含氟表面活性剂|的新应用 - 2022年世界杯分组表

在过去的几十年里，室内乳胶漆性能的重点一直是提高隐藏力，耐擦洗性和颜色接受性。在监管措施的推动下，新的涂料配方需要满足低voc法规。这些法规迫使涂料配方商寻求切实可行的解决方案，以克服其他挑战，例如由于涂料中VOC含量的降低而导致的较差的润湿性、流动性、起泡性、抗阻塞性和耐污性。对于平面到低光泽的蛋壳涂料，耐洗性(或易清洁)已成为最难实现的特性。较软的树脂，缺乏助聚剂，较长的成膜时间，较低的成膜温度，以及过度使用表面活性剂和添加剂是造成可洗性差的因素。易清洁和耐污性不仅是消费者的高度期望，而且这些特性还可以延长涂料的使用寿命，减少重涂周期，以保护环境。这些好处为我们的社会和后代提供了长期价值。

粘附在室内乳胶漆膜上的污渍分为两类:亲水性和疏水性。亲水性污渍，常被称为常见的家用污渍，包括酱油、茶叶、咖啡、红酒、彩色马克笔等。疏水性污渍主要来自油性手或指纹，通常在门框和电灯开关周围发现。其他疏水性污渍包括蜡笔、铅笔或番茄酱。

亲水性污渍的可洗性取决于薄膜的耐水性。提高涂料耐水性最有效的方法是使用较高的耐水性粘合剂和较低的颜料体积浓度(PVC)比形成致密的漆膜。使用疏水添加剂，如硅油或蜡，也可以提高亲水性染料的可洗性。然而，后一种方法可能导致耐油性差以及表面缺陷，如针孔、弹坑和鱼眼。

疏水性染料的可洗性在很大程度上取决于粘合剂类型和PVC等级。氟表面活性剂(FS)已被证明是添加剂类中唯一一种可以在油漆潮湿时通过迁移到油漆表面，并在油漆干燥时固化到油漆表面来提供耐油性的化学物质。由于乳胶漆配方的复杂性，简单地在配方中添加含氟表面活性剂不如用它来优化总配方有效。

配制一种平衡、易于清洁的涂料绝不是一件简单的工作。1，2Easy-clean performance is related to the overall formulation design, as well as the selection of the individual components. Binder type, PVC ratio and the additives package are considered as three key factors for easy-clean performance. Among them, the resin is the most dominant component. However, even with a few newly developed easy-clean targeted binder systems, the choice is still somewhat limited due to availability and cost.

容易清洁的涂料的第二个重要因素是它的PVC比例。超高PVC涂料的PVC比超过临界PVC (CPVC)，这意味着它在表面没有连续的膜。一些室内涂料的PVC含量超过70%。这些油漆的渗透性很强，3污渍很容易渗透到毛孔里。因此，很难洗掉污渍。为了达到良好的易清洁性能，必须在表面有连续的膜。也就是说，油漆的PVC水平应控制在CPVC以下。这种PVC水平控制将有助于阻止最初的污渍渗透，并保持耐擦洗性，以维持在去除污渍过程中的重复洗涤。较差的耐擦洗性可能会误导表面容易清洁的油漆。事实是，可清洁性是由于磨损造成表面膜的损失。 Common side effects are change of gloss level, loss of hiding and the need for touch-up or recoating.

添加剂包装在易于清洁的涂料性能中也起着非常重要的作用，特别是与表面活性剂和消泡剂。优化的添加剂包装可以为涂料配方提供具有成本效益的解决方案。疏水添加剂虽然对亲水污渍有效，但对疏水污渍的清洁性没有积极影响。需要一种抗油污添加剂来平衡油漆的整体易清洁性能。

从历史上看，含氟化学品一直被用作地毯、石头和纺织品表面的典型表面处理，以提供防水和防油功能。4,5在我们之前的研究中，我们证明了含氟表面活性剂可以作为多功能添加剂，在低voc乳胶建筑涂料和水性木器涂料中提供润湿、平整、抗阻塞和拒油。6,7在这篇文章中，我们主要讨论油漆的易清洁特性。选择了三种粘合剂和两种PVC水平，以评价添加两种含氟表面活性剂的性能。含氟表面活性剂是基于新的短链含氟化学技术的市售产品，具有优越的性能和环境特征。这些含氟表面活性剂的基本化学结构包含非极性氟碳组分和极性功能。含氟表面活性剂具有表面活性，并具有锁定机制，以确保持久性能。在配方设计中，对碳氢表面活性剂、消泡剂和流变改性剂进行了小幅调整。

详细讨论了Leneta污渍(代表油性污渍)的性能数据、家用污渍的清洁性、水油接触角。我们还选择性地检查了含氟表面活性剂对遮盖力、光泽度和耐擦洗性的影响。研究表明，通过使用含氟表面活性剂优化乳胶漆配方，可以提高乳胶漆的易清洁性能。

实验

涂料配方和面板制备

使用三种粘合剂:苯乙烯-丙烯酸(SA)、纯丙烯酸(PA)和乙烯-醋酸乙烯乳液(VAE)，以及两种PVC水平(40%和55%)来设计基础配方。选择两种表面活性剂包进行易清洁性能研究。一种表面活性剂包含有非离子型碳氢化合物表面活性剂(HCS)，在研磨阶段用作颜料润湿剂。第二种表面活性剂包中含有一种阴离子含氟表面活性剂(FS)，作为颜料润湿剂，在研磨阶段添加了减少消泡剂，以及一种聚合物含氟表面活性剂，作为易于清洁的添加剂添加在降解阶段。PVC 40%和55%的通用配方列在表1和表2．共配制了14种涂料配方，按功能划分的配方矩阵见表3．

薄膜制备

配制的涂料充分混合，并老化48小时，以实现氟表面活性剂添加剂的最大分散。使用BYK-Gardner自动拉胶机和bird涂抹器拉胶刀片在黑色Leneta Mylar®拉胶卡上制备漆膜。叶片间隙为5 mil用于清洁性测试，7 mil用于湿擦洗测试。拉深速度为每秒30毫米，以产生均匀的薄膜厚度。薄膜在室温下干燥7天，然后进行评价。

隐藏力和光泽度

涂料的遮盖力衡量的是它的不透明度或它覆盖底层颜色的能力，从而掩盖或阻止原始颜色的显示。隐藏力是由标准黑白Leneta卡的对比度决定的。

对比度= Rb / Rw

Rb:黑色基底上的反射率

Rw:白色基底上的反射率

用Sheen公司提供的分光色度计测量面板的对比度和光泽度。

湿擦洗试验

根据ASTM D2486方法a测试耐湿擦洗性。在Sheen湿摩擦擦洗测试仪中，将干燥的面板放在垫板的顶部，开始测试。循环的数量，在一个连续的细线基底被观察，被记录下来。

Leneta染色可清洁性

本试验是ASTM D3450的改良版。将制备好的面板切割成40 x 100 mm的截面进行测试。染色通过带有8 x 2毫米窗口的模板应用到Mylar卡片上，以制作边缘清晰的染色区域(图1)．让污渍在面板上停留1小时。轻轻刮去多余的污渍，然后用干净的纸巾仔细擦拭污渍区域，直到没有可见的污渍可以擦掉为止(图2)．磨损试验机的洗涤块上覆盖了八层粗棉布。然后在粗棉布中加入20ml的清洗液(1%温和的洗涤剂溶液)和可洗性测试仪(图3)在染色的减压板上运行25个循环(50次擦拭)。在用水冲洗和干燥2小时后，对面板进行额定。在不同区域测量未染色漆、未洗染色漆和洗过染色漆三次，用色度计报告平均L值。Leneta染色可清洗性等级可通过以下公式计算:

(L水洗漆- L未水洗染色漆)×10 /

(L未染漆- L未洗染漆)