在建筑涂料应用中，供应商和涂料生产商面临的主要挑战是在生产质量可接受的产品的同时满足环境法规。近年来，胶乳公司已配制出玻璃化转变温度(Tg)为0 °C至5°C的聚合物，以形成零聚结或最小聚结的漆膜。然而，这些软聚合物在抗冻/解冻、抗阻塞和抗污垢方面有一些缺点。

虽然某些特性，如抗污垢吸附能力，更多地取决于单体组成和比例，但添加剂，如多功能中和剂，可以影响性能，包括包装稳定性、冻融和耐擦洗性。

公式灵活性与中和剂

多功能中和剂可以为配方剂提供优化性能特性的灵活性。中和剂可以是无机的也可以是有机的。无机中和剂只用于油漆配方的pH值调整。有机烷醇胺被用作中和剂，但它们也在涂层的生命阶段带来多功能特征。烷醇胺的多功能优势包括协同分散性、中和性、流变性和通过配方优化降低VOC等。罐内的其他性能属性包括抑制闪锈腐蚀、提高货架寿命和增强抗冻/解冻能力。

烷醇胺作为中和剂的作用对于今天的涂料满足零voc (<5 g/L)体系的质量挑战非常重要。烷醇胺，2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇(AEPD™VOX 1000)，除了无机中和剂氨，氢氧化钠(NaOH)，氢氧化钾(KOH)，碳酸钠(Na₂有限公司_3.碳酸钾(K₂有限公司_3.),进行了研究。结果显示了涂层寿命的各个阶段对关键性能的影响。这些信息为配方商提供了克服零voc涂料质量和性能挑战所需的灵活性。

研究

配方

本研究采用无聚结的半光公式。为了代表新的配方趋势，选择了丙烯酸乳胶(Rhoplex™VSR-2015)作为半光泽配方的主要粘合剂。用AEPD VOX 1000中和剂、氨水、NaOH、KOH、Na制作批次₂有限公司_3.和K₂有限公司_3.．为了显示多功能中和剂对无机分散剂的共分散性，将Tiona 596 TiO₂采用浆液和增光剂90作为颜料体系。

表1显示AEPD VOX 1000是一种具有两个羟基功能的伯胺。影响胺效率的因素有分子量、碱强度和溶解度参数。在考虑胺效率时，应考虑碱强度(pKa)。烷基醇胺中的羟基功能提供共分散效果，并改善其他油漆特性，如冻融和耐擦洗性。表2显示了无机中和剂的物理性质。

过程

在pH值为8.5 ~ 9.0的条件下，用各种中和剂制备了半光泽涂料。中和剂(表3)最初是在研磨阶段添加的，然后添加扩展剂Polygloss 90。然而,Na₂有限公司_3.和K₂有限公司_3.由于添加的中和剂在研磨阶段凝固，所以在放松阶段添加。

公式的属性

在8.6-8.7 pH时，碳酸钾是无机中和剂中效率最低的。除了氢氧化钾的低ku粘度外，低剪切粘度和高剪切粘度的初始配方性质非常相似。与所有无机中和剂相比，AEPD VOX 1000的色素效率最高。表4列出了这些属性。

结果表明，AEPD VOX 1000中和剂具有协同分散剂的作用。这种效果也可以通过扩展剂颜料(Polygloss 90)的吸附研究来测定。

图1显示了吸附在颜料表面的多功能中和剂的重量百分比，与另一种烷醇胺，AMP-95™多功能中和剂相比较，后者通常用作乳胶漆配方中的共分散剂。作为参考的聚合分散剂是聚羧酸的铵盐。两种烷醇胺在高岭土上的共分散效果相似。

光泽的改进

半光漆系统的光泽测量取决于乳胶漆/颜料的水平和颗粒大小。分散剂/表面活性剂影响分散效率，导致光泽度的提高。烷醇胺作为协同分散剂，可提高光泽度。

按配方光泽度提高的顺序(从好到坏)列出的中和剂是:AEPD VOX 1000>K₂C0_3.= Na₂有限公司_3.>氢氧化钠>氨> KOH。光泽度的改善如图2所示。

分散稳定性

中和剂影响颜料的分散稳定性。图3显示AEPD VOX 1000系统在50℃老化4周后具有非常稳定的光泽°C.按四周后的光泽稳定性(从好到坏)排列的是所研究的中和剂:AEPD VOX 1000>Na₂有限公司_3.
>氢氧化钠> KOH >氨> K₂有限公司_3.．

pH稳定性

多功能中和剂在50度陈化4周后显示出良好的pH控制°C.有机中和剂比无机中和剂具有更好的pH稳定性(图4)。按四周后pH控制的顺序(从好到坏)列出了研究的中和剂:AEPD VOX 1000>Na₂有限公司_3.> >氨氢氧化钠> K₂有限公司_3.> KOH。

粘度稳定性

多功能中和剂在50°C条件下4周后表现出优异的粘度稳定性。含有无机中和剂的体系在50°C条件下4周后粘度稳定性非常差(图5)。下面按4周后粘度稳定性的顺序(从好到坏)列出了所研究的中和剂:AEPD VOX 1000>氨>NaOH>Na₂有限公司_3.> K₂有限公司_3.> KOH。

配方的性能

表5中列出的零挥发性有机化合物配方在某些涂料性能上存在缺陷。抗阻塞性、抗冻融性和抗擦洗性的性能测试表明，不同中和剂之间存在不同程度的差异。

冻结/解冻阻力

使用ASTM D2243进行冷冻/解冻试验，规定温度为-18 °C(0 °F)。由于不含乙烯或丙二醇的零voc配方在-18 °C时未能通过测试，所有配方都在-4°C的边界温度下进行测试，这表明了配方之间的差异。在所有中和剂中，氢氧化钾和碳酸钾没有通过测试。

耐擦洗

与碳酸钠相比，含有AEPD VOX 1000的涂料配方的耐擦洗性提高了>34.8%，与碳酸钾相比提高了>16.5%(图6和7)。

结论

本研究表明烷醇胺可以提高颜料在涂料配方中的分散效率和分散稳定性。烷基醇胺AEPD VOX 1000多功能中和剂比所有无机中和剂具有更好的颜料分散效率、分散度、pH和粘度稳定性。在无机中和剂中，碳酸钠和碳酸钾的耐水性较差，其中碳酸钠的耐擦洗性最低。总体而言，KOH具有最低的颜料分散效率、pH值和粘度稳定性。碳酸钠和碳酸钾的堵塞阻力稍差。与其他无机中和剂和AEPD VOX 1000相比，氢氧化钾和碳酸钾的抗冻融性较差。

无机中和剂和有机中和剂之间也有工艺差异。添加的钾和碳酸钠在研磨相中凝固。在研磨相中加入AEPD VOX 1000，由于共分散效应，可以减少加工时间，可以观察到磨相粘度的降低。

尽管配方可以针对上面列出的一些性能进行优化，但除了工艺效益外，还有很多性能，如光泽、抗擦洗性和抗冻/解冻性，对乳胶配方有直接影响。

消费者的需求和更严格的行业法规要求生产低至零VOCs和几乎没有气味的产品，这给涂料配方商满足质量标准带来了挑战。基于日益增加的技术限制，新的配方更加依赖于附加功能。烷醇胺可以提供多种性能，包括优化颜料分散，改善pH稳定性，改善流变性能和许多其他改进的性能。该研究表明，多功能中和剂为配方商提供了技术选择，以克服当今乳胶配方的一些挑战，具有良好的环境健康和安全性能，几乎没有异味。n

确认

作者想对陶氏性能添加剂研究和开发技术人员John Quinn和Carol Nash表示感谢，感谢他们对本次研究的实验室工作所做的贡献。

陶氏化学公司或其附属公司的商标

Polyglass 90是KaMin LLC的注册商标

Tiona 596是Millennium Chemicals的注册商标