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水性涂料用助剂的现状和发展趋势
2017-7-18
来源:未知
点击数: 1059          作者:未知
  • 水性涂料用助剂的现状和发展趋势

    2017-07-04 水性无溶剂


    毕克化学、赢创、锐聚化工将在8月3-4日上海“第二届水性树脂暨水性涂料论坛”上为大家分享“绿色涂料用助剂”、“水性配方的基材润湿技术”、“应用于乳液聚合物和水性胶粘剂的助剂”三大水性助剂相关主题,助您更多了解水性助剂的技术与发展!论坛详情点击:



                                                                                                                                                                                                                                                                                                        2.3.2 碱溶胀型增稠剂


    碱溶胀增稠剂分为两类:非缔合型碱溶胀增稠剂(ASE)和缔合型碱溶胀增稠剂(HASE),它们都是阴离子增稠剂。


    Elements海名斯公司开发了不含VOC和APEO的HASE增稠剂,如Rheolate 125。


    据陶氏公司的Olesen等介绍,在配色漆时,当色浆用量约为4%-8%时,加入色浆后涂料的斯托默粘度约下降30KU-40KU,从而造成相同品种不同颜色涂料粘度不一致、流挂和贮存稳定性下降等问题。而专门开发的HASE增稠剂UCAR POLYPHONE T-900和T-901却对加入色浆不敏感,因此适用于待配色涂料和基础漆的增稠。


    2.3.3聚氨酯增稠剂和疏水改性非聚氨酯增稠剂


    聚氨酯增稠剂简称HEUR,是一种疏水基团改性的乙氧基聚氨酯水溶性聚合物,属于非离子型缔合增稠剂。


    HEUR是由疏水基团、亲水链和聚氨酯基团三部分组成。疏水基团起缔合作用,是增稠的决定因素,通常是油基、十八烷基、十二烷苯基、壬酚基等。亲水链能提供化学稳定性和粘度稳定性,常用的是聚醚,如聚氧乙烯及其衍生物。HEUR分子链是通过聚氨酯基团来扩展的,所用聚氨酯基团有IPDI、TDI和HMDI等。


    缔合型增稠剂的结构特点是疏水基封端。但有些市售HEUR两端疏水基取代度低于0.9,最好的也只1.7。


    应严格控制反应条件,以获得分子量分布窄的和性能稳定的聚氨酯增稠剂。大多数HEUR是通过逐步聚合法合成的,因此市售HEUR一般是宽分子量的混合物。


    环境友好的缔合型聚氨酯增稠剂开发受到普遍重视,如BYK-425是不含VOC和APEO的脲改性聚氨酯增稠剂,Rheolate 210、Borchi Gel 0434、Tego ViscoPlus 3010、3030及3060等都是不含VOC和APEO的缔合型聚氨酯增稠剂。


    除了上面介绍的线性缔合型聚氨酯增稠剂,还有梳状缔合聚氨酯增稠剂。所谓梳状缔合聚氨酯增稠剂是指每个增稠剂分子中间还有垂挂的疏水基。这类增稠剂如SCT-200和SCT-275等。


    疏水改性氨基增稠剂(hydrophobically modified ethoxylated aminoplast thickener—HEAT) 将特种氨基树脂变成可接4个封端疏水基,但这四个反应点的活性是不一样的。在正常的疏水基加量时,也只有2个接上封端疏水基,这样合成的疏水改性氨基增稠剂和HEUR没有多大区别,如Optiflo H 500,见图3。若加入较多的疏水基,如达8%,调节反应条件,可生产出具有多个封端疏水基的氨基增稠剂。当然,这也是一种梳状增稠剂。这种疏水改性氨基增稠剂能防止配色时,由于加入色浆,带入大量表面活性剂和二醇类溶剂,而造成涂料粘度下降问题。原因是强疏水基能阻止解吸,以及多疏水基有强缔合作用。这种增稠剂如Optiflo TVS。


    改性聚脲增稠剂是BYK公司开发的增稠剂。它的增稠机理是既有氢键的作用,也有端基的缔合作用。与一般增稠剂比较,它的防沉降和抗流挂性能好。根据端基的不同极性,改性聚脲增稠剂可分为三种:低极性聚脲增稠剂、中极性聚脲增稠剂和高极性聚脲增稠剂。前二种用于溶剂型涂料增稠,而高极性聚脲增稠剂既可用于高极性溶剂型涂料中,也可用于水性涂料增稠。低极性、中极性和高极性聚脲增稠剂的商品分别如BYK-411、BYK-410和BYK-420。


    2.4成膜助剂


    常用的成膜助剂有Texanol、Lusolvan FBH、Coasol、DBE-IB、DPnB、DOWANOL PPh、醇酯12等,而Texanol常被作为比较基准。


    尽管成膜助剂对乳胶漆的成膜有很大作用,但成膜助剂是有机溶剂,对环境是有影响的,所以发展的方向是环境友好型的有效成膜助剂。


    一是降低气味。Coasol、DBE-IB、Optifilm Enhancer 300、TXIB、TXIB和Texanol的混合物[22]都能降低气味。尽管TXIB在降低MFT和早期耐洗刷性稍差,但通过和Texanol的混用,能在这些方面得到改善。


    二是降低挥发性有机物(VOC)。在欧洲,VOC是指那些沸点等于或低于250℃的化学物质。沸点超过250℃的那些物质不归入VOC的范畴,所以使成膜助剂向高沸点发展。如Coasol、Lusolvan FBH、DBE-IB、Optifilm Enhancer 300、二异丙醇己二酸酯


    三是低毒、安全、可接受的生物降解性。


    四是活性成膜助剂。丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯(DPOA)是不饱和的可聚合有机物,均聚物Tg=33℃,无气味。


    在较高Tg值的乳胶漆配方中,不需成膜助剂,而加DPOA,并加入少量催干剂,如钴盐。DPOA就可降低成膜温度,使乳胶漆在室温成膜。但DPOA不挥发,不仅环境友好,而在催干剂作用下进行氧化自由基聚合,增加了涂膜的硬度、抗粘性和亮度。因此,DPOA被称为活性成膜助剂。


    2.5防腐防霉防藻剂


    2.5.1常用防腐剂


    现在市面上的防腐剂品种繁多。就其活性组分进行分析,主要可以分为如下几类:异噻唑啉酮类,释放甲醛类,苯并咪唑类,取代芳烃类,有机溴类,有机胺类,哌三嗪类等。


    2.5.2.常用防霉防藻剂


    防霉防藻剂的品种也很多,按活性组分,大致有:异噻唑啉酮类,苯并咪唑类,碘炔丙基类,取代芳烃类,二硫代氨基甲酸盐类等。


    2.5.3. 常用防藻剂


    N’-(3,4二氯苯基)-N,N-二甲基脲(diuron)是一种常用的防藻剂,国内有称其为敌草隆。


    它防藻性能好,价格适中,如有防藻要求,往往需要加该组分。但它对其他作物也有同样的杀害作用,好在其水溶性低,约32mg/kg。单组分的N’-(3,4二氯苯基)-N,N-二甲基脲产品如Algicide D 500和Durashield F-500等。


    2-甲硫基-4-叔丁基氨基-6-环丙基氨基-S-三嗪(2-methylthio-4-tert-butyl amino-6-cyclopropylamino-s-triazine,简称Irgarol)及其变体Terbutryne,是新开发的防藻剂,安全性好。


    吡啶硫酮锌,除防霉外,还是很好的防藻剂。


    2.5.4.复配防霉防藻剂


    许多防霉防藻剂是复配的,以便能起互补和协同作用。如,Rocima 350是DCOIT和IPBC的复配。Rocima 361是BCM与N’-(3,4二氯苯基)-N,N-二甲基脲的复配,具有防霉抗藻的作用。Mycavoid DFP和Mycavoid DFS是OIT+IPBC与N’-(3,4二氯苯基)-N,N-二甲基脲的三组分复配。Mycavoid DFW是OIT+BCM和N’-(3,4二氯苯基)-N,N-二甲基脲的三组分复配。Mergal S 90 Paste是BCM+OIT和2-甲硫基-4-叔丁基-氨基-6-环丙基氨基-S-三嗪复配而成。而Mycavoid DF3是OIT+CMIT/MIT的三组分复配,具有防腐防霉的功能,等等。


    应注意的是,不是所有的复配都能起互补和协同作用。复配能否起互补和协同作用,关键看试验和实际使用结果。


    2.5.5.防腐剂和防霉剂的发展


    下面分别简述有机和无机防腐剂、防霉剂的发展。


    2.5.5.1.有机防腐剂和防霉剂的发展


    有机防腐剂和防霉剂主要向不含氯、低毒高效、广谱、长效和降低挥发性有机物(VOC)方向发展。


    防腐剂和防霉剂的发展受环保法规影响较大。例如,《欧洲危险物质导则》(European Dangerous Substances Directive)规定,当CMIT/MIT超过15ppm时,应贴危险品标签。因此,就有以CMIT/MIT和BIT复合或BIT/MIT取代CMIT/MIT的发展趋势。


    《欧洲抗菌产品导则》(European Biocidal Productts Directive)要求对抗菌产品进行风险评估,而不是危险评估。危险评估仅根据作用和用量以求得毒性数据。风险评估包括危险评估和暴露分析,即在环境中,抗菌产品与时间相关的浓度分析[28],也就是抗菌产品整个生命周期浓度分析。


    2.5.5.2.无机抗菌剂的发展


    除上面介绍的有机抗菌剂外,还有一类无机抗菌剂,目前也开始在涂料中应用。它抗菌谱广,抗菌期长,毒性低,不产生耐药性,耐热性好。 无机抗菌剂是利用银、铜、锌、钛等金属及其离子的杀菌或抑菌能力制得的一类抗菌剂。最引人注目的是无机金属离子型抗菌防霉剂。人们先后选择沸石、硅灰石、陶瓷、不溶性磷酸盐等与金属离子化学结合力较强的物质作载体,附载银离子制备抗菌剂。


    在涂料工业,常见的无机金属氧化物抗菌剂是纳米ZnO和纳米TiO2。纳米ZnO和纳米TiO2是一类光催化性无机抗菌剂。


    人们早就知道ZnO具有防霉功能,但要防止采用ZnO涂料胶凝化问题[30,31]。ZnO粉末具有一定的抗菌性,但抗菌性能较弱,很少单独用做抗菌剂。四针ZnO晶须和纳米ZnO复合具有良好的抗菌性,可以用做抗菌剂。其最小抑菌浓度(MIC)为150-300mg/kg,其LD50大于10000mg/kg,实属无毒级产品。


    纳米TiO2光催化性无机抗菌剂一般采用锐钛型TiO2。它具有良好的抗菌的作用。


    (安徽大学、华南理工大学、巴斯夫、帝斯曼、陶氏、毕克、赢创、昕特玛、锐聚、吉力、联固、仕全兴等介绍水性聚氨酯、水性丙烯酸、水性环氧、水性UV等水性全系列解决方案,详情:最新进展:第二届水性树脂暨涂料论坛已报名30+涂料厂,120+代表


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