data-full-width-responsive="true"> 超低VOC建筑内墙乳胶漆的配方设计刘薇薇, 江庆梅, 张心亚, 蓝仁华(华南理工大学化工与能源学院, 广东广州 510640)VOC,即可挥发的有机化合物,
它使臭氧层受到破坏,并对自然环境和人类自身产生不利影响。我国于2002年颁布了环境标识产品认证技术要求水性涂料标准,标准指出,低VOC是指VOC含量低于30 g/L,超低VOC是指VOC含量趋于零的涂料产品。1 乳胶漆中VOC的主要来源乳胶漆以水为分散介质,VOC比溶剂型涂料低得多,在乳胶漆配方中VOC主要来源于乳液、溶剂、助剂、色浆等,其中最主要的来源是成膜助剂和防冻剂如二醇类溶剂。①乳液。乳液中所含有的残余单体是VOC的来源之一。②溶剂。溶剂用于改善成膜性能的成膜助剂,目前传统的成膜助剂是Texanol、醇醚、溶剂汽油及苯甲醇等溶剂;赋予涂料耐冻融稳定性的助剂,如乙二醇、丙二醇,这些都是VOC的主要来源之一。③助剂。助剂包括某些矿物油类消泡剂、改善涂膜流平性能的某些缔合型增稠剂以及使涂料不变质的某些防腐杀菌剂, 用于调节涂料体系pH值的助剂,如常用的AMP - 95等都不同程度地含有溶剂。2 乳液的制备乳液是影响乳胶漆的综合性能特别是涂膜性能的重要因素,乳液影响涂膜的光泽保持性、附着力、耐碱性、耐洗刷性、耐候性、抗起泡性、抗开裂性等性能。超低VOC乳胶漆应选择不需要成膜助剂和溶剂就能低温成膜并且理化性能良好(如冻融稳定性、贮存稳定性等)的乳液,这要求在乳液合成时改善一些具体性能,如使乳液具有高玻璃化温度( Tg )来提高涂膜的硬度、耐擦洗性和耐沾污性,并考虑降低乳液的最低成膜温度(MFT)使涂料在无需成膜助剂时具有较好的低温成膜性能等[ 1 ] 。此外,乳液还应具有很低的残余单体含量,乳液中残余的单体浓度会影响乳胶漆的VOC含量,可以通过调整聚合工艺参数来提高单体的转化率,使残余单体量降到最低值以至趋于零。2 1 核壳结构乳液核壳结构聚合物乳液的合成是近些年在种子乳液聚合基础上发展起来的新技术。核壳乳液聚合提出了粒子设计的新概念,即在不改变乳液单体组成的前提下改变乳液粒子结构,从而提高乳液性能。核壳乳液聚合得到的乳胶粒子是非均相,采用特殊工艺可以设计乳胶粒子的核结构与壳结构的组成。与一般的聚合物乳液相比,核壳结构聚合物乳液具有独特的复相颗粒结构,在胶乳颗粒中有软相、硬相,软相的最低成膜温度很低,干燥成膜时,不需要成膜助剂,软相变形填充空隙,形成连续相;而硬相赋予涂膜良好的抗粘连性,核壳乳胶粒独特的结构形态大大改变了聚合物乳液的性能,降低了VOC的含量[ 1 ] 。华南理工大学采用核壳乳液聚合技术、增塑剂接枝改性技术及微细化技术制备超低VOC乳液。该乳液具有独特的两相、多相核壳结构及单组分室温自交联成膜特性,具有较低的成膜温度(MFT)及较高的玻璃化转变温度( Tg ) ,干燥成膜时自交联固化,在不需添加任何成膜助剂、防冻剂和溶剂的情况下,能够在较低的环境温度下形成性能优越的连续漆膜,解决了涂料低温成膜和冻融稳定性等问题,不含VOC,环保性能良好,实现涂料的真正环保与高品质的完美结合。2 2 单组分常温自交联乳液单组分常温自交联乳液是生产高性能超低VOC建筑乳胶涂料的一种有效途径。在乳液聚合时,通过对软、硬单体的选择、对比、调整,引入可实现交联的官能团,使其在成膜时,产生交联,形成三维网状结构,解决漆膜抗粘连性、耐沾污性、耐溶剂性、耐热性等问题,更好地满足使用要求,是建筑涂料发展方向之一,也是目前研究的热点之一。作为建筑乳胶涂料,这种交联必须是常温交联,而且为了使用方便,最好是单组分。目前制备单组分常温交联建筑乳胶涂料的方法有失逸性交联、紫外和太阳光交联、氧化交联、TM I交联、螯合交联等。与需成膜助剂制成的乳胶涂料相比,在相同的颜料体积浓度下,用这些乳液配制的低气味无溶剂乳胶涂料,耐洗刷性有较大提高; 当其它性能相当时,此类乳液配制的乳胶漆的VOC又远远低于需成膜助剂制成的乳胶涂料。2 3 乳液混拼乳液混拼是指将两种或两种以上采用相同共聚单体合成出的具有不同玻璃化转变温度( Tg )的乳液进行混合, Tg 低于室温的乳液(软相)随着水分的蒸发而形成连续相; Tg 高的乳液(硬相)中的聚合物均匀地分布在软相聚合物组成的连续相中,提高了整体膜的抗粘连性能,而对软相聚合物的MFT影响不大,对整体的成膜性能不会产生不良影响。通过乳液混拼工艺, 可使混拼乳液在保持较低的MFT的情况下, 具有较好的抗粘连性。在粘连性及力学性能大致相同的情况下,与其它乳液相比,混拼乳液具有较低的MFT。研究表明, 采用乳液混拼技术有望改变原有涂料配制技术中大量使用成膜助剂来降低乳液的MFT,改善乳液的成膜性, 并使其具有较好的抗粘连性及力学性能的局面。因此,采用软硬相混拼乳液来生产乳胶涂料, 可大大降低成膜助剂的使用量, 使乳胶涂料真正走上绿色、环保之路。
