水性建筑涂料的助成膜劑醇酯-12

　   助成膜劑簡稱成膜劑, 亦稱膠體凝結(jié)劑、軟化劑或流平劑。在以合成樹脂乳液為主要成膜物質(zhì)的水性建筑涂料中, 成膜劑是不可缺少的重要助劑。選擇安全、高效的成膜劑是控制有毒物質(zhì)含量和有機(jī)物散發(fā)總量(TVOC) , 保證水性建筑涂料健康發(fā)展的有效措施。水性建筑涂料選擇成膜劑的依據(jù)應(yīng)體現(xiàn)《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求》(HJBZ004- 94) 的基本精神, 主要側(cè)重: (1) 具有較高的技術(shù)性能和穩(wěn)定的品質(zhì); (2) 控制甲醛、鹵化物和芳香烴類碳?xì)浠�合物亦同時考慮對TVOC 的影響; (3) 具有較大的市場占有率和穩(wěn)定可靠的供應(yīng)能力。我國水性建筑涂料(亦稱乳膠漆) 經(jīng)過近20 年的發(fā)展, 已具備了相當(dāng)?shù)囊?guī)模和基礎(chǔ), 但就整體而言尚不盡人意, 特別是產(chǎn)品技術(shù)水平和檔次與國外比較存在著較大差距。例如以聚乙烯醇和聚醋酸乙烯乳液為主要成膜物質(zhì)的106、803 類低檔涂料所占比例高達(dá)涂料總量的70%～ 75% , 其所用成膜劑主要有毒性較大的乙二醇單乙醚(ECS)、乙二醇單丁醚(BCS)、二乙二醇和芳烴類助劑苯甲醇等, 以上助劑不僅性能差, 而且用量大, 成本高, 在一定程度上影響了水性建筑涂料的發(fā)展。

       80 年代中期, 中國新型建材公司從美國聯(lián)合碳化物公司、日本高壓瓦斯和鈴鹿涂料株式會社分段優(yōu)化引進(jìn)具有當(dāng)時國際先進(jìn)水平的蘇州新型建筑涂料廠萬噸丙烯酸酯新型建筑涂料項目, 不僅引進(jìn)了先進(jìn)的水性建筑涂料制造技術(shù)和生產(chǎn)裝備, 還隨原料進(jìn)口了日本窒素株式會社高品質(zhì)的成膜劑CS-12。90 年代初, 美國伊士曼公司推出了高效、安全的Texano l酯醇并占有很大的中國市場份額。為實現(xiàn)進(jìn)口原料國產(chǎn)化, 化工部吉化公司進(jìn)行了相應(yīng)的研制, 在短短幾年內(nèi)完成了科研開發(fā)并在湖北建成了5000 t/a 規(guī)模的生產(chǎn)基地。國際先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品的加入, 提高了水性建筑涂料產(chǎn)品的整體技術(shù)水準(zhǔn)及相關(guān)配套原材料工業(yè)的科技進(jìn)步, 使中國水性建筑涂料的發(fā)展出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

Texano l 酯醇系伊士曼公司的商品牌號, 化學(xué)名應(yīng)為2, 2, 4-三甲基-1, 3-戊二醇單異丁酸酯。CS-12為日本窒素株式會社的商品名稱, 而吉化公司的商品名則為醇酯-12, 亦稱十二碳醇酯(以下簡稱醇酯-12) , 是適合于水性建筑涂料使用的典型成膜劑(參見表1)。所謂成膜劑就是在水性建筑涂料中適量添加后, 可降低乳液的玻璃化溫度(Tg) , 軟化乳液中的均聚及其共聚物顆粒表面的硬度, 從而降低最低成膜溫度(M FFT ) , 以便更好的凝結(jié)成膜, 待涂膜形成后成膜劑逐漸揮發(fā), 重新恢復(fù)初始Tg。所以成膜劑又可稱為臨時增塑劑。與其他成膜劑相比, 醇酯-12 具有適用于水性建筑涂料的典型特點。

       (1) 適用范圍廣。可廣泛適用于醋酸乙烯酯均聚及其共聚乳液、丙烯酸酯均聚及其共聚乳液、醋酸乙烯/丙烯酸酯共聚乳液、苯乙烯(SM )/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(MMA )/甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA ) 多元共聚乳液等多種涂料系統(tǒng), 還可用作水基油墨的成膜劑。
       (2) 成膜性能好。適量添加有助于乳液中均聚及其共聚物顆粒凝結(jié)成透明、柔軟、完整的乳膠膜, 從而提高涂料的附著力、平整度、光亮度、展色性、耐候性、耐洗刷性和臨界顏料體積濃度(CPVC) 等整體性能。
       (3) 安全性好。醇酯-12 本身無毒, 所含有害成分異丁醛的殘余量甚微, 所以在使用和貯運過程中的安全性是顯而易見的, 即使長期接觸對人體健康亦無不良影響(見表2)。

       醇酯-12 還具有優(yōu)良的水不溶性、水解穩(wěn)定性、較低于水的揮發(fā)速度和凝固點, 因而能更好地與聚合物顆粒充分接觸, 有助于溶脹顆粒形成質(zhì)量較好的連續(xù)膜。其較高的成膜功效與乙二醇醚類等水溶性成膜劑相比可明顯減少用量, 降低成本和VOC。而較低的凝固點可使終端產(chǎn)品在低溫條件下保持良好的凍融貯存穩(wěn)定性和惡劣條件下(如高濕、低溫) 的施工性(見表3)。

       在一般情況下, 醇酯-12 的添加量大約是所需乳液總固含量的10% , 同時應(yīng)根據(jù)Tg 與氣溫的高低作適當(dāng)調(diào)整。如參照涂料典型配比測算, 內(nèi)墻涂料的平均添加量約為涂料總量的0. 6% , 最高添加量< 1%;外墻涂料的平均添加量約為2. 2% , 最高添加量<3. 4%。按最高添加量估算, 內(nèi)墻涂料中異丁醛溶液殘余量應(yīng)< 0. 0015‰; 外墻涂料中異丁醛溶液殘余量應(yīng)< 0. 0035‰。醇酯-12 由于成膜性能明顯提高, 減少了用量, 不僅可節(jié)約原料成本, 而且降低了VOC。同樣以最高添加量估算, 內(nèi)墻涂料由此產(chǎn)生的VOC 應(yīng)< 10 g/L 而外墻涂料的VOC 則應(yīng)< 34 g/L 。以上兩項環(huán)境安全指標(biāo)均低于有關(guān)標(biāo)準(zhǔn), 所以選擇醇酯-12作為我國水性建筑涂料的主要成膜劑, 無論從技術(shù)性能, 還是以環(huán)境安全作比較都是可取的。

       我國醇酯-12 的生產(chǎn)已達(dá)到了一定的規(guī)模, 品質(zhì)也有很大的提高, 特別是吉化集團(tuán)(湖北) 新華化學(xué)公司的醇酯-12 XH6 系列產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模已處于國內(nèi)領(lǐng)先地位, 其主要技術(shù)指標(biāo)和總?cè)�殘量已接近美國伊士曼公司的Texano l 酯醇�？苫�本滿足我國水性建筑涂料發(fā)展需要。