环境、健康和安全问题继续推动多元醇在绿色涂料中的应用快速增长。这种需求导致更多地使用更可持续的材料,而不是传统的化石石油原料。自2007年以来,Resinate一直致力于在降低环境和人类健康影响的同时,提供关键性能特性。通过使用回收物作为替代原料来源,Resinate能够延长已经从地球上开采的有限资源的生命周期,以创造高价值的涂料解决方案。树脂多元醇的一个关键成分是可回收的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),通常是从塑料水瓶中获得,否则将被填埋。本文探讨了Resinate专有的可回收多元醇在实验性聚氨酯分散体(PUD)涂料应用中的性能和优势。

再生PET技术

树脂多元醇由回收PET制成,赋予优异的性能,同时提供了独特的可持续性优势。为了使多元醇具有多种用途,可以用于一系列涂料、粘合剂、密封剂和弹性体(CASE)应用,在多元醇骨架中加入了几个专有的可回收和可再生组件。这些组分与回收的PET相结合,为多元醇提供了必要的范围,以满足广泛的性能要求,包括水解稳定性,优异的化学和耐污性,柔性和硬度的理想平衡,以及对各种基材的附着力。

除了带来积极的性能效益外,与用于制造相同多元醇成分的生物基和石油PET原料相比,无论采用何种回收方法,回收PET对环境和人类健康的影响都最低。这一结论是基于致癌物、非致癌物、呼吸效应、生态毒性、全球变暖足迹和总体能源消耗对健康和环境的影响。

木质涂层应用的实验性PUDs

三种PUD成分使用专有的,100%回收和可再生含量的多元醇制成。木器涂层平台包括一个uv固化PUD,一个100%固体uv固化系统和一个环境固化PUD。为了演示,本文将回顾紫外光固化PUD和与木材涂料应用相关的一些重要性能特征,如地板、厨房橱柜和木制家具。

PUD涂层制备

PUD采用无溶剂预聚体工艺,最终固体含量约为40%。薄膜使用线绕金属棒湿膜涂抹器,以5密耳湿膜涂抹,并在环境条件下闪烁30-60分钟。基材选用6英寸x12英寸橡木和枫木板。使用Fusion UV Systems LC6B台式输送仪和13毫米H+ Heraeus Kr85灯泡施加紫外线能量。以25 ft/min的速度进行了一次测试,在测试前,将木板放置至少30分钟冷却。

K ?尼氏硬度试验

树脂的UV固化PUD在UV固化前后均表现出优异的硬度。König摆数据采集于UV固化前、环境闪光60分钟和50°C下5分钟;紫外光固化后再次采集数据。树脂的PUD在UV固化前提供了良好的硬度,这将允许在UV固化前检查表面以纠正缺陷。UV固化后,涂层非常坚硬,是保护木制品的理想选择(图1)。

耐化学性测试

多元醇内的回收和可再生材料以及由uv固化PUD产生的高交联薄膜提供了出色的耐化学性。涂层在紫外光固化前后分别进行甲基乙基酮(MEK)双重摩擦处理。在UV固化之前,干燥的涂层很容易用溶剂去除。这将允许有缺陷的部分或区域被溶剂剥离,并在必要时重新涂覆。薄膜经过UV固化后,同样的溶剂没有效果。MEK双摩擦测试表明,在完成数百次次摩擦后,对涂层没有任何影响(图2)。

防沾污性

在24小时耐污测试中,uv固化PUD配方暴露于几种家用液体中。在污渍与涂层接触24小时后,对涂层进行1到5级的评估。5级表示涂层没有任何变化,而1级表示完全染色或涂层失败。uv固化PUD在所有24小时的污渍测试中都获得了5级(优秀),使其成为木地板,橱柜和木质家具应用的绝佳候选者(图3)。

耐水解性测试

用-Resinate PUD对铝板进行涂层和固化,然后在100°F的DI水中浸泡3小时。完全暴露后,将铝板吸干并测试铅笔硬度,然后在0F-4F的刻度上评定其总体外观,0F级表示没有变化,4F级表示完全去除涂层。PUD材料的评级为0F至1F,这取决于合成配方的轻微变化。经过如此艰难的暴露后,这些都是极好的结果(表1和表2)。

水解测试条件的性质使得很难分离对涂层膜的影响,除非选择对条件响应最小的惰性基质。因此,铝板作为更通用的衬底被用于该测试。选择这种材料,而不是在测试条件下可能膨胀和浸出的各种木材基质,从而干扰对薄膜的水解作用的解释。在铝基板上看到的结果有望转化为多种基板,如木材。

结论

通过使用回收的PET,我们能够赋予优异的性能特性,同时提供独特的可持续性优势。通过将回收的PET加入多元醇中,PET熟悉的性能,如韧性、柔韧性、水解稳定性、耐化学和耐染色性,可以被纳入许多CASE应用,包括木器涂料。分散体可设计成硬度和柔韧性的理想平衡,对各种基材具有良好的附着力。

更多信息,请访问www.resinateinc.com或者拨打(+1)800.891.2955。


作者:Gary Spilman,博士,首席科学家;和Adam Emerson,实验室主任|树脂材料集团,公司,普利茅斯,密歇根州