最近影响VAE共聚物利用的驱动因素与原材料有关。在过去几年里，先进钻井技术带来的“页岩风暴”对国内天然气原料产生了革命性的影响，从而使VAE2022世界杯八强水位分析共聚物更具成本竞争力。
2010年12月16日，美国能源情报署(EIA)发布了2011年度能源展望，预测“到2035年，页岩气产量将增加一倍左右，低48州天然气总产量将增加20%以上……对国内页岩资源的更高更新估计支持以低于去年展望的价格增加天然气产量。”总之，天然气和原油成本之间的差距越来越大。
从原油中生产单体的聚合物分散体受到原材料供应波动(主要是进口单体)和全球市场价格波动的影响。相比之下，天然气衍生的VAE共聚物已成为涂料技术的先锋，供应量的增加和成本的降低延长了本已很长的收益清单。
VAE共聚物技术简史
第一个用于涂料的丙烯酸酯体系于20世纪50年代中期引入市场。尽管这是一种创新，但起步很慢——由于规模有限，关键单体的成本很高。
几年后，第一批商用乙烯基丙烯酸树脂上市。这些系统利用醋酸乙烯酯作为一种方法来降低丙烯酸酯单体的高成本。2022世界杯八强水位分析在涂料中使用醋酸乙烯酯/马来酸酯共聚物的技术也在同一时期进行了探索，但这些技术的成本也很高。早期的基础工作表明，乙烯是一种有效的“软”单体，可用于与醋酸乙烯乳液聚合。需要注意的是，由于需要更高的压力，传统的反应堆无法使用。
在这一点上，各公司开始研究VAE共聚物分散技术，以努力利用较低的原材料成本地位。2022世界杯八强水位分析在此期间最引人注目的是欧洲的杜邦、空气减量公司(Airco)和瓦克(WACKER)。主要的驱动因素是制备成本较低的树脂，作为马来酸乙烯酯和丙烯酸乙烯酯的合适替代品。
Airco的前两款产品是为建筑涂料市场开发的。瓦克(WACKER)和杜邦(DuPont)也推出了商用等级的产品，但它们的主要关注点似乎是其他终端用途市场。
最终，丙烯酸酯的成本因规模经济而降低。VAE共聚物生产所需的较高资本成本不足以抵消乙烯基丙烯酸酯和醋酸乙烯-乙烯之间的原材料成本差异。随着VAE共聚物的成本优势被侵蚀，它们最初的普及程度也随之下降，VAE共聚物分散体的主要用途转移到其他市场领域，主要是粘合剂。
VAE共聚物技术适合VOC
涂料级VAE共聚物市场一直处于利基模式，直到20世纪90年代，环境驱动因素开始改变对树脂的要求。1999年，EPA引入了建筑和工业维护(AIM)法规，作为1990年《清洁空气法修正案》的一部分。AIM对涂料中VOCs的含量进行了控制。涂料中挥发性有机化合物的主要来源是用于粘结剂聚结或抗冻融的溶剂。当这些溶剂蒸发时，它们与低水平的臭氧反应产生烟雾。VAE共聚物对溶剂的需求本来就很低，因此在降低VOC含量的情况下成为理想的使用技术。
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虽然EPA颁布了AIM，但全国各地都采用了自己的法规(图1)。加州南海岸空气质量管理区(SCAQMD)颁布了最严格的VOC标准，该地区包括洛杉矶、奥兰治、里弗德和圣贝纳迪诺县。其他区域组织——加州空气资源委员会(CARB)、湖区联盟(LADCO)和臭氧运输委员会(OTC)——通过的规定超过了AIM的要求，但并不像SCAQMD那么严格。
随着时间的推移，监管越来越严格。EPA正在推动CARB, LADCO和OTC遵循的法规。反过来，这三个组织正在推动类似SCAQMD的法规。作为全国最高标准的驱动者，SCAQMD正在努力实现多个涂料类别的VOCs零。
VAE共聚物本质上具有低voc能力的原因是乙烯直接掺入到聚合物主链中，使其成为醋酸乙烯聚合物分散体的理想内部增塑剂(图2)。当与醋酸乙烯聚合时，乙烯比其他共聚物更有效地降低了玻璃化转变温度(Tg)和最小成膜温度(MFFT)，从而更容易减少聚合物的溶剂需求。
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乙烯(E)比丙烯酸丁酯(BA)更容易与醋酸乙烯(VA)反应。因此，VAE共聚物在整个聚合物链中具有更随机的单体分布。在典型的涂层级乙烯基丙烯酸酯(VA/BA)体系中，每个单体都试图与“自身”反应，生成具有醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯长链的“阻塞性”共聚物。这使得乙烯基丙烯酸更容易水解，或“解拉链，”在碱性溶液的存在。
在VAE共聚物与VA/BA共聚物的结构比较中，乙烯被加入到聚合物的主链中，并提供了主链的灵活性(图3)。这对VAE共聚物是有利的，因为聚合物链更灵活，使它们更容易纠缠和聚结。丙烯酸丁酯作为垂坠基团附着在聚合物的主链上，使链的灵活性降低，阻碍了缠结和聚结。
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提高共聚物分散体的性能
VAE共聚物具有固有的良好的聚结性能。这就是这些分散体成为低气味室内涂料行业标准的原因之一——最大限度地减少聚合溶剂，减少气味，降低配方成本。VAE共聚物在低温下也能改善聚结性。这提供了更好的低温补漆性能，这对承包商涂料市场至关重要。
VAE共聚物的另一个优点是，它们可以在有或没有聚合溶剂的系统中表现出优异的抗擦洗性。此外，它们可以显著改善关键涂料性能，如低温聚结和泥浆开裂，同时降低涂料的总体配方成本。
天然气原料的增长
整个世界经济都受到碳基原料价格起伏的影响，尤其是原油、天然气和煤炭的成本和供应。一个关键问题是，“这些资源我们还剩多少?”虽然没有人知道确切的答案，但专家对原料储量的估计比比皆是。当估算值发生显著变化时，它往往会下降——也许储量没有我们想象的那么多，或者储量消耗得更快。
这就是为什么美国天然气开采技术的进步如此具有革命性——对国内储量的预测正在被向上修正。因此，就在几年前还预测美国的天然气储量仅够使用60年的预言家们，现在却把这个数字提高了50%。
长期以来，页岩中的天然气被认为是不可开采的(至少在成本效益上)。然而，在过去几年里，复杂技术的发展为这些“非常规”资源打开了大门。一项创新技术通常从地面开始，然后水平钻进页岩地层，打开沉积物释放天然气。在另一种被称为“水力压裂”的新开采方法中，使用液压将沙子和水的混合物注入岩石中，从而产生裂缝——本质上是允许天然气流动的通道。
鉴于产量的增加，EIA的AEO2011提前发布强调了2010年天然气预测的关键变化。今年，该机构对美国页岩气资源的估计增加了一倍多，技术上可采的未探明页岩气资源为827万亿立方英尺，比AEO2010参考情况增加了474万亿立方英尺。
此外，AEO2011参考案例预测，美国天然气消费量将增长16%，从2009年的22.7万亿立方英尺增长到2035年的26.5万亿立方英尺。(这比2010年参考情况下24.9万亿立方英尺的估计数字增加了1.6万亿立方英尺。)
美国原油产量预计也会增加，但只会持续到2020年，从2009年的每天540万桶增加到2019年的每天610万桶。在此基础上，到2035年，产量水平预计将略有下降。
对天然气价格的影响
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EIA也在进行调整，以反映石油和天然气价格之间不断变化的关系。这种假设是，供应量的增加将支持价格的下降，这可能导致两种商品之间的价格差距仍将很大。在AEO2011早期发布中，天然气的价格一直低于AEO2010。预计到2022年，天然气井口的年平均价格将保持在每千立方英尺5美元以下。扩大后的预测是，2035年天然气井口价格(以2009年美元计算)将达到每千立方英尺6.53美元，而EIA在2010年展望中估计的价格为8.19美元。
从历史上看，石油和天然气的成本之比平均约为6-7，几乎完全基于各自的燃料价值。在过去五年中，这一比例一直在稳步上升。特别是在过去两年中，成本与燃料价值的差距已经大幅扩大。2010年11月，每桶原油约为84美元，而天然气仅为每千立方英尺4美元。这意味着成本比为21，是“正常”燃料价值比的3倍(图4)。未来预测支持的成本比大于2-3倍。
在应用和工业上的好处
在美国油漆行业中，建筑涂料占了最大的部分。根据美国人口普查局(U.S. Census Bureau)的数据，整体而言，该行业2008年的建筑涂料出货量约为6.8亿加仑，价值86亿美元。VAE共聚物分散体是理想的用于建筑涂料，减少环境影响。新型VAE共聚物具有多种优点，包括低溶剂需求、低甲醛、低VOC的能力，并且在开发时不使用含APEO(烷基苯酚乙氧基醚)的原材料，因此即使是最严格的环境法规也能满足要求。
VAE共聚物具有旋转自由度高、空间阻力小、骨架柔韧性高、结构稳定等特点，同时具有一定的耐水性和理想的耐酸碱性。这些共聚物的分子链能够在稀酸和稀碱条件下通过调整聚合物结构的共聚物成分(例如，醋酸乙烯、乙烯或特殊功能单体的比例)来保持稳定的性能，以开发高性能的共聚物分散体。
此外，VAE共聚物分散体能够满足更高的应用和性能要求，并减少配方中所需的添加剂量。技术进步正在解决醋酸乙烯和乙烯单体的生态和可持续性问题。低voc水性VAE共聚物分散体是用不含APEO的原料生产的，但具有完整的性能和额外的成本效益。
目前，天然气基VAE共聚物已被开发用于各种应用，以满足特定的最终用途。定制的解决方案考虑到涂料行业中每个客户的不同情况和需求。新的VAE共聚物分散体，如瓦克化学VINNAPAS®产品线的最新产品，使配方商能够加入新的或低成本的原材料。
天然气衍生VAE共聚物的未来
经过半个多世纪前的不幸引入，醋酸乙烯-乙烯技术终于有望成为涂料市场的主流。通过分散聚合硬单体醋酸乙烯酯和软疏水单体乙烯生产的共聚物的好处早已被认识到。直到最近，VAE共聚物分散体的成本往往太高，不能广泛应用于涂料市场。
原油衍生的含丙烯酸分散体要求使用越来越昂贵的单体。相比之下，VAE共聚物分散体使用天然气衍生的原料。因此，目前石油和天然气之间的价格差异有助于VAE共聚物在市场上的发展。
在美国，这种优势得以持续的真正改变因素是天然气回收技术的革命性进步，这些技术在过去几年已经投入使用。2022世界杯八强水位分析页岩的水平钻井和水力压裂开采了非常规天然气资源，并成倍地增加了对国内长期储量的估计。
对于建筑涂料行业来说，这意味着天然气衍生的VAE共聚物分散体在未来肯定会发挥更大的作用。随着全球石油需求的增长速度明显高于天然气需求，VAE共聚物的成本应保持在相对较低的水平。VAE共聚物生产能力稳定，并有可能扩大。
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