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涂料科普丨二丙二醇丁醚(DPnB)在涂料中的应用简介

一、术语和定义

丙二醇丁醚(DPnB)是一种有机物,化学式为C10H22O3,是无色、透明、低挥发性的液体,溶于水,主要用作印刷油墨、磁漆的溶剂,也用作切削油、工作油洗涤用溶剂。

二、DPnB产品特性

1. 化学稳定性强

DPnB分子结构稳定,能够耐受酸碱腐蚀,在储存过程中也不易发生变质,为工业生产的连贯性提供了有力保障,显著降低了生产中断的风险。

2. 低毒低挥发

相较于传统有机溶剂,DPnB的毒性较低,对操作人员和使用者的健康威胁较小;其挥发性较弱,向大气排放的有害气体量少,符合当下严格的环保要求,有助于企业降低环境污染风险。

3. 溶解性能优异

DPnB可有效溶解多种树脂,包括丙烯酸苯乙烯丙烯酸、多乙酸乙烯酯、聚氨酯、环氧树脂等。凭借其独特的分子结构,展现出卓越的溶解能力。

4. 低水溶性

DPnB的低水溶性,使其在水性体系中作为溶剂时,能够提供良好的相容性和稳定性,确保水性产品的性能不受水溶性溶剂的影响。

5. 高沸点

其沸点范围为222~232 ℃,在高温固化涂料中,能够稳定存在,避免因溶剂过早挥发导致的产品损失与缺陷,保障产品质量的稳定性。

6. 优异的表面活性

DPnB具有一定的表面活性,可兼具乳化剂、分散剂和润滑剂的功能,可提高涂料的流平性能。

三、DPnB应用于涂料的优势

1. 优良的成膜性能,提升漆膜质量

①DPnB在干燥中后期持续发挥作用,促进更彻底的聚结,尤其对于高Tg(玻璃化转变温度)的乳液或低温施工条件下,能显著改善成膜性,减少开裂风险。

②DPnB能增强附着力、增加断裂伸长率和耐擦洗性。在水性聚氨酯工业涂料中,3%~8%的用量可增加漆膜硬度,同时保持柔韧性。

③DPnB能增强树脂分子间作用力,可提高漆膜硬度、耐磨性。

④DPnB还能改善树脂与颜填料的相容性,增强耐候性。其疏水丁基链低水溶性特性还能有效阻挡水分渗透。

2. 提升体系稳定性与工艺适配性

①黏度与抗流挂性:DPnB配合中和剂可显著提高涂料黏度,在多溶剂体系中替代传统增稠剂,防止开稀喷涂时流挂和发花。

②表面质量精细化控制:DPnB由于挥发较慢,能更长时间地保留在湿膜中。这提供了更长的开放时间,使漆膜有充足的时间流平、释放气泡,减少生产和施工中的泡沫残留,从而改善涂料的消泡性。同时,由于DPnB的低表面张力(28.4 dyn/cm)可降低表面张力,能有效消除缩孔、橘皮等表面缺陷。

3. 广泛的树脂兼容性

多树脂体系适配:DPnB对丙烯酸、聚氨酯、环氧树脂等均有良好溶解性。在工业涂料中,与PMA(丙二醇甲醚醋酸酯)复配可解决浮白问题,用量5%~10%即可优化流平性。

4. 环保合规与低毒性

①超低VOC排放:DPnB的VOC含量通常小于5 g/L,远低于GB 30981.2-2025《工业涂料有害物质限量》中水性工业漆150 g/L的限值。其分子结构中不含系物、游离甲醛等有害物质,符合欧盟REACH法规和美国FDA食品接触级认证。

②生物安全性突出:DPnB的急性毒性(LD50 > 5000 mg/kg,大鼠经口)和皮肤刺激性均符合OSHA职业接触限值,在开放式喷涂环境中无需特殊防护。其生物降解率通过OECD 301A认证,对水生生物毒性极低(EC50 > 1000 mg/L)。

③法规适应的前瞻性:面对2026年即将实施的GB 30981.2-2025新增SVOC(半挥发性有机物)限值,DPnB因其沸点(230 ℃)低于SVOC定义范围(240~400 ℃),可直接满足法规要求,避免企业二次配方调整成本。

四、DPnB的主要局限性

1. 干燥速度偏慢、潜在的溶剂残留风险

①表干时间延长:DPnB沸点高达222~232 ℃,挥发速率仅为水的0.1倍,导致漆膜表干时间显著增加。在水性氨基烤漆中,单独使用DPnB时表干时间比PM(丙二醇甲醚)延长2~3倍,需通过复配BCS(乙二醇丁醚)等快干溶剂调节干燥梯度。

②高温下的溶剂残留:在50 ℃以上烘烤条件下,DPnB可能部分残留在漆膜中,影响硬度和耐水性。例如在汽车涂料中,若DPnB用量超过8%,经150 ℃烘烤后耐水性测试可能出现起泡现象。

2. 乳液兼容性与稳定性挑战

破乳风险:DPnB亲水性较差(水中溶解度约1.5%),直接添加到部分乳液(如纯丙乳液)中可能导致絮凝或胶粒。

3. 溶胀与胶化问题

对于高Tg乳液,过量DPnB(>10%)可能引发溶胀,导致后期胶化。

4. 法规与应用场景限制

特定行业禁用风险:尽管DPnB毒性较低,但在某些高敏感领域(如医疗器材涂料)仍被限制使用。例如,欧盟REACH法规将其列为“关注物质”(SVHC),要求在医疗器械中用量≤0.1%。

5. 施工环境要求严格

在通风不良的密闭空间施工时,DPnB挥发缓慢可能导致工人吸入风险增加。

总体而言,二丙二醇丁醚(DPnB)凭借其在成膜性能、环保合规、施工工艺等方面的综合优势,已成为水性涂料升级的核心驱动力。随着全球环保法规趋严和技术创新加速,DPnB将在高性能工业涂料、绿色建筑涂料等领域持续扩大应用,推动涂料行业向“零碳、高效、安全”方向发展。


来源:涂料工业


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