材料科学

一种新型高性能水性涂料凝聚剂

作者:玛丽娜·C·帕萨雷利、朱利安·P·桑托斯、纳塔利亚·F·保拉、罗布森·A·帕加尼、拉斐尔·A·卡尔达托、拉奎尔·达席尔瓦和西尔马·B·巴里奥斯

Oxiteno的专家解释了他们新型低VOC、高性能水性涂料凝聚剂背后的科学原理&N

Oxiteno的专家解释了他们新型低VOC、高性能水性涂料凝聚剂背后的科学原理。
水性涂料技术与市场需求
水性涂料已用于装饰行业多年。在这项技术中,聚合物相称为乳胶,由分散在水中的高分子量聚合物颗粒组成,并由丙烯酸和乙烯基单体乳液聚合获得的表面活性剂稳定。
在油漆干燥过程中,这些乳胶粒子需要聚结并形成均匀的膜,需要使用聚结剂。目前,对聚结剂的需求日益增长,这些聚结剂被认为是低VOC(挥发性有机化合物),并且还可以提供高性能特性,如抗灰尘吸附、减少堵塞和低浸出。为了表达这一承诺,Oxiteno公司开发了聚结ULTRAFILM 5000,旨在满足这些市场需求,因为它与乳胶聚合物具有高度的相互作用。
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聚结剂是如何工作的
要了解Ultrafilm 5000如何在涂料中执行,有必要了解乳胶成膜的基础。这种机构通过水蒸发和聚合物颗粒的聚结的发生,这可以在三个阶段中描述(图1)。
  • 第1阶段:蒸发水和聚合物颗粒的包装。
  • 第2阶段:蒸发水和颗粒的变形,形成透明和脆性薄膜。
  • 第3阶段:聚合物链从一个粒子聚合或相互扩散到另一个粒子,促进形成具有高机械强度的连续、均匀的膜。只有当聚合物的玻璃化转变温度(Tg)低于室温时,才会发生聚结。
含有Tg低于室温的聚合物的涂料可能会形成薄膜,但它们的硬度可能低于所需的硬度,使其具有粘性,有利于堵塞和灰尘积聚。因此,为了满足装饰涂料所需的硬度,通常使用Tg高于室温的聚合物,在这种情况下,需要使用凝聚剂。
在薄膜形成期间,结束必须促进乳胶颗粒的TG减少,使它们合并。然后,结束必须从系统中蒸发,至少部分地,促进Tg和硬度的增加,产生干燥,均匀的高机械性膜。聚结剂需要与待塑化的聚合物相的溶解度参数与聚合物相的溶解度参数相容,并且不能使聚合物颗粒,颜料和填料中存在的聚合物颗粒,颜料和填料变得稳定。
新型聚结剂的优点
在满足环境要求的同时,增加沸点减少了膨胀波动。另一方面,通过蒸发更慢,已知这些聚结剂可以使涂料或聚合物膜保持永久增塑和低硬度。这种涂料膜或聚合物膜硬度的永久性降低显着提高它们的粘性,倾向于涂漆表面和污垢在涂漆表面上的粘附性之间的粘附性,降低了它们对阻塞和污垢拾取的抗性。这两个不需要的事件降低了涂料的性能和耐用性,证明了对低VOC聚结剂的需求,能够产生高封闭和污垢拾取性的涂料,这可以通过Oxiteno的新型聚会,超自联5000获得。
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Ultrafilm 5000设计用于最大化聚合聚合物相互作用,并减少在不同温度下形成胶乳膜的聚结浓度高达50%,从市场聚结剂中可以看出,通过AFM显微镜和硬度的结果。新的结束能够提供卓越的性能并满足环境要求。

结果一目了然

超紫外5000的物理化学特性提出在表1中。
苯乙烯 - 丙烯酸胶乳薄膜的AFM(原子力显微镜)显微照片还证明,超微线5000比竞争对手1(2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯)更有效地产生聚结和水平乳胶膜(图2)。
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纯苯乙烯-丙烯酸乳液的显微照片(图2a)显示粒子被填充和变形,并且膜中的最大高度差为18 nm。在含有4%竞争对手1的苯丙乳液中(图2b),仍然可以观察到颗粒边界,表明颗粒未完全聚结。薄膜中的最大高度差为12 nm。在含有ULTRAFILM 5000(图2c)的乳胶中,粒子完全聚结,薄膜非常光滑、平整,最大高度差为3 nm。

硬度发展数据表明,使用ULTRAFILM 5000配制的涂料比使用竞争对手2(2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯)配制的涂料具有更高的硬度,尽管两种聚结剂的沸点都在280左右O.C.干燥7天后,用超超空间5000配制的涂料具有类似于用竞争对手1沸腾于254的涂料配制的涂料O.C(图3)。

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ULTRAFILM 5000配方油墨的优异硬度演变是ULTRAFILM 5000与市场上沸点大于280的凝聚剂的不同之处O.C,允许它用于制定低VOC室内和外部涂料。

最后考虑
AFM结果显示,ULTRAFILM 5000结合了技术和环境性能,具有较高的塑化效率,并产生比市场上更多的聚结和平整乳胶膜。ULTRAFILM 5000配方涂料表现出优异的抗浸出性和硬度变化,适用于室内和室外使用。
参考
  1. 吉尔伯特·贾。2016年水上研讨会。
  2. 巴拉斯SB。手动descomplicado de tecnologia de tintas,Blucher,圣保罗,2017年。
  3. GS-11-绿色海洋™ 《涂料和涂料环境标准》,Edição 2.12013年7月12日。
  4. 朱韦德等,《聚合物科学杂志》B部分1995年; 33:1123-33。
作者:
Marina C. Passarelli,Juliane P. Santos,NatáliaF.Paula,Robson A. Pagani,Rafael A. Caldato,Raquel da Silva和Silmar B. Oxiteno,9801湾区Blvd,Pasadena,帕萨迪纳,帕萨迪纳,TX 77507,TX 77507,USA

ULTRAFILM 5000是Oxiteno的注册商标。