低VOC净醛溶剂型木器涂料研究

  0 引 言

近年来, 随着家装市场的不断发展, 各种家装中的问题也接踵而来。尤其是室内环境污染对人体的危害已经越来越引起人们的关注。在家庭装饰装修及家具制造中存在大量的各类人造板材, 如胶合板、防大板、细木工板、中纤板等, 这些大多是采用脲醛树脂、酚醛树脂高温压合而成。因此, 这些板材实际上含有大量的游离甲醛, 通过装修及家具带入家庭中。研制具有吸收甲醛功能的低VOC 溶剂型木器漆具有良好的市场前景和深远的社会意义。

 

1 实 验

11 原料及仪器

实验用主要原料及仪器见表1。

12 参考配方与制作工艺

涂料的参考配分及制作工艺如表2所示。

13 性能测试

131 VOC测试

VOC 含量按GB 18581-2001测试。

132 吸收甲醛测试

按标准配比配漆后刷在20 cm* 30 cm *4 cm 木板上, 放置在60 L 装有浓度约为10 mg /L 甲醛的密闭玻璃箱中, 作用一定时间, 观察甲醛浓度变化。甲醛浓度变化用HPLC ( EPA-TO- 5)测定(此项目由第三方测试)。 
1  3  3   硬度测试

按GB /T6739-1996喷涂在马口铁上, 用PPH – I 型铅笔硬度计测定。 

1  3  4   附着力测试

按GB /T1720-1979喷涂在马口铁上, 用QFZ型附着力试验仪测定。

1  3  5   柔韧性测定

按GB /T6742-1986喷涂在马口铁上, 用YZQ- # 圆柱型弯曲试验仪测定。

1  3  6   耐冲击性测定

按GB /T4893.9-1992喷涂在马口铁上, 用QC J型漆膜冲击器测定。最终样品按三底一面施工到贴实木皮中纤板上,干燥48 h后用弹簧式撞击仪测试(冲击力30 kg /cm2 ), 观察是否发白、变色或开裂。

 

2   结果与讨论

2  1   降低涂料的VOC 和溶剂毒性

为了较好地降低涂料的VOC, 本实验选用高固低黏的无苯酸醇树脂和80%固含量的合成脂肪酸树脂作为主体树脂,以降低溶剂的使用量。同时用PMA、DMC、DBE 这些低气味环保型溶剂代替气味大、毒性较高的甲苯、二甲苯和CAC (乙二醇乙醚醋酸酯) 作为涂料的稀释剂, 以降低涂料的气味和毒性。生产出来的涂料是低VOC、低气味和超低毒性的环境友好型产品。 

2  2   甲醛吸收剂的选择

本文分别选择硅藻土、负离子、光触媒、生物清醛酶作为甲醛吸收剂适量添加到溶剂型木器漆中, 测试对甲醛的吸收能力和其他各项性能, 结果见表3。

2  2  1   硅藻土吸收甲醛的效果

硅藻土具有多孔结构、密度低、比表面积大、吸附性能强等特点。其对甲醛具有良好的物理吸收能力, 检测结果如表4所示。

由表4可以看出, 随着添加量的提高, 吸收效率也提高,添加量为12%时, 吸收效率为85.9%。但由于硅藻土的吸油量较高, 对溶剂型木器漆的光泽和黏度影响较大, 此外硅藻土具有较强的吸水性, 也会影响溶剂型木器漆后期稳定性。 

2  2  2   负离子吸收甲醛的效果

负离子粉末的主要化学成分是: 二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、三氧化二硼, 这些材料常具有特殊的晶体结构。通过纳米技术, 使这些材料的微观结构产生变化, 当存在外界的微小作用时(如温度、压力、光变化), 使除醛助剂的微观离子间距和键角发生变化, 随之产生微电场, 空气中存在的水分进入并被电离, 最终产生吸引甲醛的负离子, 负离子中和或包覆带有正电荷的甲醛等有害气体, 减少其危害达到除去空气中甲醛的目的。
负离子的形成如式( 1) ~ ( 3)所示。

负离子吸收甲醛的检测结果如表5所示。

由表5可以看出, 负离子确实具有较强的吸收甲醛功能,在本体系中随着负离子添加量的增加, 涂料对甲醛的吸收效率逐渐提高, 但添加量超过0.5% 时, 提高趋势趋于平缓。所以选择添加0.5%较合理。由于负离子是纳米级粉末, 虽然容易分散达到细度要求, 但防止其沉淀是个难题, 特别在黏度较低体系中容易产生硬沉淀。此外在高光清漆中添加会影响清漆外观和表面效果, 也极易沉淀。 

2  2  3   光触媒吸收甲醛的效果

光触媒是一种纳米级的金属氧化物材料( 通常为二氧化钛) , 它在光线的作用下会产生类似光合作用的光催化反应,产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧, 具有很强的光氧化还原功能, 可氧化分解各种有机化合物和部分无机物, 能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质, 可杀灭细菌和分解有机污染物, 把有机污染物分解成无污染的H 2O 和CO2, 因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污、自洁、清除甲醛、净化空气功能。光触媒吸附甲醛的原理如式( 4) 所示。

由表6可以看出, 光触媒对甲醛具有很强的吸收能力, 添加1%光触媒即可达到91.5%的吸收效率。由于光触媒本身具有一定遮盖力, 用于清漆系列产品时, 稳定性和相容性良好, 但会影响体系的透明度。而在实色漆体系中稳定性和相容性很好, 非常适用。 

2  2  4   生物清醛酶吸收甲醛的效果

生物清醛酶以氧化法水解生物蛋白为主要原料, 添加从纯天然植物中提取的活性酶、天然植物精华, 结合生物酶催化、吸附、分解技术精制而成。它能够渗透直达材料深层, 迅速与甲醛反应, 生成一种无毒、无味、不分解的高分子物质, 从而彻底清除游离甲醛, 不会造成二次污染。生物清醛酶吸收甲醛原理如式( 5)所示。

本试验采用浓度为50%的生物清醛酶溶液。生物清基酶对甲醛的吸收检测结果如表7所示。

由表7可以看出, 生物清醛酶具有很高的吸收甲醛效率,随着添加量的提高, 吸收效率也逐渐提高。当添加量为7%时吸收效率达到95. 9%, 添加量超过7%时, 吸收效率提高趋势趋于平稳。本试验采用的生物清醛酶溶液为清澈透明液体,不会对体系外观、透明度、光泽等性能造成影响。 

2  3   低VOC 净醛溶剂型木器涂料其他性能检测

本文选用生物清醛酶作为本体系的甲醛吸收剂, 按参考配方配制低VOC 净醛溶剂型木器亚光涂料, 并检测其各项性能, 结果如表8所示。

由表8可以看出, 涂料的各项性能均达标, 其中游离TDI含量、苯含量、甲苯和二甲苯含总量、VOC 和游离甲醛量远低于标准要求。

 

3   结   语

( 1)选用无苯的高固低黏醇酸树脂作为主体树脂, 并使用低气味环保型溶剂代替气味大、毒性高的溶剂, 达到大大降低溶剂型木器涂料的VOC含量、气味和毒性的目的。

( 2)硅藻土、负离子、光触媒、生物清醛酶都具有吸收甲醛的功能, 但吸收效率和适用范围均有差异; 本文通过仔细试验检测, 最终选用生物清醛酶作为本试验溶剂型木器涂料体系

的甲醛吸收剂。生物清醛酶不仅具有高效的吸收甲醛功能,而且不会对体系外观、透明度、光泽等性能造成影响。

( 3)按配方生产的低VOC 净醛溶剂型木器涂料的各项性能均可达标, 游离TDI 含量、苯含量、甲苯和二甲苯总含量和游离甲醛量远低于标准要求。挥发性有机化合物含量( VOC)430 g /L, 远低于标准700 g /L。对甲醛的吸收效率可以达到92%以上。

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注