作为化工行业关注健康和环境问题的更大举措的一部分，涂料行业在过去十年的大部分时间里都在努力寻找减少挥发性有机化合物的方法。历史上，高voc聚结剂与高tg聚合物一起使用，以提供涂料配方商和最终用户所需的性能优势。

多年来，为了降低VOC的含量，人们采取了各种各样的方法。一种方法是用较软的聚合物代替较硬的聚合物，这种聚合物需要明显较低的聚结水平。另一种方法是用低挥发性有机化合物替代高挥发性有机化合物成分，如聚结剂。在某些情况下，采用了两种方法的结合。然而，通过使用更软的聚合物和/或低voc的聚结来减少VOCs的努力有时会导致性能的牺牲。

配方商的一个主要问题是，用于帮助薄膜形成的低挥发性增塑剂将留在薄膜中并使其软化，从而可能导致某些性能不令人满意，如污垢收集，堵塞和薄膜硬度。增塑剂的软化效果在乙烯基、粘合剂和密封剂等应用中得到了很好的注意，通常在配方中加入10-80 phr的增塑剂，而通常需要1-2%的水平来凝聚涂料。对新材料进行研究，以记录性能，解决这些问题，1并优化其他性能属性。

2010年，一种新的低voc二苯甲酸酯三共混平台被引入，作为一种潜在的聚枝剂/增塑剂用于涂料。初步对新配方进行了评估，以确定其在乙烯基丙烯酸体系(12°C Tg)、丙烯酸乳液(7°C Tg)和丙烯酸共聚物(31°C Tg)中的室内建筑涂料中的实用性。2、3所提供的数据是积极的，当与传统的高voc聚结剂(如TMPDMIB)和其他低voc聚结剂的各种产品并排测试时，显示出优异的成膜性、抗冻融性、提高的耐擦洗性和光泽度。随后对硬苯乙烯-丙烯酸共聚物(89°C Tg)配制的OPV进行了评估，进一步表明其性能优于传统的乙二醇醚，具有良好的König硬度、干燥时间、耐水性和光泽度。4、5在这些积极结果的推动下，决定对两种较新的二苯甲酸酯组合物(包括正在申请专利的新型K-FLEX 975P)进行进一步研究，并评估其在外部涂料中的性能。

本文作为低voc二苯甲酸酯共混物连续评价的一部分，旨在概述这些新型低voc共混物在外墙涂料应用中的表现。6、7进行了一系列的测试，包括评估油漆和干燥膜的性能，如附着力、光泽、擦洗、污垢清除和硬度，验证了二苯甲酸盐平台的性能。

评价

选择了两种常用乳胶漆乳化剂，对外墙涂料中二苯甲酸酯类增塑剂进行筛选。选择标准丙烯酸乳液(12°C Tg)作为平坦外观配方的聚合物，选择丙烯酸乳液(9°C Tg)作为外部半光泽配方的聚合物。关键的配方变量包括:

  • 平面涂料-固体体积= 38.2%，PVC = 46.0%
  • 半光-固体体积= 33.7%，PVC = 29.8%
  • 完整的通用起始配方列在附录1中。除了确定所需的适当合并水平外，没有试图制定任何合并。对以下增塑剂/聚结剂进行了评估:
  • 2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(TMPDMIB)是行业标准，尽管根据EPA 24 ASTM D2369测试方法，它是100%挥发性，但仍被广泛使用;
  • 三乙二醇二-2-乙基己酸酯(TEGDO)是一种较新的低voc聚结剂;
  • 一种新的商业混合物二丙二醇二苯甲酸酯和二甘醇二苯甲酸酯(850S, Emerald Kalama Chemical);
  • 最近推出的一种正在申请专利的组合物，基于三种二苯甲酸酯(975P, Emerald Kalama Chemical)的组合:不同比例的酯类。

评价分为三个部分。在第一部分中，根据ASTM D2369和D6886，收集了增塑剂/聚结剂的VOCs数据。评估的第二部分集中在湿漆和干漆的数据上。具体而言，对湿漆的评价包括粘度、低温成膜、凹陷和流平。对于干性涂料，重点是对比度、反射率、光泽度、干性粘连和早期起泡、加速污垢捡起、湿性粘连、磨砂和摆硬度的发展。

最后一部分强调了佛罗里达州中部围栏的外部暴露，并对以下面板进行了评估:

  • 南45°-南松木，自底漆，共两层;
  • 北90°-南松木，底漆为水性丙烯酸底漆，两层油漆;
  • 南90°-南方松木，两层自底漆在40°F干燥;
  • 南45°-铝板涂有酞蓝色涂料(仅限半光)。

对涂漆的木板进行了霉菌生长、污垢捡起、分层和总体外观的视觉评估。详细的测试方法列于附录2．

段1

塑化剂/合并的波动

虽然在一加仑油漆中使用的聚结剂的数量并不显著，但有必要尽量减少它，减少每一个导致VOC含量的成分。即使是通常在相对较低水平上使用的原材料，也可以通过改变来显著降低VOC水平。

烘箱试验为比较挥发性和半挥发性成分对VOC的贡献提供了标准方法。图1根据EPA 24 ASTM D2369方法，说明了本研究中聚结物的挥发性。

除了这个测试，ASTM D6886(气相色谱法)经常被用来提供有意义的数据。为了这项研究，我们从一家大盒子商店购买了一夸脱零voc涂料。然后使用ASTM D6886气相色谱法将按重量计算的1.5%的聚成剂添加到涂料中。

图2及3说明测试结果。有趣的是，使用这种方法发现几乎所有TMPDMIB都是VOC;只有部分低挥发性有机化合物被发现。

在任何情况下，与TMPDMIB对照相比，所有低voc聚结物的挥发性都较低。因此，所有这些都对涂料的VOC贡献很小，特别是在低使用水平下。

段2

合并的效率

在开始涂料评估之前，确定了两种基础涂料配方中每种聚结剂的效率。每种聚结剂的效率水平由两种涂料在40°F(4°C)下获得适当成膜所需的聚结剂量决定。表中显示了每100加仑油漆的结合力，单位为磅。

湿漆和干膜特性

如在表1和表2总的来说，所有测试的油漆之间没有太大的差异。虽然对于评估的二苯甲酸酯来说，这似乎不是一个优势，但考虑到TMPDMIB在半个多世纪以来一直是行业的标准聚结剂，而TEGDO在市场上被公认为是一种良好的低voc增塑剂/聚结剂，这实际上是一个积极的结果。

与以往一样，数据中也有一些优缺点。同样的低温成膜效率当然是二苯甲酸酯的一个优点。在湿漆性能测试中没有特别的优势，但在半光漆中，在加速吸污测试中有一些优势。

半光850S涂料的光泽度稍好一些，表明它是极好的成膜。850S平漆似乎比对照组有更好的抗擦洗性。这是一个优点，因为二苯甲酸酯(像所有增塑剂一样)往往比聚结剂(如TMPDMIB控件)更持久。虽然这被认为是物理性质的问题，但数据却证实了这一点。

虽然增塑剂会软化聚合物，但它们也会在油漆中聚合时变韧(图4)．

段3

外部暴露-佛罗里达围栏

这第三部分是评价的关键部分，因为如前所述，增塑剂比聚结剂更持久。因此，将其视为外部涂料的缺陷是合乎逻辑的。预期的性能问题可能会出现，因为使用增塑剂的涂料会更软，理论上会产生污垢吸收或抗霉性问题。

尽管佛罗里达围栏测试的完整期限是两年，但在撰写本文时，只有18个月的数据可用。然而，有足够的数据来描述二苯甲酸酯共混物的性能。

在40°F下在松木上与南方垂直曝光干燥的油漆做得非常好。没有明显的分层，霉菌生长，污垢捡起或降解已注意到。北方垂直暴露的松树上的油漆也是如此。对于暴露在45°的面板则不是这样。图5显示了这些面板的防霉性和总体外观。

在18个月的暴露后，霉菌的生长似乎加速了。事实上，到那时所有的涂料都失败了，这表明最有可能的问题是杀菌剂包装，而不是薄膜形成不良或增塑剂迁移到表面。有趣的是，面板上的污垢并不像预期的那样是一个重要的问题(图6)．与半光漆相比，平面漆的吸污能力稍差。

在45°暴露的铝板上，平面和半光漆被染成蓝色。在平面和半光漆中，颜色的变化总体上是相似的(图7)．在平面涂料中，颜色褪色有细微的差异，但975P涂料与TMPDMIB的跟踪良好。

结论

本评估中提供的数据表明，二苯甲酸酯三共混物和二苯甲酸酯二共混物在测试的外部涂料中提供了适当的聚结。特别注意硬度，堵塞和污垢的拾取。考虑到低voc材料自然比高voc聚结剂具有更高的持久性，并且由于这将软化薄膜，因此认为这些性能可能达不到性能预期。迄今为止的任何研究数据都表明，相对于该技术平台，这些担忧都是未经证实的。尽管二苯甲酸酯共混物的VOC含量非常低，但与低VOC控制的三甘醇二-2-乙基己酸酯相比，它们提供了额外的性能选择。此外，研究表明，与一些传统的聚结剂相比，新型二苯甲酸酯三共混剂在光泽度和耐擦洗性方面具有更好的性能优势。这两种产品似乎为涂料配方提供了现有挥发性聚结剂和当前低voc聚结剂的良好替代品。