成膜助劑在VOC限制趨嚴(yán)條件下的發(fā)展趨勢(shì)

中國(guó)新型涂料網(wǎng)訊：
0 前言

        生產(chǎn)具有優(yōu)良使用性能的建筑乳膠漆，要求乳液具有盡可能高的玻璃化溫度，但涂裝時(shí)，人們又要求乳膠漆具有盡可能低的最低成膜溫度，以便在較低環(huán)境溫度下也能涂裝成膜。于是就有了成膜助劑，調(diào)節(jié)這對(duì)矛盾的調(diào)和劑。在建筑乳膠漆中，常用的成膜助劑有Texanol、醇酯12、Lusolvan FBH、Coasol、DBE-IB、DPnB、DOWANOLPPh等，而Texanol常被作為標(biāo)桿。在我國(guó)大多數(shù)企業(yè)使用Texanol和醇酯12。

        盡管成膜助劑對(duì)乳膠漆的成膜有很大促進(jìn)作用，但成膜助劑是有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境有負(fù)面影響。隨著環(huán)境污染加劇和人們環(huán)保意識(shí)提高，法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其限制越來(lái)越嚴(yán)。在此條件下，成膜助劑具有以下一些發(fā)展趨勢(shì)。

        法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求使成膜助劑向高沸點(diǎn)發(fā)展。

        法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)VOC的限制越來(lái)越嚴(yán)。但是否符合法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求是通過(guò)規(guī)定測(cè)試方法的測(cè)試結(jié)果來(lái)衡量的。即使同一種涂料，不同的測(cè)試方法會(huì)得到不同的結(jié)果，有的甚至相差很大。

        我國(guó)建筑墻面涂料目前有3個(gè)關(guān)于VOC要求標(biāo)準(zhǔn)，分別是GB 18582—2008《室內(nèi)裝飾裝修材料 內(nèi)墻涂料有害物質(zhì)限量》、GB 24408—2009《建筑用外墻涂料中有害物質(zhì)限量》和HJ 2537—2014《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 水性涂料》。其中，GB 18582—2008和GB 24408—2009是強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，HJ 2537—2014是推薦標(biāo)準(zhǔn)。它們對(duì)VOC的定義都采用在101.3 kPa標(biāo)準(zhǔn)壓力下，任何初沸點(diǎn)低于或等于250 ℃的有機(jī)化合物。它們具體要求如表1所示。

建筑墻面涂料3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于VOC的要求

        從表1可以清楚看出，VOC限制不斷趨嚴(yán)。我國(guó)對(duì)涂料揮發(fā)性有機(jī)化合物VOC的測(cè)定方法也有3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，分別適用于VOC含量不同的涂料測(cè)試，如表2。

涂料VOC測(cè)試方法

        HJ 2537—2014《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 水性涂料》規(guī)定，揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)檢測(cè)按照GB/T23986—2009規(guī)定的方法進(jìn)行。GB/T 23986—2009規(guī)定，應(yīng)使用一種純度已知，其沸點(diǎn)在限定值附近±3℃的標(biāo)記物。示例：如果沸點(diǎn)限定值為250 ℃，沸點(diǎn)為252.6 ℃的十四烷可作為非極性樣品體系的標(biāo)記物，沸點(diǎn)為251 ℃的己二酸二乙酯可作為極性樣品體系的標(biāo)記物。

        GB 18582—2008《室內(nèi)裝飾裝修材料 內(nèi)墻涂料有害物質(zhì)限量》在GB/T 23986—2009之前發(fā)布，GB24408—2009《建筑用外墻涂料中有害物質(zhì)限量》和GB/T 23986—2009同年發(fā)布。因?yàn)橹贫℅B 18582—2008和GB 24408—2009時(shí)還沒(méi)有GB/T 23986—2009，所以這2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定按各自的附錄測(cè)試方法測(cè)試VOC。其附錄規(guī)定的水性涂料VOC測(cè)試方法基本與GB/T 23986—2009相同。

        因?yàn)榘逊悬c(diǎn)等于或低于250 ℃的有機(jī)化合物定義為VOC，沸點(diǎn)超過(guò)250 ℃的那些物質(zhì)不歸入VOC的范疇，這就促使成膜助劑向高沸點(diǎn)發(fā)展，以規(guī)避VOC的限制。高沸點(diǎn)成膜助劑如表3所示，其性能如表4。

高沸點(diǎn)成膜助劑

成膜助劑的性能參數(shù)

       在涂料配方中加入高沸點(diǎn)成膜助劑，能促進(jìn)涂料成膜，根據(jù)我國(guó)目前的測(cè)試方法又不計(jì)入VOC，從而既能較好地達(dá)到涂料的性能要求，同時(shí)又滿足VOC限制趨嚴(yán)的要求，甚至還能生產(chǎn)零VOC涂料。高沸點(diǎn)、低蒸氣壓的成膜助劑揮發(fā)速率比較低，在涂膜中保留時(shí)間比較長(zhǎng)，對(duì)涂膜的硬度和耐沾污性會(huì)有一定的負(fù)面影響。

       成膜助劑的多功能化是其另一發(fā)展趨勢(shì)，如非離子成膜表面活性劑，不僅能降低表面張力、低泡，而且還能降低涂料的最低成膜溫度，同時(shí)也能符合VOC限制要求。其實(shí)，這也是非離子表面活性劑的多功能化。這類產(chǎn)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成膜助劑為基準(zhǔn)，比較高低分子量仲醇聚氧乙烯醚(secondary alcoholethoxylates)表面活性劑對(duì)不同乳液降低最低成膜溫度的作用，結(jié)果如圖1所示。

仲醇聚氧乙烯醚表面活性劑和Texanol降低最低成膜溫度比較

        氣味雖沒(méi)有寫(xiě)入標(biāo)準(zhǔn)要求，但降低涂料氣味是用戶對(duì)涂料生產(chǎn)企業(yè)的要求之一，氣味也屬于環(huán)境友好的范疇。因此涂料生產(chǎn)企業(yè)也要求成膜助劑盡量低氣味，或無(wú)氣味，降低氣味自然也是成膜助劑發(fā)展方向之一。

       一般來(lái)說(shuō)，多組分成膜助劑性能比單組分成膜助劑能較好地達(dá)到平衡。可以看出，成膜助劑還有向多組分化發(fā)展的趨勢(shì)。

       在環(huán)境友好要求越來(lái)越高的條件下，低毒、安全和生物降解性也是成膜助劑發(fā)展趨勢(shì)之一。

        從以上分析可以看出，成膜助劑發(fā)展受法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)影響最大，其發(fā)展方向應(yīng)該是配制的涂料符合相關(guān)性能和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求的高性價(jià)比的成膜助劑，最好是不使用成膜助劑的零VOC涂料。