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生产具有优良使用性能的建筑乳胶漆,要求乳液具有尽可能高的玻璃化温度,但涂装时,人们又要求乳胶漆具有尽可能低的最低成膜温度,以便在较低环境温度下也能涂装成膜。于是就有了成膜助剂,调节这对矛盾的调和剂。在建筑乳胶漆中,常用的成膜助剂有Texanol、醇酯12、Lusolvan FBH、Coasol、DBE-IB、DPnB、DOWANOLPPh等,而Texanol常被作为标杆。在我国大多数企业使用Texanol和醇酯12。
尽管成膜助剂对乳胶漆的成膜有很大促进作用,但成膜助剂是有机溶剂,对环境有负面影响。随着环境污染加剧和人们环保意识提高,法规和标准对其限制越来越严。在此条件下,成膜助剂具有以下一些发展趋势。
1 向高沸点发展
法规和标准的要求使成膜助剂向高沸点发展。
法规和标准对VOC的限制越来越严。但是否符合法规和标准的要求是通过规定测试方法的测试结果来衡量的。即使同一种涂料,不同的测试方法会得到不同的结果,有的甚至相差很大。
我国建筑墙面涂料目前有3个关于VOC要求标准,分别是GB 18582—2008《室内装饰装修材料 内墙涂料有害物质限量》、GB 24408—2009《建筑用外墙涂料中有害物质限量》和HJ 2537—2014《环境标志产品技术要求 水性涂料》。其中,GB 18582—2008和GB 24408—2009是强制标准,HJ 2537—2014是推荐标准。它们对VOC的定义都采用在101.3 kPa标准压力下,任何初沸点低于或等于250 ℃的有机化合物。它们具体要求如表1所示。
建筑墙面涂料3个标准关于VOC的要求
从表1可以清楚看出,VOC限制不断趋严。我国对涂料挥发性有机化合物VOC的测定方法也有3个标准,分别适用于VOC含量不同的涂料测试,如表2。
涂料VOC测试方法
HJ 2537—2014《环境标志产品技术要求 水性涂料》规定,挥发性有机化合物(VOC)检测按照GB/T23986—2009规定的方法进行。GB/T 23986—2009规定,应使用一种纯度已知,其沸点在限定值附近±3℃的标记物。示例:如果沸点限定值为250 ℃,沸点为252.6 ℃的十四烷可作为非极性样品体系的标记物,沸点为251 ℃的己二酸二乙酯可作为极性样品体系的标记物。
GB 18582—2008《室内装饰装修材料 内墙涂料有害物质限量》在GB/T 23986—2009之前发布,GB24408—2009《建筑用外墙涂料中有害物质限量》和GB/T 23986—2009同年发布。因为制定GB 18582—2008和GB 24408—2009时还没有GB/T 23986—2009,所以这2个标准都规定按各自的附录测试方法测试VOC。其附录规定的水性涂料VOC测试方法基本与GB/T 23986—2009相同。
因为把沸点等于或低于250 ℃的有机化合物定义为VOC,沸点超过250 ℃的那些物质不归入VOC的范畴,这就促使成膜助剂向高沸点发展,以规避VOC的限制。高沸点成膜助剂如表3所示,其性能如表4。
高沸点成膜助剂
成膜助剂的性能参数
在涂料配方中加入高沸点成膜助剂,能促进涂料成膜,根据我国目前的测试方法又不计入VOC,从而既能较好地达到涂料的性能要求,同时又满足VOC限制趋严的要求,甚至还能生产零VOC涂料。高沸点、低蒸气压的成膜助剂挥发速率比较低,在涂膜中保留时间比较长,对涂膜的硬度和耐沾污性会有一定的负面影响。
2 向多功能发展
成膜助剂的多功能化是其另一发展趋势,如非离子成膜表面活性剂,不仅能降低表面张力、低泡,而且还能降低涂料的最低成膜温度,同时也能符合VOC限制要求。其实,这也是非离子表面活性剂的多功能化。这类产品如Surfynol AD01、Dynol 360、Loxanol CA 5086、Loxanol CA 5087、Loxanol CA5120、Loxanol CA 5130等等。
陶氏公司以伊士曼的Texanol成膜助剂为基准,比较高低分子量仲醇聚氧乙烯醚(secondary alcoholethoxylates)表面活性剂对不同乳液降低最低成膜温度的作用,结果如图1所示。
仲醇聚氧乙烯醚表面活性剂和Texanol降低最低成膜温度比较
3 降低气味
气味虽没有写入标准要求,但降低涂料气味是用户对涂料生产企业的要求之一,气味也属于环境友好的范畴。因此涂料生产企业也要求成膜助剂尽量低气味,或无气味,降低气味自然也是成膜助剂发展方向之一。
4 多组分化
一般来说,多组分成膜助剂性能比单组分成膜助剂能较好地达到平衡。可以看出,成膜助剂还有向多组分化发展的趋势。
5 低毒、安全、可接受的生物降解性
在环境友好要求越来越高的条件下,低毒、安全和生物降解性也是成膜助剂发展趋势之一。
6 结语
从以上分析可以看出,成膜助剂发展受法规和标准影响最大,其发展方向应该是配制的涂料符合相关性能和环境标准要求的高性价比的成膜助剂,最好是不使用成膜助剂的零VOC涂料。