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作者: Dr. Stephan Krieger  塞拉尼斯乳液公司涂料应用和技术服务中心主任  德国，法兰克福，赫斯特工业园；邮编65926  1. 前言 近年来，由于涂料配方中存在溶剂和增塑剂而造成的挥发性有机化合物释放，已经成为影响涂料业的最为重要的问题。由于各种涂料配方中的溶剂含量范围依然较大，例如，从溶剂型木材着色漆的最高溶剂含量为70％直至根据德国蓝色天使标志要 求的无释放型室内装饰漆的溶剂含量低于0.07％。     由于含成膜助剂的常规水性涂料会造成室内空气质量恶化问题，对此最有效的答案是采用无释放型（零/低VOC）的涂料，即配方中不含溶剂或增塑剂的水基涂料。在斯堪的纳维亚地区和德国，十多年以来无释放型的涂料，通常用醋酸乙烯-乙烯（VAE）乳液生产，已经成为一种主导技术；不仅能为消费者提供极好的室内空气质量，还能保持极好的性能，包括耐擦洗性、遮盖力、可施涂性及着色强度。通过使用核-壳乳液聚合技术，有可能将硬质的VAE聚合物相引入到软膜成型的VAE聚合物相中，这样就形成了一种有极好抗粘连性的VAE乳液。VAE乳液最适合于制造低VOC释放率的半光型和高光型内墙涂料。     2. 内墙涂料     据估计，欧洲生产涂料的45％为水性室内装饰型涂料。内墙装饰涂料最重要的性质之一是耐湿擦洗性能，它表征了漆膜的可擦洗性。在水基涂料中，耐湿擦洗性能与所用粘结剂的硬度直接有关，因此，也与粘结剂所含聚合物的玻璃化温度Tg有关。根据规范EN 13300，内墙涂料被分类为五个耐擦洗等级（参见表1），2级和3级为平光涂料的常用范围，通常含有8-18％聚合物作粘结剂。       （表1、根据法规EN 13300规定的耐湿擦洗性能分级，按照ISO11998标准进行湿擦洗性能测试。）    然而，为了获得良好的漆膜机械性能，聚合物具有高的玻璃化温度Tg 还不够：只有均匀成膜良好的聚合物膜才能获得良好的性能以及高等级的耐擦洗性。 水性涂料在涂料干燥过程中形成均质、无裂纹和刚性漆膜的能力是以其最低成膜温度进行度量的，它取决于粘结剂的最低成膜温度（MFFT）以及涂料中含有的溶剂及增塑剂。     在干燥过程中，乳液从胶体分散体转变成聚合物膜， 只有在最低成膜温度或最低成膜温度以上成膜，才会出现这个成膜过程。如果在最低成膜温度（MFFT）以下干燥，不会形成牢固的漆膜；这种干燥过程形成的膜会充满裂纹，根本不具备机械稳定性。 乳液的最低成膜温度直接与聚合物的玻璃化温度Tg关联。玻璃化温度Tg越高，最低成膜温度（MFFT）就会越高。然而不同聚合物乳液的关联程度会有所变化。例如，通常用于水基内墙涂料的苯乙烯-丙烯酸酯类的聚合物, 它的玻璃化温度Tg和最低成膜温度（MFFT）十分相近。与此相反，其它乳液体系，例如，醋酸乙烯-乙烯（VAE）乳液，可以在远低于其玻璃化温度Tg的温度下成膜。就内墙装饰涂料而言，涂料的最低成膜温度（MFFT）必须低于5°C（参见图1）。 图1：VAE共聚物的水合塑化效应    鉴于常规水性内墙涂料会造成室内空气质量的恶化，在不少欧洲国家中配制无成膜助剂的涂料已经成为盛行的趋势。由于不添加会造成挥发性有机物释放的溶剂和增塑剂，此类涂料就被称为无释放型涂料或低释放型涂料。    由于常规水性内墙涂料中使用的粘结剂具有较高的最低成膜温度（MFFT），这就必须添加溶剂和增塑剂来降低涂料的最低成膜温度（MFFT），这样才能形成漆膜。与此对比，无释放型的涂料由于使用了VAE乳液一类的粘结剂，配方中就不需添加溶剂和增塑剂，这是因为VAE类乳液无需添加成膜助剂就可以在较低的温度下形成性能优良的漆膜。     3. 无释放型内墙装饰涂料     这种趋势受到像德国的蓝色天使之类的全国性认证标志的进一步推动，蓝色天使认证标志授予不得使用各种溶剂和增塑剂，罐内总挥发性有机化合物含量低于700ppm的涂料 (根据DIN ISO 55649标准测定)。图2为一种无释放型内墙装饰涂料的气相色谱图，并与含增塑剂的内墙涂料进行比较。 图2：按照标准DIN ISO 55649 分法进行的样品气相色谱测定图谱    在欧洲，北欧地区和德国是无释放型涂料的最大用户，将近50％内墙装饰涂料的市场份额已经转向使用这种新技术。近年来在欧洲其它国家推介使用无释放型涂料的结果显示释放型涂料的趋势在不断地成长扩大，无释放型涂料有可能成为装饰型涂料中最具有增长潜力的产品类型。 技术    由于成功地开发出“软”乳液，它具有较低的最低成膜温度，不加成膜助剂（最低成膜温度（MFFT）约为0°C）就能形成良好的漆膜，它还具有适当高的玻璃化温度，能提供极好的机械性能，这就使无溶剂和无增塑剂内墙装饰涂料的生产成为可能。    可以用于无释放型涂料的软乳液主要有三种，例如软的苯丙、纯丙或醋酸乙烯－乙烯共聚物（VAE）。但是，与具有相同最低成膜温度（MFFT=0°C）的软的苯丙相比较（参见表3），VAE乳液有相当高的玻璃化温度Tg，这就使采用VAE乳液进行配方的涂料不仅完全可以不使用成膜助剂，而且与采用软苯丙的无释放型涂料相比，还可以提供更优良的性能（例如，耐擦洗性）。     VAE乳液 苯丙乳液 纯丙乳液 MFFT 0°C 0°C 0°C Tg 12-17°C 5-9°C ＜3°C               （表3，MFFT同样为为0°C的VAE乳液和S/A乳液玻璃化温度的比较）     VAE乳液这种独特的性能是由于VAE共聚物具有自增塑性（由于VAE共聚物的存在，在成膜过程中水会软化聚合物），这就是为什么VAE乳液已经成为生产无释放型内墙装饰涂料的欧洲标准。     另一个创新性的进展是应用核-壳技术，该技术在丙烯酸乳液领域已经普遍采用，这样就可以将低的最低成膜温度（MFFT）和高的抗粘着性结合到一起。    塞拉尼斯公司已经将核-壳技术引入VAE乳液。有了该技术就可以将一个硬的VAE聚合物相引入到一个低温成膜软的VAE聚合物相中。与标准的VAE乳液相比较，此类乳液会显示出两个玻璃化温度或者一个较高的平均玻璃化温度（参见图6）。这样就可能增加VAE乳液平均玻璃化温度Tg和最低成膜温度（MFFT）之间温差。 • Celvolit CP 1617 LV /标准的VAE:           Tg: 12°C  MFFT: 0°C • Celvolit CP 1852/核-壳型 VAE:     Tg: 22°C (平均)  MFFT: 3°C 对VAE乳液技术与交联剂体系和稳定剂体系的进一步优化已经几乎弥补了与传统的硬苯丙乳液之间的差距。最近的试验表明：在耐擦洗性能和抗粘着性方面，以VAE乳液为原料的无释放型涂料已经达到了以硬乳液（传统的硬苯丙乳液）为粘结剂的常规涂料相当的高性能，同时，由于不使用成膜助剂还为终端用户改进了室内空气质量（参见图3）。 图3：采用不同乳液技术的内墙涂料的耐擦洗性    VAE乳液中使用合适的保护胶体也能改进应用性质以及涂料的可施涂性，提高涂料的展色性，这是内墙装饰涂料的另一项关键性质。     4. 结论    虽然大多数内墙装饰涂料已经是属于水基涂料，但是，不少硬聚合物乳液配方依然含有会影响施涂房间室内空气质量的溶剂和增塑剂。相反，应用MFFT为0°C的软乳液有可能配制成不含任何溶剂和增塑剂的涂料。这些典型的无释放型涂料，通常以VAE共聚物乳液为原料，能提供极好的室内空气质量，已经优良的性能，包括可洗性、遮盖力、可施涂性、抗粘着性和着色强度。在斯堪的那维亚地区和德国已经确立了此类产品的市场地位，并有显著的迹象证明；在今后数年内，选用无释放型涂料的趋势将迅速地扩展到欧洲的其它国家。在这种氛围之下，鉴于其卓越的特性，VAE共聚物乳液正逐步成为无释放型室内装饰涂料的欧洲标准。 资料来源: hc360慧聪网 中国艺术涂料网“转载文章，请注明：文章来源中国艺术涂料网”