净味低VOC建筑内墙涂料配方设计用绿色原材料优化思路

四川威尔伯化工有限公司 张高锋

摘要:中国涂料行业趋势与政策全面驱动,加强对环境大力度治理,特别是针对涂料VOC的排放控制要求,引导出VOC对人体及大气环境的影响,同时政府在整治上所引用的标准与法规,全面优化低VOC建筑涂料产品体系已成为涂料企业的责任与义务。而优化环保型涂料研制中,高沸点成膜助剂的合理使用已在配方中至关重要,整体优化配方设计思路,通过严格的测试估计,验证相关绿色材料在低VOC建筑涂料所起到的真正作用,全面进行重点项目评估,得出绿色材料合理使用,来满足现在净味低VOC内墙涂料所需。

关键词:低VOC、内墙涂料、聚合物、绿色助剂、性能。

前   言

建筑涂料的是否环保、是否达到国家相对应的绿色环保标准、开罐气味的轻微?得取决于原材料的选择上,而选择原材料方面则在下面几点全面考虑与选择。理论与实践合理搭配,才能研制出符合新国家标准颁发的新十环、绿色新型环保涂料所需要求——统称为现老百姓对涂料要达到的“需求” 。建筑涂料将向着环保型不含烷基酚醚原材料、不含甲醛、不含重金属、不含丁醚类特低VOC、低气味方向发展。

本文中笔者重点介绍了低VOC环保建筑内墙涂料配方优化思路,尤其对于助成膜绿色材料,耐冻融绿色材料重点选择,完全符合满足VOC限控范围、低气味、高效等进行优化与评估,同时对当前低VOC环保乳液涂料所选择用的绿色环保助剂等等相关与大家一起沟通、探讨!

一、净味低VOC建筑涂料配方优化主控方向

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从图1中环保配方涂料中VOC种类与来源,见下图2:

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从图2中分析中主体VOC来自三大块,分别成膜助剂、抗冻剂及乳液的残留单体,添加的原因中对乳胶漆的相关性能有影响,当然对VOC受制上有影响,如何来优化配方与合理选择上,得要进行相关材料的正确选择。

二、净味低VOC环保内墙建筑涂料列举配方分析

配方分析如图3

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按上述参考配方进行制作样漆,整体配方中VOC量符合新十环标准(≦10g/L,配方整体VOC含量控制在8-10g之间,符合低VOC涂料配方设计),材料的选择上推荐见下:

1、几个关键性的原材料当中,放在首位的是乳液,VOC净味乳液可选用具有较低的最低成膜温度(MFFT)、VOC含量低、不含APEO,优异的耐擦洗性能,并且采用先进的净味技术,使得涂料无毒、环保。选择时应对其的防冻融性、净味处理技术上加以把控(如巴斯夫净味系列乳液、陶氏净味系列乳液、巴德富净味系列乳液、万华净味系列乳液、罗斯夫净味系列乳液、恒和净味系列乳液、日出净味系列乳液等等都是很好的选择)

2、加入WEB-特殊助剂来降低水的冰点从而增加暴露在冰冻寒冷条件下的配方稳定性,以及减缓成膜过程中水的蒸发,最终涂层更加坚久耐用等。使用挥发性成膜助剂来暂时降低乳液中相对分子量高的聚合物的玻璃化转变温度,从而能在较低温度下充分成膜,并能获得高硬度、高性能的最终涂层。成膜助剂与防冻剂的选择上,目前成膜助剂选择均以DN-12醇酯十二为主(实测初沸点接近250℃,未真正全面沸点高于250度,部分计于VOC排放范畴内,选择高沸点的成膜助剂270℃以上,)。抗冻剂选择上大都选用EG,但这类材料列入VOC排放对象,可选用零VOC类冻融稳定剂,四川威尔伯有此类特殊活性剂,属于零VOC产品,使用量少,能有效提高体系的冻融稳定性,能安全达到新内墙国标GB/T9756-2018中的抗冻融稳定性。

3、云母粉因其具有独特二维片状构造、紫外屏蔽功能性、化学惰性同时具有粘土矿物的特性。粒径小,粒度分布窄,没有沉淀分层现象,使涂料的悬浮性大大提高,保障涂料色相纯正,着色力强,遮盖力提高,可提高涂料的分散性及细度指标,对涂料的外观、光泽度、丰满度、硬度都有良好的效果。

4、钛白粉是涂料中常用的最理想的白色颜料,它对可见光具有很高的反射能力和很低的吸收能力,并且有很好的明亮度,采用金红石型.

5、重钙粉即重质碳酸钙,用于涂料能使涂料不沉降、易分散、光泽好,可采用800目或1000目。

6、分散剂可采用特殊性聚羧酸钠盐,具有分散作用,能够降低研磨料粘度、改善涂料的储存稳定性、增加光泽和流平性。选择分散剂是VOC趋于零的净味分散剂,并且分散效率高,提高足够的离子间的电荷斥力及空间位阻,能彻底解决分层和结块的问题.

7、润湿剂能够降低成品表面张力,使颜填料更加容易润湿分散。选用乙氧基化类的润湿剂,该润湿剂具有零VOC和不含APEO等特点,并且与体系的相容稳定高。

8、消泡剂可防止涂料在使用过程中产生泡沫,避免涂膜干燥中泡沫破灭产生针孔、缩孔等弊病,威尔伯特制消泡剂选用甘油三酸酯、醇醚及乳化剂混合物类成份。该消泡剂具有零VOC和净味等特点,并且与本配方的相容性好,不容易出现缩孔现象,而且消泡效率高。

9、增稠剂可提高分散物料的粘度而利于分散,防止颜填料沉底结块,提高涂料稳定性。采用纤维素类增稠剂和聚氨酯类增稠剂,纤维素类增稠剂可选用羟乙基纤维素类增稠剂,与体系相容稳定性好,贮存后粘度稳定;聚氨酯类增稠剂为疏水改性非离子缔合型增稠剂,该增稠剂为环保型、低气味、不含APEO和VOC,可以为体系提供较好的流平性和贮存稳定性

10、防腐剂采用1.2-并异噻唑啉-3-酮(BIT)防腐剂,可杀菌防腐,不释放甲醛、不挥发、稳定性好,该防腐剂是 一款零VOC广谱杀菌防腐添加剂,对于配方体系的PH和温度的要求都十分宽泛,完全由水性组分组成的这类杀菌剂是一款真正意义上不含甲醛的防腐杀菌助剂防霉剂采用IPBC(氨基甲酸-3-碘-2-丙炔丁酯)类防霉剂,IPBC是一种含碘抗微生物化合物,是一种有效的防霉和防藻化学助剂并有很好的环境和毒理报告描述,是全世界用于涂料防护的最重要工业杀菌剂之一,该防霉剂具有零VOC、低毒、无皮肤敏感性、高化学稳定性和系统相容性

以上原材料选择过程中,四川威尔伯化工有限公司全部可以给予提供与技术探讨,为确保产品环保净味保驾护航,同时欢迎来公司进行选择与评估测试最终性价比。

三、VOC的控制与涂料性能间的平衡(图4)

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从图4中进行分析,低VOC涂料配方中本身在材料的选择上,目前还有所限制,所提供较理想的材料不多,且在涂料性能上还有所影响,从左边上五个项进行全面性能考虑与调整方向,从初期耐洗擦性进行同比提升,特别是针对高PVC涂料中,按国标进行产品型检查,关键的就是初期耐擦洗对比。其次就是开放时间、流平、抗脱粉性、消泡及成本等做整体低VOC环保涂料性能最大化。

四、低VOC涂料产品质量评估方法与技巧(图5)

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评估产品性能质量优劣,从图5列表上6个方面进行评估,得出最终结果,在配方性能设计上,所设计的质量与评估结果达成一致,当有质量性能达到设计要求,则要进行配方上调整与合适材料的调整。

五、低VOC涂料未来发展思考

1.   随着VOC控制技术的不断发展,低VOC建筑涂料产品中的VOC含量已经远远低于现行的国标及环境标示产品技术指标要求。 “低VOC”,“不含VOC”,“趋零VOC”等产品环保宣传卖点已经在市场上司空见惯,何谓“低VOC”,”不含VOC“…….,我们很难给消费者一个权威的解释。

2.   涂料中“低VOC”的规范,一方面需要一套测试方法能精确测试较低VOC含量的产品。另一方面需要能准确定义涂料中“低VOC”、”不含VOC”、“零VOC”等字样,能有相应的评判标准。这些都要相关行业标准的推进来进行规范。

3.   建筑涂料产品发展更应该偏向于性能还是环保?整体而言,相对于溶剂型涂料、水性木器及工业漆,建筑涂料的VOC已经控制在一个相对较低的水平。涂料的发展更重要的是围绕环保、装饰、性能、成本,将VOC等环保指标控制在一个合理的范围内,更多的关注产品的性能提升、赋予更多的功能性、提升产品的性价比及竞争力

4.   建筑涂料中的VOC贡献相对于整个环境污染治理已经是微乎其微。然而整个涂料及其涂装对VOC的贡献占到了VOC人为排放总量的10~15%。我们需要协调发展,促进整个涂料行业的挥发性有机化合物污染防治工作,制定相关行业挥发性有机化合物排放标准、清洁生产评价指标体系和环境工程技术规范,同时对建材相关的家具、板材、胶黏剂等建立环境标示产品标准,实施相应的产品销售准入制度。

六、未来中国涂料整体发展与趋势

2018年在“新常态”、“新环保法”等环境政策驱动下,低VOC排放涂料是全球性趋势,鼓励低VOC技术的发展、环保型涂料企业,将是中国涂料产业的发展方向。而中国涂料行业“十三五”规划更将促进环境友好型涂料的推进工作,而低VOC涂料发展更是重中之重。随着中国环保局对并且VOC定义的全面制定,选择与应用上绿色环保原料更高要求。

2019年里,涂料、颜料行业经历了历史上极为严峻考验的一年,环保法规要求越加严格,严格规范了企业的生产及经营行为,环保设施和安全生产的投入继续增长,上游原材料涨价迅猛,进一步加大了涂料企业的生存压力,让更多的企业认识到了以环保促转型、以绿色谋发展是企业未来的必由之路!!

七、结论:

本文对现在研制低VOC涂料配方中,合理选择出高效的绿色环保材料,进行全面的分析与合理应用,在测试评估方式方法中,结合现内墙建筑涂料环保方向进行重点推荐,特别是2017年发布的新型绿色环保涂料标志后,对挥发有机物、甲醛、重金属再次限量后,对合理选用高效绿色环保材料的推荐与实际的实践应用起到极重要的引导与方向。

2019年9月9日

项目参与技术人员:张高锋   张旭   陈麟  


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