高性能、Zero-VOC水性丙烯酸面漆| PCI杂志

介绍

为了解决VOC消除问题,油漆制造商制定涂料系统,包含零挥发性有机化合物的仪器和有害空气污染物(也许不久)zero-VOC市场。这些涂料中丙烯酸胶乳水性颜料为建筑室内设计的应用程序。尽管构建正在努力满足性能要求的防护涂料市场,通常zero-VOC乳胶丙烯酸不按预期执行作为表面的防腐涂层的应用程序。

有两种主要方法这一挑战。首先,是选择丙烯酸胶乳系统工程组成一个电影没有合并的溶剂;第二,是找到所有零VOC的添加剂。这些材料也应该改善阻塞电阻和硬度更好地传授天气耐久性和污垢上升阻力优化配方。

zero-VOC丙烯酸面漆用于保护涂层的应用程序已经制定无挥发性有机化合物的仪器或也许不久。它是基于一个新的、创新的乳胶,非常小的颗粒大小和能在较低的温度下形成一层薄膜没有合并的溶剂。利用独特,zero-VOC添加剂、新的发展提供了高光泽,快速治愈,优良的耐腐蚀、风化耐用性、防潮性,耐冻融和污垢拾音器,堪比一个high-VOC商业丙烯酸。

实验和讨论

粘结剂系统
关键参数选择水性丙烯酸胶乳可以制定为一个zero-VOC油漆颗粒大小的选择和聚合物的玻璃化转变温度(Tg)。(1)的主要属性zero-VOC丙烯酸涂料,包括膜的形成、硬度和阻塞电阻影响粒子的大小和Tg丙烯酸乳胶。好电影在困难的条件下形成,如低于40°F / 50% RH,需要一个非常柔软的聚合物,以确保最佳的聚合物流动。这意味着聚合物将需要的玻璃化转变温度低于40°F,这将导致贫困街区阻力和足够的硬度。

实现所需的薄膜性能,高Tg是必需的。应该小心选择高Tg聚合物。如果它太高这将导致可怜的膜的形成,开裂、分层和高MFFT。通常“软”是指聚合物与Tg < 32°F;“硬”一词指的是一种聚合物Tg > 122°f(2)另一个需要考虑的区域将zero-VOC丙烯酸涂料的性能特性,这是依赖于丙烯酸胶乳的粒径。一般来说,丙烯酸胶乳的粒径越小,膜的形成越好。小粒径有助于形成一个连续固体丙烯酸胶乳的电影,乳胶粒子,无需co-solvent挤在一起。

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增塑剂在Zero-VOC丙烯酸涂料
增塑剂通常用于低voc丙烯酸配方,特别是zero-VOC版本。增塑剂作为非易失性合并代理zero-VOC公式。塑化剂已被证明能够有效地提高聚合物流动,减少最低成膜温度(MFFT) zero-VOC油漆。膜的形成是显著改善当塑化剂添加到公式(图1)。

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塑化剂的使用减少电影开裂和分层的可能性;在许多情况下,完成电影的性能改善。然而,必须非常小心的选择和增塑剂。增塑剂不当会引起柔软,模糊和低光泽的完成电影(表1)。这个zero-VOC丙烯酸面漆的塑化剂选择了完成高光泽,韧性、低温(40°F / 50% RH)治疗属性和类似的污垢拾音器抵制商业high-VOC丙烯酸。

色素在Zero-VOC丙烯酸体系

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颜料分散到无溶剂系统如zero-VOC水性丙烯酸提出了独特的挑战。Zero-VOC乳胶系统不是天生好媒体实现所需的分散度高光泽,所以识别和优化合适的分散剂是极其重要的。最初,三种不同分散剂的使用各级进行评估(表2)。一个好的分散剂必须有良好的兼容性与粘结剂和其他添加剂的公式。高光泽完成,分散剂必须提供不仅好,而且色素de-flocculation和静电稳定达到高光泽20º和60º照明角度。分散剂样本3提供了一个统一的电荷颜料从而避免颜料絮凝。一旦发现合适的分散剂和优化,新zero-VOC丙烯酸面漆达到光泽60º和> 70 > 85 @ @ 20º,好颜色验收以及色素的稳定性。

冻融稳定性Zero-VOC丙烯酸涂料

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Zero-VOC配方通常都有固有的冻融稳定性差,由于缺乏co-solvent。在乳胶涂料,水是连续相在分散的小型复杂的聚合物胶束。这个连续相凝固在低温的影响下,分散粒子可以融合在一起,凝固了。融化在乳胶系统也会引起问题,因为每个组件的配方往往成为溶性在不同的温度;这导致一个非齐次系统。中使用的理想的方法制定zero-VOC乳胶涂料降低乳胶漆将冻结的温度是添加一个水溶性液体添加剂如非离子表面活性剂。这些非电离,较大的有机分子会降低氢键网络的密度,以防止发展大冰晶的冰点降低zero-VOC丙烯酸涂料(表3)。

泥土拾音器Zero-VOC丙烯酸涂料的电阻

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一般来说,zero-VOC丙烯酸涂料没有优秀的灰尘传感器电阻由于软树脂和增塑剂等添加剂在配方中使用。增塑剂已知zero-VOC涂料膜的形成有很强的影响,总是要根据最终的优化涂料特性,尤其是污垢拾音器阻力。结果表明,加载水平越高越肮脏小阻力。然而,某些类型的流和平整剂能够提高zero-VOC丙烯酸涂料的灰尘传感器电阻。自从流和匀染剂帮助丙烯酸胶乳形成艰难的降低表面张力,光滑的电影,需要加载水平较高的塑化剂可以降低。通过使用适当的加载水平的增塑剂精心挑选流和匀染剂,新开发的zero-VOC丙烯酸面漆达到好的灰尘传感器电阻相当high-VOC丙烯酸乳胶涂料(表4)。

涂料的性能

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机械性能
本文中描述的zero-VOC丙烯酸面漆具有优良的机械性能,如表5 - 7所示。

早期的抗湿性

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早期新丙烯酸面漆有很好的防潮性测试在雾盒子。这个测试确定水雾化的影响在一个应用涂层薄膜涂层治疗周期的不同阶段。薄雾箱柜配备六雾喷嘴使用自来水,板架支持测试标本30º角垂直。

涂层后应用于推荐膜厚,治愈2样品,4和6 h和时间间隔如果必要,暴露在薄雾内阁24 h。面板从雾中删除框和比较在77ºF /控制面板治愈50% RH。程度的起泡后立即检查并恢复使用ASTM D 714。

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光泽数据是根据ASTM D 523和控制面板相比。附着力检查/ ASTM D 3359是在1和24小时恢复时期。zero-VOC丙烯酸面漆显示只有2 h后极好的防潮性早期治疗(表8)。

QUV阻力
QUV (ASTM D 4587)室利用4 h光周期的,使用UVA 340灯60ºC紧随其后4 h凝结在涂层表面50ºC。

在这些条件下,新的丙烯酸面漆显示优异的保光性大于70%后1000 h曝光(图2)和颜色的变化小于3.5δe(图3)。这比商业high-VOC丙烯酸面漆。

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耐腐蚀风化
ASTM D 5894描述循环老化试验,包括干/湿和光/暗周期模拟自然曝光。测试板的交替暴露在QUV室呆了一个星期,一个星期在循环雾/干燥室。QUV /冷凝周期是4 h紫外线60 4ºC和h凝结在50岁ºC,使用uva - 340灯。雾/干燥室运行一个周期的小时雾在35ºC和1 h烘干35ºC。蒙上水汽电解质是一种相对稀溶液组成的0.05%氯化钠和0.35%硫酸铵。

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新丙烯酸面漆直接应用于喷砂板在室温下固化7天(77ºF / 50% RH)被评为10没有起泡,生锈后被评为9 5周期。这种性能与商业high-VOC,高性能丙烯酸和比其他商业high-VOC丙烯酸面漆,还测试了(表9)。

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新丙烯酸面漆也直接应用于喷砂面板中,低温治愈14天(40ºF / 50% RH),并被评为9起泡;生锈后被评为9 5周期。这种性能比的两个商业high-VOC丙烯酸面漆,也测试(表10)。结果表明,这种新的zero-VOC丙烯酸面漆具有优良的低温治疗属性允许这种轻便外套低温应用,同时提供良好的性能。

表9点击放大

耐盐雾
在盐雾测试(ASTM B 117)测试板持续不断地暴露在内阁湿和暗盐雾环境。成雾电解质溶液由5%氯化钠喷洒在95°F (35°C)。新丙烯酸应用在商业丙烯酸乳胶底漆被评为10没有生锈,猛烈的被评为9和文士性能被评为8 1500 h后与1/32th英寸文士蠕变(图4)。

图4点击放大

这种性能与商业high-VOC、高性能丙烯酸面漆在商业丙烯酸乳胶底漆系统(图5)。

冷凝防潮性能
测试是按照ASTM D 4585,凝结在哪里暴露产生的涂层板的一个表面加热,饱和空气和水蒸气的混合物,而背面面板的暴露在室温空气的冷却效果。美国商会利用100°F的水温度和冷却温度77°F。zero-VOC丙烯酸直接应用于喷砂板在室温下固化7天被评为10没有水泡和没有生锈(图6)。

图5点击放大

这种性能比的两个商业high-VOC丙烯酸面漆,也包含在这个评估(图7)。

推荐系统

图6点击放大

新zero-VOC丙烯酸面漆可以直接用于混凝土、金属和基质。涂料兼容各种引物包括水性丙烯酸树脂,溶剂型的特殊和富锌底漆。这些系统提供了可比较的外部high-VOC耐用性和耐蚀性,高性能丙烯酸面漆和底漆系统。表11显示了推荐系统的例子。

图7点击放大

结论

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一个高性能、zero-VOC丙烯酸面漆已经制定基于一种新的创新的丙烯酸树脂,有细粒度和适当的Tg没有添加溶剂和添加剂含有挥发性有机化合物的仪器或也许不久材料。新的发展提供了优良的耐腐蚀、风化耐用性、防潮性,耐冻融和污垢拾音器,适用于保护涂层的应用程序。新zero-VOC丙烯酸面漆的性能属性与商业high-VOC,高性能丙烯酸。