醇酸树脂被广泛应用于耐久性和高性能的涂料中。这些涂料,应用于高流量区域的表面,如门,装饰和橱柜一直是一个优秀的性能选择;然而,传统的醇酸漆一直是溶剂型的。监管机构向低VOC水平的转变,使消费者的偏好从溶剂型醇酸转向其他低VOC的选择,包括水性和高固体涂料,如丙烯酸、乳胶和聚氨酯。


最近,随着环境问题的转移和树脂制造商努力使用生物可再生资源,人们对醇酸技术重新产生了兴趣。2022世界杯八强水位分析醇酸树脂制造商已经找到了低voc的选择,使用高固体树脂(需要较少的溶剂)和水基或水还原树脂。使用这些新技术时面临的一个障碍是保持与传统涂料相同的干燥特性。2022世界杯八强水位分析常规溶剂体系具有优良的干燥特性;随着新的低voc选择,基于金属盐(如钴、锆和钙)的典型涂料干燥剂不能提供所需的固化。醇酸在市场上很难与丙烯酸酯和乳胶相竞争。

本文重点介绍了一种新的无钴催化剂,它有助于达到必要的固化时间,并改善与水基、高固体醇酸和醇酸改性树脂相关的性能。该催化剂弥补了新型低voc醇酸配方中缺失的部分,并通过在不使用钴的情况下固化涂层而一石二鸟。醇酸树脂在装饰和轻型工业涂料市场上具有优异的性能,具有成本效益,并且可以从可再生资源中获得。随着这种新型催化剂的引入,醇酸树脂现在可以更好地满足当今市场的需求。


新型催化剂

图1点击放大

对干燥剂在固化过程中的作用机理进行了深入的研究和认识。它涉及到通过金属盐/配合物激活烷基氢过氧化物来实现涂料/油墨配方中不饱和树脂聚合的自由基过程。(1,2)尽管它最初是由洗涤剂工业作为番茄染色漂白复合物创造的,但已经发现这种新催化剂以类似的方式激活醇酸干燥过程。

以前的工作,以满足固化新的醇酸树脂的挑战是基于传统的金属羧酸盐的改性。然而,这款新产品采用了一种非常不同的方法。联合利华对用于洗衣产品污渍漂白的金属催化剂进行了广泛的研究。研究人员详细研究了具有pententate给体配体的铁基催化剂(图1)。研究表明,这些铁基催化剂可以激活源自不饱和食用油(如橄榄油或葵花籽油)的氢过氧化物,这些油通常存在于番茄色斑中。随后,自由基形成,引起其他不饱和油的氧化,然后与二氧形成其他过氧化物(图2)。

图2点击放大



这些自由基过程与涂料/墨水干燥过程中所描述的过程相似(1,2),这导致了一种假设,即用于洗涤剂染色漂白的催化剂也可能对涂料和墨水中使用的不饱和树脂聚合具有活性。使用亚麻油进行的初步研究支持了这一假设,并表明基于配体L1和L2的催化剂(图1)在干燥亚麻油方面比传统的羧酸钴更有活性。(4)在摩尔基础上,催化剂的活性比羧酸钴的活性高10-100倍。(4)由于配体L1的化合物更具有合成可行性,后续对该化合物进行了详细的研究。

实验与结果

干燥时间

水性特殊

OMG的新型催化剂,下文称为Borchi®OXY - Coat (BOC),现已在许多醇酸树脂中进行了测试,包括标准油基、高固体和水基类型。令人惊讶的是,在适当的干燥时间内,水性醇酸所需的BOC量最少。以总固体为基础的0.5-2.0%的添加率足以固化大多数树脂体系,并且在大多数情况下不需要额外的二级干燥器。光泽度和硬度结果与传统系统相似。

图3点击放大

新的树脂开发包括一系列改性树脂,包括改性聚氨酯分散体。这些树脂也是氧化固化的,需要固化剂。如图3所示,与钴相比,Borchi OXY - Coat在这些体系中非常有效。在含有BOC的配方中,干燥时间最初减少了50%以上,并在存储2个月后显示干燥时间减少。

常用于固化改性水性醇酸的其他金属是锰(Mn)和锆(Zr)的组合。图4显示了在改性聚氨酯分散体中使用Borchi OXY - Coat比使用Mn, Zr组合时的改进。

图4点击放大

Borchi OXY - Coat在水性醇酸中的另一个优点是在不利的固化条件下表现优异。钴干燥机在低温高湿条件下的性能往往较差,干燥时间大大延长(增加50%或更多)。在低温和高湿条件下对几种不同树脂体系的干燥测试表明,Borchi OXY - Coat的性能对这些不利条件并不敏感(图6)。事实上,与标准的钴、锆和钙干燥器包相比,BOC的干燥时间更好。

图5点击放大

高固体醇酸
与标准干燥器包装不同,Borchi OXY - Coat的最佳添加水平取决于树脂,需要对每种树脂类型进行测试以确定合适的水平。在许多情况下,BOC可以作为一个独立的化合物,不需要额外的干燥剂。在某些情况下,如高固体树脂,添加钙,锆或钾干燥剂可用于获得所需的硬度或增强透固化(图7)。

图6点击放大

颜色的改善

图7点击放大

在讨论铁催化剂时,我想到的一个问题是,最后的涂层上会有黄色的色调吗?与标准干燥包相比,BOC的另一个惊喜是颜色有所改善(表1,图8)。

这可以用分子的组成来解释。所提供催化剂中铁的实际含量为百万分之一。由于BOC的活性,该材料以1%的丙二醇溶液的形式提供。催化剂的活性来自配体结构;最终涂层中的铁含量是微量的,因此不会产生任何颜色。

表1点击放大

防结皮剂

图8点击放大

在典型的溶剂型醇酸盐中,使用甲基乙基酮肟(MEKO)防脱皮剂是必要的,以增加打开时间,并在储存过程中防止表面脱皮。在钴基体系中,MEKO能够作为一种抗氧化剂,也可以与钴络合以降低其活性。MEKO不能与系统中的铁络合,因此,它不是有效的,可能需要更多。替代的无肟和无酚抗氧化剂是可用的,如OMG的Ascinin®抗皮肤系列,在高固体体系中有效地与催化剂一起工作。在水基醇酸中通常不需要使用防剥皮剂。


结论

实验室测试表明,Borchi OXY - Coat可以减少干燥时间,防止干燥损失,在不利条件下固化,并改善水性醇酸和醇酸改性树脂的颜色。在高固体树脂中,使用二级干燥机可能是必要的,以获得最佳的干燥时间和硬度。Borchi OXY - Coat,以及市场上的新树脂,给醇酸涂料市场带来了新的生命。这将使树脂供应商能够继续开发低voc和水性醇酸树脂,包括由可再生资源组成的树脂。

本文基于在2010年涂层趋势和技术会议上发表的一篇论文,该会议由PCI杂志和芝加哥涂层技术学会赞助。2022世界杯八强水位分析