为增塑剂在涂料中的表现不如增塑剂，因为增塑剂比挥发性很强的聚结剂更持久，因此，增塑剂会停留在涂层上，过度软化薄膜。数据证明这是不正确的。图8中显示的数据与“太软”的说法相反。在符合聚结期望的适当配方涂料中，低voc增塑剂/聚结剂不一定会软化太多。6%的增塑剂薄膜有些柔软，但实际上，它们有些过度结合。越少越好，也是可以接受的。4%的opv与含有更多挥发性聚结剂的opv相似。从本研究的耐水性、光泽度、硬度等数据可以看出，添加了增塑剂的薄膜不软，性能不差。这与先前研究的结论一致，其中物理性能，如耐擦洗性，保光性和MFFT抑制，在建筑涂料配方中被发现是优秀的。5
结论
平面艺术和纸张涂料行业正在寻求减少VOCs，并选择更环保的替代材料，以取代目前使用的高voc材料。188金宝搏bet官网本研究筛选了几种商业二苯甲酸盐和较新的二苯甲酸盐和单苯甲酸盐聚结剂，这些聚结剂在其他应用中表现出了性能优势。这些二苯甲酸盐和单苯甲酸盐提供的配方溶液既具有较低的挥发性有机化合物，又提供了非邻苯二甲酸盐和非醚类替代品——这是行业的关键需求。虽然这项评估并不是为了全面筛选低voc增塑剂/聚结剂与替代选择，但它确实对低voc增塑剂在opv中作为聚结剂的有效性产生了有价值的见解。该研究清楚地表明，二苯甲酸盐和单苯甲酸盐都适用于平面艺术应用，在粘度响应、MFFT抑制、干燥时间、耐水性、光泽和硬度等关键参数上进行了评估。根据本文的性能数据，K-Flex 975P、K-Flex 850S和X-250二苯甲酸酯共混物比高voc醚更适合OPV。评价进一步表明，新型单苯甲酸盐X-613也是一种优秀的低voc增塑剂/聚结剂。
参考文献
1de Wit, Jos，“添加剂改善平面艺术套印清漆涂料”，油漆和涂料行业188BET竞彩6月2011， 36-38页。
2阿伦特W.D.;Strepka, a;Lavelle, j .;Gallagher, J.“图形艺术行业的新联合”，第45届年度技术会议论文集，国家油墨研究所，2001年10月17日至19日。
3.阿伦特W.D.;McBride, E.“用于低voc涂料配方的新型二苯甲酸增塑剂/聚结剂”，第38届年度国际水性、高固体和粉末涂料研讨会论文集，2011年2月28日- 3月4日，第419-429页。
4阿伦特W.D.;McBride, E.“用于低voc涂料配方的新型二苯甲酸增塑剂/聚结剂”，第39届国际水性、高固体和粉末涂料研讨会论文集，2012年2月13 - 17日，第442-460页。
5阿伦特W.D.;McBride, E.L.“用于低voc涂料配方的新型二苯甲酸增塑剂/聚结共混物”，涂料技术杂志, 8月2011， 26-33页。
6阿伦特W.D.;麦克布莱德，E.L.《寻找更好的二苯甲酸盐溶液》粘合剂和密封剂工业，第18卷，第1期，1月2011，第23-27页。
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