在过去的几十年里,室内乳胶漆性能的重点一直是提高遮盖力、耐擦洗性和颜色接受性。在监管举措的推动下,新的涂料配方需要满足低voc法规。这些法规迫使涂料配方师寻求切实可行的解决方案,以克服其他挑战,例如由于涂料中VOC含量减少而导致的润湿性差、流动性差、起泡性差、耐阻塞性差和耐污性差。对于平坦到低光泽的蛋壳漆,可洗性(或易清洁性)已经成为最难以实现的特性。较软的树脂,缺乏成膜助剂,较长的成膜时间,较低的成膜温度,以及过度使用表面活性剂和添加剂是导致耐洗性差的因素。易清洁和耐污不仅受到消费者的高度期望,而且这些特性还可以延长油漆的使用寿命,减少重涂周期,从而保护环境。这些好处为我们的社会和子孙后代提供了长期价值。

附着在内部乳胶漆膜上的污渍分为亲水性和疏水性两类。亲水污渍,通常被称为常见的家庭污渍,包括酱油、茶、咖啡、红酒、彩色记号笔等。疏水性污渍主要来自油性手或指纹,通常在门框和电灯开关周围发现。其他的疏水性污渍是蜡笔、铅笔或番茄酱。

亲水污渍的可洗性取决于膜的耐水性。提高涂料耐水性最有效的方法是采用较高的耐水性粘结剂和较低的颜料体积浓度(PVC)比形成致密膜。使用疏水添加剂,如硅油或蜡,也可以提高亲水性污渍的可洗性。然而,后一种方法可能导致耐油性差以及表面缺陷,如针孔、陨石坑和鱼眼。

疏水染色的可洗性在很大程度上取决于粘合剂类型和PVC水平的添加剂。氟表面活性剂(FS)已被证明是添加剂类中唯一一种在油漆潮湿时可以通过迁移到油漆表面并在油漆干燥时固化到油漆表面的化学物质。由于乳胶漆配方的复杂性,简单地在配方中添加含氟表面活性剂的效果不如使用它来优化总配方。

配制一种平衡的易清洁涂料从来都不是一件简单的工作。1,2Easy-clean performance is related to the overall formulation design, as well as the selection of the individual components. Binder type, PVC ratio and the additives package are considered as three key factors for easy-clean performance. Among them, the resin is the most dominant component. However, even with a few newly developed easy-clean targeted binder systems, the choice is still somewhat limited due to availability and cost.

易清洁涂料的第二个最重要的因素是它的PVC比例。超高PVC涂料的PVC比超过临界PVC (CPVC),这意味着它的表面没有连续的膜。有些室内涂料PVC含量高于70%。这些涂料具有很强的渗透性,污渍很容易渗透到毛孔中。因此,洗掉这些污渍是极其困难的。为了达到良好的易清洁性能,必须在表面有连续的薄膜。也就是说,涂料的PVC含量应控制在CPVC以下。这种PVC液位控制将有助于阻止最初的污渍渗透,并保持耐擦洗性,以维持在污渍去除过程中反复清洗。耐擦洗性差可能会误导表面容易清洁的油漆。事实是,可清洁性是由于磨损造成的表面膜的损失。 Common side effects are change of gloss level, loss of hiding and the need for touch-up or recoating.

添加剂包在易清洁涂料性能中也起着非常重要的作用,特别是表面活性剂和消泡剂。优化的添加剂包可以为涂料配方提供具有成本效益的解决方案。疏水添加剂虽然对亲水性污渍有效,但对疏水污渍的可清洁性没有积极影响。需要一种耐油污的添加剂来平衡油漆的整体易清洁性能。

历史上,氟化化学品已被用作地毯、石材和纺织品表面的典型表面处理,以提供拒水和拒油功能。4,5在我们之前的研究中,我们证明了氟表面活性剂可以作为多功能添加剂,在低voc的乳胶建筑涂料和水性木器涂料中提供润湿、流平、防堵塞和防油。在这篇文章中,我们重点讨论油漆的易清洁特性。选择了三种粘结剂和两种聚氯乙烯水平来评估添加两种含氟表面活性剂的性能。氟表面活性剂是基于新型短链氟化学技术的市售产品,具有优越的性能和环保特征。这些含氟表面活性剂的基本化学结构包含非极性氟碳成分和极性官能团。含氟表面活性剂具有表面活性,并具有锁定机制,以确保持久的性能。在配方设计中,对烃类表面活性剂、消泡剂和流变性剂进行了微调。

详细讨论了Leneta污渍(代表油渍)、家用污渍可清洁性、水油接触角等性能数据。我们还选择性地检查了氟表面活性剂对遮盖力、光泽度和耐擦洗性的影响。研究表明,通过使用含氟表面活性剂优化涂料配方,可以提高乳胶漆的易清洁性能。

实验

涂料配方和面板制备

采用苯乙烯丙烯酸酯(SA)、纯丙烯酸酯(PA)和醋酸乙烯乙烯乳液(VAE)三种粘结剂和两种聚氯乙烯水平(40%和55%)设计了基料配方。选择两种表面活性剂包装,考察其易清洁性能。一个表面活性剂包中含有非离子型碳氢表面活性剂(HCS),在磨矿阶段用作颜料润湿剂。第二个表面活性剂包包含阴离子氟表面活性剂(FS)作为颜料润湿剂,在研磨阶段添加还原性消泡剂,在卸料阶段添加聚合氟表面活性剂作为易清洁添加剂。PVC 40%和55%的通用配方列于表1和表2。共配制了14种涂料配方,其按函数的配方矩阵见表3

薄膜制备

配制的涂料经过彻底混合并陈化48小时,以达到氟表面活性剂添加剂的最大分散。使用BYK-Gardner自动拉拔机和鸟类涂抹器拉拔刀片在黑色Leneta Mylar®拉拔卡上制备漆膜。清洁测试的叶片间隙为5密耳,湿磨测试的叶片间隙为7密耳。收缩速度为每秒30毫米,以产生均匀的薄膜厚度。在评价前,将薄膜在室温下干燥7天。

隐藏力和光泽

涂料的遮盖力是衡量其不透明度或掩盖底层颜色的能力,从而模糊或阻止原始颜色的显示。隐藏能力是由标准黑白卡上的对比度决定的。

对比度= Rb / Rw

Rb:在黑色衬底上的反射率

Rw:白色基材上的反射率

用Sheen公司提供的分光比色仪测量面板的对比度和光泽度。

湿磨试验

根据ASTM D2486方法a测试湿摩擦阻力,将干燥的面板放在Sheen湿摩擦摩擦测试仪中有衬垫的板的顶部以开始测试。记录了观察到一条连续细线的循环次数。

Leneta污渍清洁能力

本试验是ASTM D3450的修改版本。将准备好的面板切割成40 x 100 mm的截面进行测试。通过带有8 x 2 mm窗口的模板将染色剂涂在Mylar卡片上,使染色区域边缘清晰(图1).让污渍在面板上停留1小时。轻轻刮掉多余的污渍,并用干净的纸巾仔细擦拭污渍区域,直到看不到污渍为止(图2).磨损试验机的洗涤块上覆盖了8层粗棉布。然后将20 mL清洗液(1%温和洗涤剂溶液)加入粗棉布和耐洗性测试仪(图3)在染色的收缩面板上运行25个周期(50次擦拭)。用水冲洗,干燥2小时后,对面板进行评级。未染色的油漆,未洗的染色油漆和洗过的染色油漆在不同区域测量三次,用色度计报告平均L值。Leneta污渍清洁等级可通过以下公式计算:

(L水洗漆- L未水洗染色漆)×10 /

(L未染色油漆- L未洗染色油漆)

家居污渍清洁能力

家用污渍清洁度法测量用1%的温和洗涤剂溶液洗涤普通家用污渍的相对去除程度。干燥后的油漆面板被划分为20毫米宽的区域,用于不同的污渍。所有污渍在室温下干燥1小时后再洗涤。测试结束后,用水冲洗面板并干燥2小时。剩余的污渍在0到10的范围内进行视觉判断,以反映0%到100%的污渍去除。

防水防油

采用高速CCD相机,用测角仪测量面板的水、油接触角。用注射器将水或正十六烷(油)滴在表面。计算机辅助测角软件通过假设液滴在1分钟后稳定时符合球体的几何形状来测量液滴的前进接触角。高的水或油接触角表明涂层的高疏水性或疏油性。