从历史上看，大多数涂料都是溶剂型的，但随着人们越来越重视减少挥发性有机化合物(VOCs)，这种体系面临着巨大的压力。如果应用仍然要求溶剂型涂料的性能，那么在保持关键应用性能(如粘度)的同时减少VOCs就变得越来越重要。
现代涂料配方现在面临的重大挑战是尽量减少溶剂，同时以最小的成本获得美观可接受的、无缺陷的薄膜。一种常见的方法是增加固体含量，但其结果通常是产品粘度的增加，这可能会导致涂层应用的困难。
醇酸表面涂料仍然是全球消费量最大的涂料类型之一，尽管其他聚合物成膜剂的使用越来越多。醇酸树脂系统的成功是由于其相对较低的成本，多功能性和终端用户的熟悉程度。它们可以通过反应物和/或改性剂的选择和比例进行调整，以满足各种最终用途的要求。生产商不断开发新的和改进的高固体配方系统，以满足日益严格的空气污染法规。
还可以使用各种替代方法来调整最终涂料配方，以降低粘度，从而减少所需的溶剂，使涂料达到所需的应用粘度。液态聚丁二烯(LPBds)是一种高活性液态碳氢聚合物，可配制成无溶剂或低溶剂涂料配方。这些聚合物在许多方面与天然干燥油相似，但由于它们的高度不饱和，某些等级的固化速度比许多天然油快，并且可以通过使用金属干燥器来加速。与天然油相比，LPBd薄膜通常颜色更浅，更硬，更耐化学腐蚀。它们已被证明特别适合底漆应用，在钢基材上表现出附着力和优异的耐腐蚀性。
在溶剂型涂料中加入LPBds的潜在性能范围进行了进一步的研究。在这项研究中，我们重点研究了与其他市售液体聚丁二烯等级相比，新开发的液态聚丁二烯等级(LPBd-B)加入溶剂型醇酸涂层所带来的好处。新型LPBd-B的相对分子质量较低，而1,2乙烯基含量高于商用产品LPBd-A。
结果表明，下一代LPBd - B在树脂体系中提供了更好的兼容性，可以实现更大的配方变化，甚至更接近无溶剂体系。我们的研究还表明，可以在降低粘度的同时提高涂层的性能。
液态聚丁二烯聚合物与醇酸树脂的相容性
对三种常见的涂覆长油醇酸树脂进行了评价;一种是以100%固体含量的亚麻油为基础，两种是以70%固体含量的白酒为基础(一种是以亚麻油为基础，一种是以大豆油为基础)。以特定比例制备的共混物，在2000转/分钟的高速分散器上分散5分钟。然后将混合物转移到玻璃容器中以评估储存稳定性。一组放置在室温下，另一组放置在40℃的空气箱中24小时。评估了LPBd聚合物在醇酸粘结剂体系中的相容性，并在24小时和7天后进行目视检查。三种醇酸树脂均与LPBd产品具有良好的相容性。
下面的研究主要集中在溶剂型醇酸树脂1(100%长亚麻油)的工作。并对其与不同LPBd聚合物的相容性进行了评价。在此筛选之后，确定了醇酸树脂1中聚合物的最大负载。为了完成评估，每一种混合物都被刷在锡纸上，以突出任何潜在的薄膜缺陷。
新型LPBd-B优于LPBd-A，与醇酸树脂1的相容性更好。使用新型LPBd-B可以获得更高的树脂负载，而不会对涂层的视觉效果产生不利影响(图1)。在箔纸上刷出的膜在湿或干状态下都没有缺陷。
对流变性的影响
在流变仪上测定了共混流变曲线(图2)。醇酸树脂1的粘度随着温度的升高而降低。当添加LPBd-A、新的LPBd-B或溶剂(即白酒)时，也得到了类似的行为。以溶剂为基础的共混物(20份)对醇酸树脂有最大的稀释作用。
在透明涂料中的应用性能
为评估应用效果，将醇酸树脂1配制成透明涂层;以不同比例添加LPBd-A和新的LPBd-B。应用性能，包括干燥时间，流变性和硬度进行了评估。通过基材渗透评估和研究收集了额外的信息，以实现100%固体含量的体系，降低VOC含量。
干燥时间
制备了一系列配方来评估液态聚丁二烯聚合物对干燥时间的影响(表1)。醇酸树脂1部分被LPBd- A或新的LPBd- b取代。通过加入白酒调节各制剂的粘度，使其在室温下达到等效粘度。
每种配方都应用于75微米湿膜厚度的玻璃板上。同时用线性干燥时间记录仪评估干燥时间。通过对每个干燥涂层划痕表面的目视评估来确定打开时间和完全透固化(表2)。
加入新的LPBd-B后，打开时间略有增加，而与仅含醇酸树脂1的对照样品相比，LPBd-A没有表现出明显的影响。
与对照配方相比，通过添加少量LPBd-A或新的LPBd-B，完全治愈效果略有增加。新LPBd-B添加量高，完全固化时间短，差异显著。
硬度
为了评估硬度，用LPBds取代部分醇酸树脂1和部分白酒，开发了一系列配方。为了强调LPBd的潜在好处，没有调整粘度。
用铅笔硬度法测定了涂层的硬度。100 μ m湿膜厚度(wft)应用于玻璃面板上的平板涂抹器。涂层在测试前分别干燥7天和14天(表3)。
在透明涂层中添加LPBd-A对铅笔硬度没有任何好处。与对照组相比，涂层的硬度相似或更低(醇酸树脂1中没有添加剂)。新LPBd-B的加入允许在低水平添加时提高铅笔硬度。较高的添加量对硬度性能没有好处。结果表明，LPBd的添加量越大，透明涂层的铅笔硬度越低。
对基质渗透的评估
为了评估基材的穿透性，我们选择了橡木面板。为了突出使用LPBd的任何其他潜在好处，制备了一系列共混物。
每种混合物被转移到一个玻璃容器中。橡木板在涂层溶液中浸泡15分钟，然后去除多余的涂层。每块橡木面板被允许在环境温度下设置，然后从面板底部切割1.5厘米或3.5厘米深的横截面。试件被打磨，然后使用数字显微镜检查每个横截面。表面和端粒的迁移都进行了评估。(图3)。
根据数字显微镜在1.5 cm深度的截面，发现表面基材的渗透主要发生在对照混合物中。在透明涂层中加入五份LPBd-A，可以更好地覆盖木片，显著地，观察到完整的端粒迁移。有一些证据表明，与对照配方相比，通过添加5个部分的新LPBd-B，端粒迁移得到了进一步改善。为了实现全覆盖，新的LPBd-B需要增加20个部件。
在3.5厘米深处进行了进一步的横截面，以确定更深入到木材颗粒中的共混物的行为。在对照试样中，在有限区域观察到基底穿透和一些端粒迁移。在5个部分添加LPBd-A后，木材穿透度与对照相似，但没有观察到端粒穿透。尽管在添加5个组分时，新LPBd-B的木材穿透率较低，但与对照相比，新LPBd-B的端粒迁移率相似。可以注意到，端粒沿试样迁移。然而，在添加20个零件时，与对照组相比，新LPBd-B观察到更明显的木材穿透，沿试件可见更明显的端粒迁移(图4)。
挥发性有机化合物
减少溶剂型涂料中挥发性有机化合物的一种方法是增加固体含量。研制了一系列配方，用LPBd-A、新型LPBd-B或醇酸树脂1代替白酒的用量。这使得配方的固体含量更高，并允许对100%固体含量的系统进行评估。
金属干燥剂和抗皮剂的含量根据树脂总重量的%w/w进行调整和计算。每种配方都以50µm和100µm湿膜厚度用平板涂抹器涂抹在玻璃面板上。涂层在室温下干燥24小时后进行观察。
为了比较不同的体系，评估了65%固体含量的控制配方，并在50µm和100µm的玻璃上给出了良好的成膜行为。通过添加醇酸树脂1增加总固体含量，在低50µm厚度时形成良好的薄膜，而在100µm时观察到起皱缺陷。起皱效应很可能是由于表面快速干燥造成的。调整配方中的金属干燥剂水平应消除这一缺陷。
引入LPBd-A以增加透明体系的总固体含量，在两种厚度上都产生了膜缺陷。这一结果证实了相容性研究的初步结果，即在高负荷下，LPBd-A不能均匀地掺入。随着新型LPBd-B的引入，可以实现更高的固相含量体系，其优势显而易见。清晰、透明的薄膜在两种厚度(50µm和100µm)下都没有视觉缺陷。
此外，固体含量的增加对透明体系的粘度有影响。通过配方V15 (LPBd- a)和V17(新LPBd- b)确认了LPBd的稀释作用。醇酸树脂1(配方V21)的增加更为显著，这可能会导致与高粘度相关的应用问题。
为了确定这些配方中的VOC含量，根据内部测试方法进行了GC-MS分析。GC-MS分析的结果和色谱图清楚地表明，在固体含量较高的配方中VOC含量下降。用醇酸树脂1中的LPBd代替白酒，可显著降低配方中VOC的含量。在加入树脂来取代溶剂含量之间观察到有限的差异，即V15, V17和V21(图5)。
正如预期的那样，通过添加聚合物树脂增加固体含量，VOC总量减少。白酒显然是测试配方中挥发性有机化合物的主要贡献者。
结论及进一步工作
这项研究证实了液体聚丁二烯聚合物在溶剂型涂料中的使用益处，并从一种新的液体聚丁二烯中得到了额外的增强。结果表明，通过添加液态聚丁二烯，增加固体含量，可以降低溶剂醇酸涂料的VOC含量。这种100%固体含量的液体聚合物类型表明，接近100%固体含量是可以实现的。另外还表明，加入一种新的LPBd可以增加木材的穿透力，尤其是端粒穿透力。其他优点是透明体系干燥过程中开放时间较长，同时具有快速固化的潜力。通过选择合适的液体聚丁二烯添加量，也可以使干膜硬化。
通过使用新开发的液态聚丁二烯聚合物，应用性能得到了增强，而对其他关键性能(如光泽度、颜色或户外曝光度)没有不利影响。
我们已经证明了在溶剂型涂料中使用的一种特定粘结剂体系中开发液体聚丁二烯产品的好处。进一步的工作计划是探索在其他粘结剂系统中的使用，并评估在不同关键基材上的性能，包括油性、金属和准备不良的表面。
