在过去的几十年里,水性涂料的市场份额增加了solventborne配方为代价的。这种转变有几个司机,但主要动机之一是更环保介质的转换公式。这些水性配方还通常与其他co-solvents补充解决的一些问题与利用水性分散体。例如,乙二醇包括降低水的冰点保护制定在发生接触冻结条件下,和减缓水的蒸发膜的形成以提供更多的最终应用程序的健壮性。动荡的合并也被暂时抑制higher-molecular-weight聚合物的玻璃化转变温度的乳胶允许适当的在较低温度下成膜,同时最终屈服困难,抗最后的电影。
然而,现在有一个持续的推动政府机构和消费者进一步减轻相关的健康和环境影响问题通过减少VOC含量水性配方。这意味着显著减少或消除乙二醇和挥发性合并的配方。虽然渴望将为低voc涂料提供相当于higher-VOC前辈相比性能优越,满意的替代品的co-solvents交付的关键属性以上提到的已被证明难以捉摸。为了更好地理解其中的一些固有的挑战,需要考虑底层的基本机制是很有意义的。
乳胶基分散或材质配方,冷冻过程始于一些初始冰晶的形成。这些冰晶生长或额外的冰晶形成,有效净减少水的密度增加了体积的固体分散和部队乳胶粒子包更加紧密地联系在一起。从最初的冰形成将在含盐量低,剩余的液体水的电解液浓度会增加,而压缩的保护双层静电稳定晶格。这些综合因素可以减少初始乳胶稳定和导致particle-to-particle接触。如果乳胶稳定性是不够的在这种情况下,这种聚合是不可逆的解冻,导致不良凝固。由于聚合物流动和粒子聚结可以发生在这些低温条件下,这种情况进一步加剧了降低Tg或软绑定在许多低voc涂料使用。因此,没有使用乙二醇减少冰晶的形成在冻结条件下,许多低voc水性油漆未能提供足够的冻结/解冻(F / T)稳定(图1)。
水性涂料的另一个重要属性是显著影响减少或去除乙二醇的配方是开放时间。涂层的开放时间是一段时间在此期间保留未干的油漆可行的后应用于衬底,允许修正,通过re-brushing或滚动,没有导致表面缺陷。emulsion-based油漆,这次总结在成膜过程中乳胶粒子一旦取得了联系并开始融合,因为在这一点上,水从任何额外的油漆应用不能re-disperse粒子产生新的流。这一次远比电影干燥时间短,完成基于粒子聚结。自从lower-molecular-weight聚合物溶剂性配方中可以更容易地re-dispersed初始应用程序后,即使传统的水性配方相对缺乏开放时间性能。不使用乙二醇缓慢蒸发的水从这部电影充分延迟初始particle-to-particle接触,低voc涂料配方根本就是在这方面更多的挑战。
在这项研究中,两个新的添加剂提出了旨在帮助应对这些挑战。英国《金融时报》添加剂目标改善冻结/解冻的稳定低收入zero-VOC绑定和乳胶涂料。英国《金融时报》的影响添加剂F / T稳定的水性涂料研究和讨论。OTE添加剂目标增加开放时间的低收入zero-VOC绑定和乳胶涂料。投票的影响水性涂料添加剂的开放时间延长了,将讨论。
乳胶涂料的挑战是找出一个方法,满足低收入zero-VOC要求产生了F / T稳定和改进的开放时间在不影响电影的整体性能。除了F / T稳定和开放时间,好处等油漆品质光泽和润湿也进行了讨论。
实验
添加剂英尺和投票进行评估的使用水平约1%(基于总分子量)在低voc丙烯酸半光泽的油漆配方如表1和2所示,分别。在每种情况下,一个控制公式与原型包含英国《金融时报》或OTE添加剂都有或没有传统的润湿剂。原型没有润湿剂,各自的英国《金融时报》和OTE添加剂的一部分转移到磨和替换替换根据重量不增加他们在制定整体的使用水平。
涂料配方
油漆配方如表1和2中所述的准备。所有评估涂料配方进行至少24 h后的初始准备油漆。
结果与讨论
英国《金融时报》的添加剂
结果研究涉及英尺添加剂如表3所示。控制油漆失败后初始F / T周期,而英国《金融时报》的原型添加剂,要么有或没有润湿剂,油漆生产证明没有证据表明凝固通过五F / T测试周期。此外,增加最小粘度与这两个原型后,观察5 F / T测试周期。水平的英国《金融时报》的添加剂配方是一个建议的起点但不能通用配方。所需的添加剂所期望的性能在一个特定的配方将取决于许多因素,如化学粘合剂,粘合剂粒子大小、油漆PVC,水平的其他添加剂和试剂配方中使用,等等。
除了冻结/解冻稳定,其他关键性能涂料性能评估和表3中列出。结果表明,英国《金融时报》添加剂通常无显著影响块,擦洗、防沾污性表面活性剂浸出或低温治疗。然而,额外的分散稳定性导致电影增加光泽的原型。英尺的添加剂也允许删除公式中使用传统的润湿剂在不显著影响关键油漆性能属性,展示潜在的多功能效益。
结果与讨论
OTE添加剂
为研究涉及投票结果添加剂如表4所示。控制涂料表现出可怜的开放时间之外的添加剂的原型,要么有或没有润湿剂,油漆生产,取得了更好的开放时间,如图2所示。水平OTE添加剂的配方是一个建议的起点,但不能通用配方。所需的添加剂所期望的性能在一个特定的配方将取决于许多因素,如化学粘合剂,粘合剂粒子大小、油漆PVC,水平的其他添加剂和试剂配方中使用,等等。
除了延长开放时间,OTE的掺入添加剂可以改善其他涂料特性,总结在表4。类似于英国《金融时报》的使用添加剂,提高胶体稳定性结果在影片增加光泽的原型。同样,冻结/解冻稳定性也有所改善,尽管不是很健壮的添加剂在相同条件下相对于英国《金融时报》基于粘度上升。耐擦洗结果表明,负面影响灵敏度可以最小化这个水漆通过配方的优化,例如,取消传统的润湿剂通过功能置换OTE添加剂。
额外申请OTE添加剂
OTE添加剂也发现一个有效的开放时间extender工业涂料和其他类似high-film-build应用程序。除了建筑涂料,OTE添加剂被发现是一个很好的缓凝剂(在屏幕上防止油墨干燥)水性丝网印刷油墨,从而使增塑剂的替代。更多的应用程序和功能效益继续研究。
结论
两个新的添加剂,英国《金融时报》和投票,与专利应用程序开发提高性能的溶剂免费,涂料。这些产品都是APEO自由和溶剂的自由,并可以很容易地纳入水性配方。与低voc丙烯酸半光泽的配方在这项研究中,提供的添加剂显著增强冻结/解冻稳定或在开放时间显著增加。更多的多功能效益等改进的光泽和颜料润湿也观察到,使更高性能的低voc涂料的发展。
引用
1。不成立特区聚合物Latices-Science和技术,第二版,1,查普曼&大厅,1997。
2。Bosen,旧金山那里;鲍尔斯,西澳;福特、电子;人,最初防冻液,乌尔曼的工业化学、百科全书5 Ed, A3, VCH 1 - 1985。
3所示。美国专利:我们5399617。
4所示。美国专利:我们6933,415 B2。
5。霍尔,y等,在涂料成膜机制、性质和形态;城市,T.P.M.W.,2001年版。。
栏:
评价标准的油漆属性
ASTM D562-10——标准测试方法的一致性油漆测量克雷布斯单位使用Stormer-Type粘度计(KU)粘度
ASTM D4287-00 (2010)——高剪切粘度测试方法标准使用锥板粘度计
ASTM d1475 - 98 (2012)——密度测试方法标准液体涂料、油墨及相关产品
ASTM D4062-11——描绘的水准的标准测试方法提取资金的方法
ASTM d4400 - 99 (2012) E1-凹陷电阻测试方法标准的油漆使用Multinotch器
ASTM D2805-11——标准试验方法对颜料的遮盖力反射计
颜色验收:擦净
并排经费(测试/控制)Leneta形式1 b;(密封/启封图表)
.006鸟器——环境干燥过夜
颜色值:45°BYK加德纳色彩指南/ 0°几何,D65/10°, CIELab颜色系统
光泽(60°)/ (85°)
并排经费(测试/控制)Leneta形式1 b;(密封/启封图表)
# 7道器-环境干燥过夜BYK加德纳Micro-TRI-Gloss光泽度计
ASTM D2486-06 (2012) E1——耐擦洗墙漆的标准测试方法,Gardco擦洗测试仪(保罗·n·加德纳有限公司)
ASTM d4828 - 94 (2012) E1——标准测试方法的实际可洗性有机涂料、Gardco擦洗测试仪(保罗·n·加德纳有限公司)
ASTM d2243 - 95 (2008)-冻结/解冻电阻测试方法标准的水性涂料
冻结/解冻稳定性测试
冻结/解冻乳胶涂料的稳定性是衡量ASTM d2243 - 95。在测量粘度,解冻之前手工颜料很好地混合使用抹刀。
开放时间评估
根据ASTM D7488-10开放时间评估。黑色乙烯Leneta擦洗面板固定在一个铝撤军板在一个恒定的湿度/温度的房间(CTCH)作为底物。Leneta擦洗面板分为8水平部分。250年µm湿膜厚度使用陶氏电影施法者画了下来。在每个部分,马克(X)铸造涂料后,使用画笔的处理技巧。测试涂料应用在垂直的部分,每个部分在最初做过部分,刷牙一个方向。垂直部分在2分钟时间间隔重复使用相同数量的笔触为每个时间间隔。涂层被允许干CTCH房间的24小时之前,评级结果。
