新型环境友好型润湿剂用于建筑涂料阀板

新型环境友好型润湿剂用于建筑涂料

【中国牛涂网，NTW360.com新闻资讯】

新型环境友好型润湿剂用于建筑涂料

建筑涂料配方设计师必须不断适应更高的性能标准和更严格的环境标准的要求以及成本方面的压力。最近，全球涂料生产商正在推动下列活动，即在他们的建筑涂料配方中不使用含烷基酚乙氧基酯（APE）的产品。此外，在今天的配方中VOCs也正在逐步降低或消除okmart.com。所有这些措施有助于使配方更加环境友好和环保，但是需要以什么样的代价来获得这些性能？对环境和永久性有毒材料的关注促使消费者寻求新的添加剂，这些新的添加剂在与目前使用的传统添加剂有相同价格的基础上，应具有相同或更高的性能。已经研制了一种新的环境友好型建筑涂料用润湿剂，这种润湿剂能代替纯的或改性的烷基酚乙氧基酯（APEs）使用。这种新型的不含APE的表面活性剂能提供下列优异的性能：在研磨过程中能有效润湿二氧化钛颜料，提高配制涂料的冻融稳定性和黏度稳定性，能很好地控制泡沫的形成，具有较好的耐擦洗性，有改善的流动性和流平性，且都不会给涂料配方增加额外的VOCs。

背景

乳液或乳胶、颜料和添加剂（见图1）。每一种材料对最终涂料的总体性能都起着重要作用，所以原材料选择非常关键。任何材料的不正确选择对涂料的性能都可能会有很大的影响。例如，选择错误的漆基可能导致差的耐久性、过长的干燥时间或对底材附着不好。同样地，选择不合适的润湿剂或表面活性剂会导致颜料分散不好，从而使漆膜没有光泽或外观不美。对于建筑涂料，通常用表面活性剂来降低水相的表面或界面的自由能，使颜料能很好地润湿而进行有效地研磨，底材润湿一致而形成没有缺陷的涂层。这些用途中好的润湿性能已经得到下列事实证实，即在生产和施工过程中出现的低动态表面张力值，表面活性剂能快速迁移进入新产生的界面。低动态表面张力能促使各种表面都能很好地被润湿以及颜料进行有效地研磨；这又进而导致覆盖度和附着力的提高、降低研磨次数、促进颜色的形成。

表面活性剂

表面活性剂是一种能被吸附到表面或体系界面的化学品。表面活性剂有特征的分子结构，含有喜欢水的亲水部分和喜欢油的亲脂（疏水）部分。由于其两性结构，在低浓度时，表面活性剂就会在空气/水的界面聚集而降低了表面和界面的张力。

传统的表面活性剂在极性或离子型的头上（亲水部分）连接了一个烃类的尾巴（疏水部分）。相反，双表面活性剂是在同一个分子中有两个疏水端和两个亲水端。由一个疏水端和一个亲水端组成的双表面活性剂的一半连接到隔离物上，然后再连接到分子的其他相同部分上而形成双表面活性剂结构（图2）。由于其独特的分子结构，双表面活性剂通常比相应的传统的表面活性剂具有成数量级倍数的更多的活性表面。基于炔类二元醇的双表面活性剂（2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4-7-二醇及其乙氧基酯)在建筑涂料中广泛使用以提高润湿和泡沫控制作用1。

溶剂型涂料向水性体系转变，使助剂生产商面临着各种挑战。溶剂型体系通常的表面张力在25 ～35 mN/m的范围内，大部分是由于这些体系中使用的溶剂。另一方面，水性涂料的表面张力值通常为50 mN/m或更高，这主要是由于水有高的表面张力值，为72 mN/m。当对表面能为35～45 mN/m的底材施涂水性体系时，必须要降低涂料的表面张力2。如图3所示，表面自发润湿只有在液体的表面张力低于底材的表面能时才会出现。为了做到这一点，通常在水性涂料中使用表面活性剂或润湿剂。

颜料分散

制备颜料分散体的过程通常定义为三个独立过程的加和。第一个过程是使干颜料润湿来置换颜料表面的空气或其他杂质。一旦颜料粒子外部被充分润湿，就可进行研磨，使大的颜料聚集体和凝聚体变成其原始大小的粒子。最后一步是使分散体稳定而提高颜色和黏度的稳定性以及抗冲击性和松弛兼容性。

对于水性涂料，分散过程面临一些挑战。例如，水的高表面张力和连续水相与颜料间的高的界面张力必须降至足够低以润湿颜料粒子，示意图见图4。为降低表面和界面张力，要使用使颜料润湿的表面活性剂。吸附到颜料表面的这些添加剂降低了界面张力，为形成分散稳定的分子，颜料需要进一步吸附表面活性剂3。当表面和界面张力降低后，研磨效率提高。这导致研磨时间缩短、需要较低的能量就能形成原始大小的粒子、较低的研磨温度、研磨浆的黏度更低，这样能增加颜料加入量。

传统的润湿剂有烷基酚乙氧基酯（APEs），它们具有优异的润湿颜料外表面的能力。由于对APEs能破坏内分泌系统及对健康有不利影响的了解越来越多，涂料领域替换这些材料的趋势不断增加。由于其亲水性，APEs能使泡沫稳定并造成最终漆膜的水敏感问题。使用这些表面活性剂也会导致强消泡剂的使用来控制泡沫的形成，这又会造成最终漆膜的缺陷。选择合适的颜料润湿用润湿剂不仅能提供最有效的研磨和颜色的形成，而且也有助于生产和施工过程中防止泡沫的生成。

一旦将颜料聚集体打碎至原始大小的粒子，必须使粒子稳定防止再次聚集或絮凝。如图5所示，通常可通过位阻或静电稳定来获得这种稳定。静电稳定是通过双电层实现的，这是由于粒子表面吸附的分子而形成的。位阻稳定是通过水相中吸附到粒子表面的分子的亲水链段的相互作用而实现的3。这些稳定的亲水链段通常来自含有烷基酚乙氧基酯的表面活性剂、中和后的烷基酚磺酸盐或来自诸如胺中和的聚丙烯酸共聚物这样的聚合物分子。根据配方，一种添加剂可同时用于润湿和稳定过程。颜料类型、施工参数和成本都是在选择分散剂组合时需要考虑的因素。

新表面活性剂的研制

建筑涂料中使用的助剂不仅用于润湿颜料和底材，而且也有助于泡沫的控制。对耐久性、抗粘连性、颜色形成、可洗性或耐擦洗性也有改善，同时还有助于降低VOCs。研制了一种新型的不含APE的表面活性剂以最高性价比方式来改善这些性能，同时将最终配方的VOC含量降至最低。

应用测试

准备了三种类型的涂料配方来评价这种新型的不含APE的润湿剂的性能。这些配方见表1-3。以这种新的表面活性剂（代号为E2010）为基准与两种市售的含APE的表面活性剂【分别命名为含APE的低泡表面活性剂（LFAPE）和疏水改性的APE（HMAPE）】进行比较。按起始配方中推荐的使用量使用所有这些添加剂。这些待测表面活性剂的物理性能见表4。

按生产商规定的步骤制备这些涂料，然后用3密耳的刮涂器施涂这些配方的涂料。在这些涂料制备24小时后以及在50℃放置两周后用数字式斯托莫黏度计测定黏度，因为黏度能表明涂料是否稳定。测试抗粘连性的样板是将涂料用3密耳的刮涂器施涂至Leneta记录纸上，让涂料在室温下干24小时，然后将其面对面放置1小时，再将其拉开。

用BYKGardnerSpectro-Glide 45/0光泽计测量光泽和对比率。为进行擦净试验，用推荐的着色浆将涂料着色，然后用3密耳的刮涂器施涂至一张Leneta1B记录纸上，放置1分钟。对涂漆部分摩擦30秒，然后将记录纸在控制温度和湿度的条件下干燥24小时。一旦涂料固化，就能测量到记录纸上摩擦过的区域和未摩擦过的区域之间的色差。ΔE值低于1能获得“通过”的等级。

用Leneta抗流挂计测量流挂值，按ASTM D4062用Leneta流平测试刀测试流平性值。

在Red Devil涂料混合器上搅拌样品15分钟来进行泡沫试验，同时记录涂料的密度。为计算泡沫密度变化的百分数，要测量未搅拌样品的密度和搅拌后样品的密度间的差值。

用型号为D10的洗涤和磨耗试验仪来测试耐擦洗性。

最后，为测定冻融稳定性，将300g涂料样品称入8盎司有内衬的罐中。将罐放在0℃的冰箱中冷冻15小时，然后在室温融化4小时。然后将罐放在25 ℃水浴中2小时。最后，搅拌涂料并测试斯托莫黏度。重复该过程5次或直到无法再测试黏度。能测试黏度的最后一次循环就是要报告的值。

结果和讨论

从表4看到的某些显著的特征说明了最新研制的不含APE的表面活性剂使用方便。倾倒温度点为0 ℃，在冷的环境中，E2010容易处理得多。E2010的浊点也明显高于其他两种测试的表面活性剂。最后，由于其组成，E2010能符合40CFR法规的要求，这使其成为建筑涂料应用方面理想的表面活性剂。

对超低VOC内用蛋壳涂料(eggshell)配方的评定表明，与其他两种含APE的表面活性剂相比，含E2010的样品具有优异的性能。作为一种含LFAPE或HMAPE表面活性剂的替代品，通过得到的涂料表明，E2010具有许多优点(表５)。这些优点包括：优异的光泽控制、提高了不透明度和着色强度、提高了着色后的体系的颜色可接受性和黏度稳定性。E2010也能提供优异的耐擦洗性，改善了抗粘连性。所有配方都显示有极好的流动和流平性以及相当的泡沫控制效果。

表6说明了待测表面活性剂在内用/外用半光涂料配方中的性能。对涂料的评价表明，与含APE的表面活性剂相比，使用E2010表面活性剂能得到改善了的流平性(图6)、提高了耐擦洗性、有相似的光泽、不透明度、颜色可接受性和着色强度、可竞争的泡沫控制效果和相当的冻融稳定性。图7说明了半光配方的擦洗试验结果，用E2010表面活性剂配制的配方在右边，用HMAPE表面活性剂配制的配方在左边。当用于该配方时，与含APE的表面活性剂相比，使用E2010表面活性剂能将耐擦洗性值提高27%。

当对高光、中等白色着色浆涂料配方评定时，与用LFAPE表面活性剂配制的相同配方相比，E2010能赋予配方许多优点（表7）。最为显著的是，当使用E2010时冻融稳定性明显改善。用E2010配制的涂料通过了5次冻融循环，而使用含APE表面活性剂的涂料只通过3次。同样，如图8所示，与含LFAPE的配方相比，E2010能提供增强型的泡沫控制效果，因而允许配方设计师减少涂料中消泡剂的使用量，从而降低了配方的总成本。从含E2010的涂料上也能看到改善了的耐擦洗性、相当的流平性、颜色可接受性、光泽和着色强度。

VOC测量

按美国环保署EPA的方法24测试E2010对配制的涂料VOC的贡献。为进行该试验，使用市场上市售的零VOC建筑涂料。在该涂料中，加入1%的E2010表面活性剂,再按方法24测试涂料。试验结果表明E2010没有增加涂料的VOC。

结论

当配制低VOC或零VOC涂料时，建筑涂料中使用的润湿剂的选择可能会对产品产生重要的影响。已经研制了一种新型的环境友好型的不含APE的表面活性剂来帮助配制这些涂料，与传统含APE的表面活性剂相比，这种新型的表面活性剂同时能提供改善了的性能。E2010表面活性剂在研磨过程中能有效润湿二氧化钛颜料、提高了配制涂料的冻融稳定性和黏度稳定性、改善了泡沫控制效果、有较好的耐擦洗性、改善了流动性和流平性，所有这种表面活性剂都不会对涂料配方增加额外的VOCs。

参考文献

1 Chan, S.Y.; Snyder, J.M.; and Stout, W. New Gemini Surfactants forWater-

Based Graphic Arts Applications, Ink Maker 2004, January/February.

2 Snyder, J.M.; Meier, I.K.; and Whitehead, J. New Additive Technologiesfor

Fountain Solutions, Presented at the NPIRI Technical Conference, 2006.

3 Galgoci, E.C.; Yacoub, K.; Misdrahi, M.F.; Peck, K.M.; Stout, W. P.; and

Chan, S.Y. High-Performance Pigment Dispersant Additives Improve Pigment

Wetting and Dispersion in Waterborne Coatings,” Journal of Coatings

Technology, 2007, May.

江苏材料试验机WDW-10M价格

万能试验机厂

WDS-100M电子万能材料试验机

江苏全自动金相磨抛机FMP-3000S厂家

济南试验机价格