环保型水性建筑涂料对助成膜剂的选择

助成膜剂亦称胶体凝结剂、软化剂或流平剂。在以合成树脂乳液为主要成膜物质的水性建筑涂料环境标志产品(以下简称绿色涂料) 中,助成膜剂是不可缺少的重要助剂。严格选择安全、高效的助成膜剂是控制有毒物质含量和有机物散发总量( TVOC) ,保证绿色涂料健康发展的有效措施。

绿色涂料助成膜剂的选择体现了《环境标志产品技术要求》(HJBZ004 – 94) 的基本精神,主要侧重: ①具有较高的技术性能和稳定的品质; ②控制甲醛、卤化物和芳香烃类碳氢化合物,亦同时考虑对TVOC 的影响; ③具有较大的市场占有率和稳定可靠的供应能力。我国水性建筑涂料经过近20 年的发展,已具备了相当的规膜和基础,但就整体而言尚不尽人意,特别是产品技术水平和档次存在着较大差距。所用助成膜剂主要是毒性较大的乙二醇单乙醚( ECS) 、乙二醇单丁醚(BCS) 、二乙二醇和苯甲醇等,以上助剂不仅性能差,而且用量大,成本高,在一定程度上影响了水性建筑涂料的发展。
90 年代初,美国伊士曼公司( EASTMAN) 作为全球最大的乳胶漆助成膜剂制造商,推出了高效、安全的Texanol 酯醇,并占有很大的中国市场份额。为实现进口原料国产化,化工部吉化公司完成了科研开发,并在湖北建成5000 t/ a 规模的生产基地。

Texanol 酯醇系EASTMAN 的商品牌号, 化学名应为2. 2. 4三甲基- 1. 3 – 戊二醇单异丁酸酯。CS – 12 为日本窒素株式会社的商品名称。吉化公司的商品名则为醇酯- 12 ,是适合于水性建筑涂料使用的典型助成膜剂(见表1) 。

所谓助成膜剂就是在水性建筑涂料中适量添加后,可降低乳液的玻璃化温度( Tg) ,软化乳液中均聚及共聚物颗粒表面的硬度,从而降低最低成膜温度(MFT) ,以便更好的凝结成膜,待涂膜形成后助成膜剂逐渐挥发,重新恢复初始Tg 。所以助成膜剂又可称为临时增塑剂。与其他助成膜剂相比,醇酯- 12 具有适用于水性建筑涂料的典型特点:
 (1) 适用范围广。可广泛适用于醋酸乙烯酯均聚及共聚乳液、丙烯酸酯均聚及共聚乳液、醋酸乙烯/ 丙烯酸酯共聚乳液、苯乙烯/ 丙烯酸酯共聚乳液、醋酸乙烯/ 叔碳酸乙烯酯共聚乳液、苯乙烯/ 丙烯酸酯/ 甲基丙烯酸甲酯/ 甲基丙烯酸缩水甘油酯多元共聚乳液等多种涂料系统,还可用作水基油墨的助成膜剂。
(2) 成膜性能好。适量添加有助于乳液中均聚及共聚物颗粒凝结成透明、柔软、完整的乳胶膜,从而提高涂料的附着力、平整度、光亮度、展色性、耐候性、耐洗刷性和临界颜料体积浓度(CPVC) 等整体性能。
(3) 安全性好。醇酯- 12 本身无毒,所含有害成分异丁醛的残余量甚微,所以在使用和贮运过程中的安全性是显而易见的,即使长期接触,对人体健康亦无不良影响(见表2) 。
表2  醇酯- 12 与其它助成膜剂的毒性对比

 醇酯- 12 还具有优良的水不溶性、水解稳定性、较低于水的挥发速度和凝固点,因而能更好地与聚合物颗粒充分接触,有助于溶胀颗粒,形成质量较好的连续膜。其较高的成膜功效与乙二醇醚类等水溶性助成膜剂相比可明显减少用量,降低成本和VOC。而较低的凝固点(见表3) 可使终端产品在低温条件下保持良好的冻融贮存稳定性和恶劣条件下(如高湿、低温) 的施工性。

 醇酯- 12 在一般情况下的添加量大约是所选乳液总固含量的10 % ,同时应根据Tg 与气温的高低作适当调整。如参照涂料典型配比测算,内墙涂料的平均添加量约为涂料总量的0. 6 % ,最高添加量小于1 %;外墙涂料的平均添加量约为2. 2 % ,最高添加量小于3. 4 %。按最高添加量估算内墙涂料中异丁醛残余量应小于0. 00015 %;外墙涂料中异丁醛残余量应小于0. 00035 %。醇酯- 12 由于成膜性能明显提高,减少了用量,不仅可节约原料成本,而且降低了VOC。同样以最高添加量估算,内墙涂料由此产生的VOC 应小于10g/ L ,而外墙涂料的VOC 则应小于34 g/ L 。以上两项环境安全指标均低于有关标准,所以选择醇酯- 12 作为我国绿色涂料的主要助成膜剂,无论从技术性能,还是以环境安全作比较都是可取的。
国外制造商主要有日本窒素株式会社、美国EASTMAN和一些欧洲公司。但就目前情况看来无论规模、品质和价格EASTMAN 的Texanol 酯醇当属首选进口品牌。国内生产企业有化工部吉化公司、中石化齐鲁公司和为数不少的中、小企业(见表4) 。

 从表4 可见我国醇酯- 12 的生产已达到一定的规模,品质也有很大的提高;特别是吉化集团(湖北) 新华化学公司的醇酯- 12 XH6 系列产品,生产规模已处于国内领先地位,其主要技术指标和总醛残量已接近EASTMAN 的Texano1 醇酯(见表5) 。在一定程度上代表了我国民族工业在此领域的发展水平,可基本满足我国跨世纪的绿色涂料发展需要。

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注