高性能涂料用不含表面活性剂的零VOC醇酸树脂分散体
涂料行业广泛使用醇酸树脂,因为它们具有优异的光泽度、耐腐蚀性和与各种基材的附着力。由于消费者喜好的改变以及VOC法规的规定,涂料行业强制规定要降低涂料的挥发性有机化合物(VOC)含量。在某些情况下,这就需要从溶剂型技术向水性技术转变。
由于含有芳香族基团和亲脂性脂肪酸,醇酸树脂聚合物是不溶于水的疏水性聚合物。已经开发了几种技术来将醇酸树脂加入到水性体系中而得到水性醇酸树脂体系。最近的做法集中在使醇酸树脂能在水中稳定,可以采用分散体技术或乳化工艺。
本文讨论了行业中当前的技术,同时介绍了一种新的不含溶剂或与表面活性剂有关的基团的聚合物。新的聚合物能显著提高耐腐蚀性,同时提供醇酸树脂的典型优点。该树脂可提供近乎零VOC的分散体。
当前技术
许多醇酸树脂提供的优异性能来自于醇酸树脂优异的成膜性能和氧化固化过程。如果将醇酸涂料与丙烯酸乳胶涂料相比较,在涂料施工时,醇酸树脂聚合物的分子量要比胶乳低多。正是这种低分子量赋予醇酸分子流动时需要的流动性,从而获得高的光泽度和优异的附着力。施涂到基材后,醇酸树脂聚合物的分子量由于脂肪酸的氧化反应交联而增加。醇酸树脂的耐腐蚀性是众所周知的,这是由于优异的基材润湿性和随后交联反应的结果。
醇酸树脂聚合物的缺点是它们的VOC含量。传统的溶剂型醇酸树脂聚合物是以聚合溶液提供。因此,该溶液的黏度是分子量的函数。为降低黏度,可以降低分子量,这样就能得到高固含体系。高固含体系的方法可以成功应用于某些应用,但不能满足所有用途的需求,这是由于低分子量聚合物影响涂层的性能。另一种方法是使用不增加VOC的豁免溶剂或水来替代溶剂。由于豁免溶剂价格昂贵、易燃且很多气味重,对于许多涂料,人们感兴趣的是把水作为溶剂使用。由于醇酸树脂是疏水性的,醇酸树脂聚合物必须进行改性才能在极性的水性体系中存在。
这一点和与水一起使用的醇酸树脂的改性不是一个概念;在涂料中使用的第一种与水相溶的醇酸树脂是水可稀释性醇酸树脂。水可稀释性醇酸树脂是在亲水性乙二醇醚溶剂中以70%~75%的固含量配制的。配方设计师用碱中和醇酸树脂的羧基基团,将醇酸树脂聚合物分散在水中。水可稀释性醇酸树脂显示有优良的耐腐蚀性;然而,它们有两个主要缺点:高VOC含量(250~300克/升)和由于差的水解稳定性而导致保质期短。
用于改善醇酸树脂在水中水解稳定性的一种方法是乳化。使用表面活性剂,通过乳化工艺得到的醇酸树脂乳液是不溶于水的醇酸树脂聚合物的一种用表面活性剂稳定的分散体。为了做到这一点,表面活性剂的典型用量是醇酸树脂聚合物质量的5%~10%,这是必要的。这种方法不要求使用有机助溶剂,并已显示能保护醇酸树脂,使其不水解。这种方法的缺点是使用较高含量的可迁移的表面活性剂。表面活性剂可能导致耐....
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