最近,一种总线标准与- emerald高性能材料公司的员工会面，讨论了他们经常被问到的关于优化低voc和零voc涂料性能的成功行业方法的问题，并深入了解了公司在特种树脂、聚结剂和添加剂方面的最新原材料创新。本文中的信息包括来自William D. Arendt、Bruce Berglund、Julie Vaughn Biege、Walter Bustynowicz、John Erbeck、Garrett Gebhardt、Shamsi P. Gravel、Emily L. McBride、Thomas Penny、Jeffrey Tyrrell和Charles Zarnitz的贡献。

Q1。对减少VOC的关注对供应商和您提供的产品有何影响?

随着行业需求的变化，我们与客户和市场互动的方式也发生了巨大的变化。考虑到整个供应链中材料和配方变化的数量和范围，我们认识到我们不能在真空中创新。如今，我们与客户的合作更加密切，以了解行业发展，以提供具有竞争力的解决方案，满足市场当前和未来的需求，我们已经扩大了我们的研发能力。

作为添加剂和特种树脂的供应商，我们专注于开发新产品，以满足低voc和零voc产品的挑战，包括特种树脂、凝聚剂/增塑剂、水基和能量固化着色剂、泡沫控制和硅胶产品。十年前我们提供给涂料行业的许多产品要么重新配方，要么被新一代材料取代。我们不断推出新材料，以解决客户常见的挑战，如打开时间，光泽保持，堵塞，污垢增加，薄膜外观和起泡。固化速度慢和粘度高一直是低voc热固性涂料亟待解决的关键问题。

Q2。当客户要求降低挥发性有机化合物时，你们把精力集中在哪些类型的材料上?

我们没有专注于一个特定的产品平台，而是在我们所有产品中广泛减少VOCs。我们不仅寻求减少或消除VOCs，而且还保持或改善最终涂层的性能特征。由于我们的客户正在更换聚合物、添加剂或两者兼而有之，我们的产品添加剂必须在各种涂料体系中有效，并在客户的制造过程和消费者的最终应用中与其他添加剂结合使用。

第三季。这对各种添加剂的重新配方工作有何影响?

在最终产品中实现良好的整体平衡至关重要，但具有挑战性。我们看到了许多情况，其中一个问题的解决方案可能会产生意想不到或不受欢迎的后果。高voc材料在应用中提供了许多有用的功能，在设计新产品时必须考虑到这一点。低voc配方可能需要针对常见的客户挑战进行优化，并且可能需要多种方法来解决这些问题。

例如，在油漆中使用的许多高voc聚结剂也具有消泡剂的功能。当这些从配方中去除时，涂料在制造过程中倾向于产生更多的泡沫，并形成稳定的微泡沫。许多旧的行业标准消泡剂效果不够，我们采取了开发新一代零voc产品的方法来解决这个问题。

聚结对涂料配方中的VOCs有很大影响。新的凝聚产品可用;然而，在减少VOCs时，配方商可能需要调整其他有用添加剂的水平，如乙二醇，以优化抗冻/融性和模具。

由于水性色浆中的挥发性有机化合物减少，点胶装置的喷嘴堵塞是一个问题，特别是对于店内的零挥发性有机化合物着色剂。这不是工厂内着色剂的问题，但我们专注于确保所有新配方的零voc /无ape /无甲醛着色剂都是稳定的，在各种系统中良好地协同工作，并在一系列色调强度下提供颜色一致性。

在环氧工业中，配方商经常使用液态环氧树脂(LER)作为降低高固体含量环氧底漆配方中VOCs的一种方法。这延长了干燥时间，这通常是不可取的。我们开发了一种产品，以减少干燥时间，并实现特性的最佳平衡:与固体环氧树脂体系等效的固化，优异的耐溶剂性，良好的配方粘度，约为典型固体环氧树脂配方VOC含量的三分之一。

我们还开发了新的有机硅添加剂，以克服一些公司在转向更软的聚合物时报告的堵塞问题。这些新添加剂在试验中显示出很好的效果。

第四季度。似乎泡沫控制应该很容易解决，但有很多选择。公式是如何进行的?

一个好的消泡剂包装可以消除生产和终端用户的问题，但数百种可用的低/零voc替代品会使消泡剂的选择令人生畏。颜料、流变改性剂和聚成剂的类型和水平会影响消泡剂的性能，因此与能够满足您需求并进行筛选研究的供应商合作可以节省时间。筛选研究通常首先检查涂料的相容性，以缩小选择范围，筛选出最佳化学成分(例如矿物油、硅氧烷)。其次，评估了加速热老化和薄膜外观后泡沫控制能力的初始冲击和持久性。通常，对若干剂量水平的一系列选择进行筛选，以确定最有效的选择和使用价值。

Q5。为什么拦网和转向如此具有挑战性?

随着客户将涂料配方改为降低挥发性有机化合物，他们通常会改用低tg聚合物或低tg和高tg聚合物的混合物，这些聚合物本质上比许多行业标准聚合物更柔软。在装饰、窗户和门的应用中，堵塞的挑战可能会导致油漆表面的粘着问题。同样地，使用大头针也会引起灰尘和外观问题。另外，配方剂使用的添加剂可能在薄膜中停留更长的时间。与使用100% VOC成膜助剂的传统硬质聚合物相比，这些方法可能会产生更多的堵塞和粘性问题。堵塞和粘性问题通常可以通过重新配制来解决。

Q6。哪些类型的产品解决了这些问题，它们与前几代产品有何不同?

除了更换较硬的聚合物体系外，添加添加剂、填料或交联剂可以提高抗堵塞和粘性，但也可能带来成本和性能问题。Emerald正在开发一种新的硅酮添加剂技术，利用具有长链烷基功能的低聚聚硅氧烷，优化后可为涂层表面提供润滑性。初步试验表明，抗块阻力增加了三点，所得到的涂层改善了从涂漆表面的释放(固化涂料)，同时提供了可重涂性(未固化涂料)。

对于聚成剂，客户多年来严重依赖TMPDMIB(2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯)和乙二醇醚。现在有许多替代品，如三甘醇二-2-乙基己酸酯和新的苯甲酸酯组合物，包括我们正在申请专利的技术。新型苯甲酸酯由二苯甲酸酯共混物或单苯甲酸酯组成，以优化涂料所需的相容性、性能、效率、经济性和处理特性。在并排测试中，我们发现，在典型的低使用水平下，使用二苯甲酸盐取代传统的高voc聚结剂时，抗阻塞性相当。

消泡剂的配方随着所用涂料的不同而不断发展。最新的消泡剂产品不含VOCs或烷基酚乙氧基酯(ape)，气味低。为了提高当今涂料配方的兼容性，有一个不断扩大的新型有机改性硅树脂面板，比以前的硅树脂消泡剂提供更高的效率。这些产品提供了高强度的旧有机硅消泡剂，配方师喜欢，但他们有极好的兼容性，并在低剂量率下有效。最终结果是新的添加剂不会产生表面缺陷或对光泽度产生负面影响，可以降低制造商的使用率和库存水平。

迄今为止。提高抗擦洗性的有效解决方案是什么?

耐擦洗性可能与耐磨性有关，并且可以通过使用纳米颗粒填料来提高，纳米颗粒填料在薄膜中加入硬域或交联剂来硬化聚合物基质和添加剂。

有二苯甲酸酯聚结物可以大大提高涂料应用中的耐擦洗性。这可能是由于增强的相容性和膜形成质量比其他结合选择，因为光泽和抗擦洗性都显示出改善。也有可能对基材进行更水平的涂层应用具有更高的擦洗值，因为它没有导致故障的薄点。

在涂料耐久性很关键的应用中，丙烯酸/环氧体系可能是一个很好的选择。环氧反应性交联剂的使用优化了性能，如MEK摩擦，腐蚀和抗冲击的两部分搪瓷配方与羧基功能丙烯酸聚合物。

处置。如何增加配方的镜面光泽度?

在聚合物中加入添加剂通常会导致光泽度下降，这可以通过使用有效的聚结剂来避免。一个更好结合的薄膜将更光滑，将更好地反射(而不是散射)光线，从而产生更高的光泽。在对典型半光漆配方中各种聚结物的筛选研究中，我们发现不同选项之间60°光泽度的差异高达10个点。

其他添加剂，如泡沫控制产品，也会对光泽度产生影响。配方中添加剂的相容性是保持清晰度的关键。在消泡剂研究中，使用传统矿物油消泡剂产品时，光泽度降低范围可达7-10个点。选择改进的下一代有机改性硅树脂(OMS)或合成基消泡剂可以消除光泽的降低。

九方。配方师是否需要使用不同的程序来优化新添加剂的性能?

通常，新的程序是不必要的，但加法的顺序可能会受到影响。在极少数情况下，当优化具有挑战性时，通常相对简单的步骤可以改善涂料配方中使用的任何添加剂的性能特征。例如，剪切搅拌增加，搅拌时间延长或非离子表面活性剂水平或类型的变化。例如，某些消泡剂的设计可以承受高剪切，可以在研磨过程中添加，有些只对放水有效，而另一些对放水和放水都有效。你的供应商应该为最有效的结果提供建议。

Q10。那么使用非水基系统来处理VOCs呢?

能量固化配方和100%固体体系也可以是有效的低voc或零voc的选择，可能是某些涂料应用的首选。能量固化系统在工厂应用和承包商应用中越来越受欢迎，因为生产速度快，开发最终薄膜性能的时间短，包括硬度和耐化学性。例如，地板涂层可以在数小时内完成并准备就绪，而不是几天——这对仓库来说至关重要。

我们提供一系列热固性树脂，可配制成100%固体体系，包括化学改性树脂，即使在低温下也能快速固化，适用于低voc涂料。虽然环氧树脂的VOCs含量很低，但它们也非常粘稠;增塑剂或活性稀释剂可用于提高整体性能或处理。

工厂和承包商应用的涂料通常着色为半透明或不透明饰面。我们新的颜料分散体系列和透明氧化铁系列提供了100%固体(零voc)着色剂系列，已针对这些应用进行了优化。

问题11:如何解决低voc涂料中的微泡沫问题?

树脂和涂料制造商已经注意到他们产品中微泡沫含量的增加，这是一个挑战，因为它更稳定，更难破碎。微泡沫很难用肉眼检测到，但会降低涂料的着色强度和附着力。前几代的硅酮通常只在研磨中有效，并且配方商需要调整矿物油品种。我们发现新的OMS类型更加用户友好，可以添加在研磨和下放，由于所需的剂量率要低得多，因此非常经济。

12个。怎样才能使涂层既防水又可重涂?

防水涂层通常是通过形成连续的屏障，形成独特的表面形态(如在莲花效应的情况下)，或具有低表面能，使其疏水。然而，用于使表面防水的相同添加剂可能会使用水性涂料重涂该表面非常具有挑战性，以获得令人满意的润湿和成膜外观。因此，许多公司在重涂前强调原始表面的准备，如砂光、清洁和/或使用化学粘合，以增强附着力。然而，最终用户执行的表面制备质量可能差别很大，因此许多公司都在寻求使他们的涂层更坚固。

我们开发了一种新的烷基改性硅胶(AMS)来应对这一挑战。这些分子包含两个优化的结构域，以平衡拒水性和随后的重涂。新的AMS产品包含一个低表面能的防水性主干。悬链烷基提供了更高的表面能域，与水性涂料更容易混溶，因此在重涂过程中具有良好的润湿性和附着力。

问题。我们如何增强某些难以涂层的基材的附着力?

对于塑料和低表面能表面，长期以来一直使用电晕和等离子体处理，但配方师一直在寻找替代方法来避免这一步骤。一些公司开发了功能性聚合物、特种分散剂和改性硅树脂超润湿剂，以帮助粘附在塑料和受油污染的金属表面。这些例子包括反应性液体聚合物，可延长低温灵活性/附着力和对油性金属基材的附着力，以及烷氧基改性硅氧烷超润湿器。

在热固性体系中，在配方中加入活性液体聚合物(RLPs)可以非常有效地提高对油性表面的附着力。端羧基聚合物增加了复合材料(即BMC和SMC)的表面能，以提高可涂性，橡胶改性环氧树脂和端胺聚合物提高了涂层对油性金属表面和不饱和聚酯表面的环氧附着力。

Q14。如何比较不同原料的VOC含量?

供应商通常以许多不同的格式报告数据，例如，ASTM D2369, ASTM D6886, ISO 11890-2, CARB和不同压力下的沸点数据。这些有什么关系?

一些测试方法(如。，ASTM D2369) refer to standardized methods of determining VOC content by measuring weight loss under specific conditions, whereas others determine VOC via gas chromatography (ASTM D6886, ISO 11890-2). Results between oven and GC methods may not necessarily correlate to one another.

在欧洲，挥发性有机化合物的定义是配方中沸点低于任意温度的成分百分比，而不是依赖于减重或GC方法。因此，公司经常报告沸点作为表征其材料波动性的一种方式。

在比较成分之间的挥发性时，比较相同压力下的沸点测量是至关重要的。通常，沸点在大气压(760毫米汞柱)下报告，这被称为正常沸点。然而，一些低voc的材料沸点非常高，很难测量，因为材料在沸腾前可能会分解。在这种情况下，一些公司根据低压沸点数据报告正常沸点的外推值，或者报告实际测试压力(真空)下的沸点结果。沸点温度与它们运行时的压力成正比，所以在真空条件下测定的沸点会比在大气条件下测定的沸点低。

最喜欢。还可以做哪些额外的改进来推动可持续发展?

当您从性能和经济角度找到可行的候选产品并为客户带来价值时，请继续减少VOCs并将可再生资源纳入产品中。一个例子是我们基于山梨醇/糖的特种环氧树脂。当使用甘油衍生的可再生资源生产关键原料环氧氯丙烷时，产品的可再生含量为>90%。它也是一种很好的双酚A (BPA)替代品。我们最近开发了基于可再生资源的零voc消泡剂，可再生含量为85%。这些通常不会用于研磨，但是有效的消泡剂，用于取代矿物油/石油基产品。

许多供应商都有积极的可持续发展计划和生产指标，重点是减少能源消耗、排放和浪费。自2006年成立以来，我们已经减少了50%以上的排放量。我们通过投资消除或捕获废物流并重新利用它们来获得这些结果。在我们最大的工厂之一鹿特丹，我们加入了利用废物产生能源的蒸汽电网，并关闭了我们的一个化石燃料锅炉。这一过程始于2013年6月，将减少我们的CO₂每年减排4万吨。

我们的每个业务都制定了有意义的目标和衡量标准，例如降低10%的能源消耗/公吨产量，降低30%的CO₂与我们2010年的基线相比，2020年的排放量/公吨产量。员工参与是持续改进过程的一个关键因素，各种工具被用来继续识别机会，实施项目和新的实践。我们还将继续寻找改变游戏规则的机会，以推动可持续发展和利用生物基材料，随着这些技术的不断发展，我们将与客户和供应商合作。2022世界杯八强水位分析

更多信息，请访问www.emeraldmaterials.com．