二苯甲酸乙二醇酯作为增塑剂和助成膜剂已被广泛应用多年。二苯甲酸盐的优点已经在前面讨论过，但它们包括:低蒸汽压(在10gydF4y2Ba^6gydF4y2Ba－10gydF4y2Ba^8gydF4y2BammHg)，因此VOC含量低，适用于极性聚合物(如PVC和丙烯酸酯)的适当溶解度参数，生物可生物降解，在粘合剂和涂料中的食品接触应用中对环境安全。gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba在水性研讨会上提出的先前研究表明，这些分子作为建筑涂料在室内和室外应用中的成膜助剂的有用性。gydF4y2Ba^{2、3gydF4y2Ba}二苯甲酸乙二醇酯是低voc的助聚剂，其在建筑涂料中的性能优势包括增加固体体积、光泽和耐擦洗性。gydF4y2Ba

这项研究旨在扩展之前直接接触金属的涂料研究中发现的硬度增加，并将这一概念作为建筑涂料的公式工具。gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba在之前的研究中，二苯甲酸酯和二丙二醇正丁基醚(DPnB)以1:1的比例混合，苯乙烯-丙烯酸粘合剂的硬度发展超过了含有2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(TMPDMIB)的配方，同时含有较低水平的VOC。gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba这个结果很有趣，值得进一步探索建筑涂料的这一性能方面。gydF4y2Ba

水性涂料的硬度发展已被教导是阻止阻力和污垢的关键。在配方中过度使用聚结助剂会通过表面的过度粘性加剧污垢的吸附，配方化学家应该明智地优化使用水平。由于多种原因，硬度可能是一个理想的属性，本研究的重点是评估使用不同比例的DPnB与二苯甲酸盐的硬度发展。根据EPA方法24,DPnB的VOC含量为100%。DPnB是一种疏水性醚，在水中具有部分溶解度(4.5 wt%)，但其分配系数允许DPnB很好地分配到聚合物相，以帮助成膜。使用不同比例的DPnB和二苯甲酸酯，本研究将重点研究两种不同的粘结剂配方所产生的性能。gydF4y2Ba

第一种树脂粘合剂是高t型gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba苯乙烯丙烯酸(44°C)适用于外部/内部高光搪瓷建筑应用。第二个活页夹是中tgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba乙烯基丙烯酸(19°C)，具有高耐擦洗性能，适用于室外/室内建筑应用。这两种粘合剂都被配制成颜料体积浓度为25%的半光泽涂料。硬度发展用Koenig测量较硬的苯乙烯丙烯酸，用Persoz测量较软的乙烯丙烯酸。除了硬度发展，光泽度，抗阻塞性和抗擦洗性也进行了评估。与含有TMPDMIB的传统聚结剂相比，通过将DPnB与低VOC二苯甲酸酯组合在一起，可以提高涂料的某些性能性能，同时将VOC含量保持在较低水平。gydF4y2Ba

测试方法gydF4y2Ba

pH值gydF4y2Ba

ASTM E70 -使用贝克曼310 pH计和通用电极测量涂层的pH值。使用氢氧化铵(28%)将涂层的pH值调整到8.5至9.5 pH。gydF4y2Ba

发怒者粘度gydF4y2Ba

ASTM D562 -使用Brookfield KU-2型桨形粘度计测量初始风暴粘度。加入流变改进剂，将初始粘度调整到90-105 KU范围内。gydF4y2Ba

MFFTgydF4y2Ba

ASTM D2354 -使用Gardco MFFT Bar 90仪器评估最低成膜温度(MFFT)。以非离子表面活性剂和聚结剂为混合剂，采用MFFT吸下器吸下聚合物乳液，1 h后评价成膜效果。仪器上的温度梯度设置为-5℃至13℃。薄膜形成温度通过视觉评估，温度使用单独的温度探头测量。gydF4y2Ba

ScrubbabilitygydF4y2Ba

ASTM D2486 -使用7mil陶氏涂抹棒将涂层涂到Leneta P121-10N图表上，并在23°C、50% RH下干燥7天。使用Gardco D10可洗性和耐磨性测试仪测量可洗性。使用10mil垫片和磨料(SC-2)。记录初始失败，完全失败定义为横跨垫片的连续细线。gydF4y2Ba

块电阻gydF4y2Ba

ASTM D4946 -涂层使用3mil Bird薄膜涂抹器涂在Leneta表格WB图上，并在环境控制的房间中在23°C和50%相对湿度下干燥7天。样品由1.5英寸的正方形组成，将1公斤的重量放在8号塞子上，在室温或120°F下放置30分钟。然后让样品在室温下平衡30分钟，然后通过“盲法”测试进行评估，以消除偏差。gydF4y2Ba

光泽gydF4y2Ba

ASTM D2243 -涂层使用3mil Bird薄膜涂抹器涂在Leneta表格WB图上，并在环境控制的房间中在23°C和50%相对湿度下干燥7天。光泽度测量使用Gardco型号为4446的微型三光泽度计进行了三次。gydF4y2Ba

硬度发展gydF4y2Ba

ASTM D4366 -涂层使用3mil Bird薄膜涂抹器涂在铝A36 Q-PANEL上，并在环境控制的房间中在23°C和50%相对湿度下干燥。硬度测量使用嘉德科柯尼格和珀索兹硬度摇臂与各自的钟摆为每次试验。硬度值报告为三次测量的平均值。gydF4y2Ba

结果与讨论gydF4y2Ba

制备了粘结剂、表面活性剂和聚结剂的三元共混物，以确定合适的聚结剂负载并评估分配。这通常在新的聚结平台中进行，以确定成品涂料配方中所需的负载，以实现MFFT小于40°F(4°C)。背景工作(本文未报道)根据MFFT性能，为每种聚合物乳液建立了合适的聚结型和非离子型表面活性剂负载。结果表明，结合剂质量分数为8%的聚结型表面活性剂和质量分数为1%的非离子型表面活性剂是制备高t的最佳材料gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba苯乙烯丙烯酸乳液。结合剂中2 wt%的聚结型表面活性剂和0.25 wt%的非离子表面活性剂最适合于中期tgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba乙烯丙乳液。然后将这些聚结剂负载与粘合剂的比率用于完整的涂层配方。涂料配方详见表1和表2。本研究中评估的二苯甲酸酯聚结剂为850S，是二甘醇二苯甲酸酯和二丙二醇二苯甲酸酯的混合物。图1中的四种聚结共混物概述了本研究中使用的聚结共混物的MFFT性能的聚结共混设计空间。这是有用的，因为不同的混合比的MFFT性能应该在这个性能窗口内，使得每个混合比的测量都是不必要的。gydF4y2Ba

涂层配方是用表1和表2中列出的成分创建的。按表中所列顺序添加成分，使用分散叶片混合器头，以适当的速度保持足够的涡流(大约700 rpm)。对每种配方评估了6种聚结平台:TMPDMIB、DPnB:TMPDMIB(1:1)、850S(二甘醇二苯甲酸酯和二丙二醇二苯甲酸酯的混合物)、DPnB:850S(1:5)、DPnB:850S(1:2)和DPnB:850S(1:1)。二丙二醇正丁基醚被认为是配方中总聚结剂的等量贡献者，因此不同比例的聚结剂之和等于表1和表2中所列的聚结剂重量。在每个配方中，在相应的聚结剂之前加入DPnB。在加入泡沫释放剂后，在下一次加入之前，通过混合时间来促进完全分散和平衡，如表1和表2所示。用氢氧化铵将pH值调整到8.5至9.5之间，发现只有乙烯基丙烯酸配方才需要pH值。加入流变调节剂，将Stormer粘度调整到90 ~ 105 KU范围内。随着DPnB的加入，流变改性剂的用量也在增加，其范围见表1和表2。流变性剂为疏水改性的乙氧基化聚氨酯树脂(HEUR)型，由于DPnB是部分水溶性的(4.5 wt%)，因此可能对疏水相关网络产生抑制作用。 After formulation, the coatings were allowed to equilibrate for three days prior to drawdowns and physical testing.

根据之前测量的EPA Method 24，假设TMPDMIB和DPnB为100% VOC，计算各配方VOC含量。gydF4y2Ba^5gydF4y2Ba850S的VOC含量之前已经发布(2.2 wt%)gydF4y2Ba^6gydF4y2Ba并用于估计VOC的贡献。配方中唯一已知的其他VOC贡献者是用于调整乙烯丙烯酸涂层pH值的氢氧化铵。计算出的每种配方VOC含量见图2。gydF4y2Ba

图3显示了高t时柯尼希硬度的增加gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba苯乙烯丙烯酸的配方。该数据清楚地说明了增加硬度是增加DPnB含量的函数。即使在DPnB:TMPDMIB(1:1)配方中，硬度也会增加。在DPnB:850S(1:2)和DPnB:850S(1:1)的配方中，硬度发展等于或超过TMPDMIB性能，尽管这些配方中的VOC含量较低。gydF4y2Ba

图4说明了较软乙烯基丙烯酸的珀索氏硬度变化。在这种较软的乙烯基丙烯酸粘合剂中，在850S和TMPDMIB之间实现了相等的perssoz硬度。趋势与图3相似，与TMPDMIB相比，增加DPnB与850S的比例会导致涂层硬度增加，VOC含量更低。gydF4y2Ba

图3中观察到的关于苯乙烯丙烯酸硬度发展的趋势反映在图5和图6中1天和7天测量的块阻数据中。通过盲评价来确定块阻，以消除偏差。从图5和图6的数据来看，块阻随着DPnB含量的增加而增加，这也与图3中硬度的增加有关。在环境温度和120°F下进行的测量都倾向于在较高的DPnB含量下增加硬度。图6报告了在23°C和50%相对湿度下7天后的阻塞电阻。在DPnB:850S(1:2)和(1:1)的比例下观察到较高的块阻评级，其VOC含量为TMPDMIB的三分之一到一半。gydF4y2Ba

在每个测试的配方中，较软的乙烯丙烯酸半光粉的抗阻塞性都很差，二苯甲酸酯共混物850S在1天和7天测量中平均优于其他示例，如图7和8所示。对于7天的评估，考虑到环境和120°F测试，DPnB:TMPDMIB等于850S。在较软的乙烯丙烯中，硬度发展与抗阻塞性之间没有相关性，这一点在苯乙烯丙烯中得到了证明。gydF4y2Ba

二苯甲酸乙二醇酯提供的优势，在生产更高的光泽水平，允许更高含量的色素在配方中。图9说明了这一概念，苯乙烯丙烯酸的光泽值大大高于TMPDMIB。随着DPnB的增加，光泽度值降低，但在VOC含量较低的情况下仍保持高于TMPDMIB的值。同样的趋势也反映在乙烯基丙烯酸上，DPnB:850S(1:5)略高于850S。随着DPnB浓度的增加，涂层的光泽度略有下降，但仍高于TMPDMIB。gydF4y2Ba

除了光泽，二苯甲酸盐通常提供性能优势的涂料在耐擦洗性与TMPDMIB相比。但是，对于高tgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba在本研究中使用的苯乙烯-丙烯酸粘合剂，850S在使用ASTM D2486与磨料介质时的耐擦洗性略低，如图10所示。虽然随着DPnB:850S比例的增加，硬度的发展有所增加，但苯乙烯-丙烯酸涂层的耐擦洗性在较高的比例下有所降低。苯乙烯丙烯酸的性能与图11所示的乙烯丙烯酸涂层中观察到的抗擦洗性的显著增加进行了对比。与含有该粘合剂的TMPDMIB和DPnB:TMPDMIB(1:1)相比，二苯甲酸酯共混物的性能显著提高。耐擦洗性最高的配方为DPnB:850S(1:2)，但无法进行重复试验。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

建筑低voc涂料可以用二苯甲酸乙二醇酯来配制，以提高硬度、抗阻塞性、光泽度和耐擦洗性。二苯甲酸酯的低VOC含量允许配方商自由设计，在涂料中加入高VOC成分，实现对特定应用至关重要的各种性能。本研究只关注半光模型配方中的两种粘合剂，以说明聚结聚合物的性质，但这里提出的概念将适用于不同的聚合物和颜料体积浓度。与DPnB和850S配制可使乙烯基丙烯酸具有更高的硬度发展，更高的抗块阻，保持较高的光泽度，并显著提高耐擦洗性。gydF4y2Ba

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欲了解更多信息，请发电子邮件gydF4y2BaStephen.Foster@emeraldmaterials.comgydF4y2Ba．本文在2017年水上学术研讨会上发表。gydF4y2Ba