極低VOC的凈味乳膠漆研制

陳紹水

摘要：根據(jù)乳膠漆配制的原理以及VOC的來源合理選擇原材料，通過乳膠漆制作工藝級配出VOC含量極低的凈味乳膠漆，同時在乳膠漆中添加功能性填料使得最終生產(chǎn)出來的凈味乳膠漆不但自身VOC接近于零，同時對環(huán)境中的甲醛，甲苯等有機會揮發(fā)物具備一定的凈化作用。

關(guān)鍵詞：VOC 凈味乳膠漆 原材料 檢測

中圖分類號：TQ630 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

隨著家裝市場的不斷發(fā)展，各種家裝中的問題也隨之接踵而來。尤其是室內(nèi)環(huán)境污染，由于其對人體的危害性，已經(jīng)越來越引起人們的關(guān)注。而引起室內(nèi)環(huán)境污染的源頭--VOC，也漸漸浮出水面。家庭裝飾裝修過程中使用的乳膠漆是室內(nèi)VOC的主要來源之一。VOC是揮發(fā)性有機化合物（volatile organic compounds）的英文縮寫。普通意義上的VOC就是指揮發(fā)性有機物；但是環(huán)保意義上的定義是指活潑的一類揮發(fā)性有機物，即會產(chǎn)生危害的那一類揮發(fā)性有機物。VOC即揮發(fā)性有機化合物，對人體健康有巨大影響。當(dāng)居室中的VOC達到一定濃度時，短時間內(nèi)人們會感到頭痛、惡心、嘔吐、乏力等，嚴(yán)重時會出現(xiàn)抽搐、昏迷，并會傷害到人的肝臟、腎臟、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，造成記憶力減退等嚴(yán)重后果。健康涂料的研究和發(fā)展方向越來越明確，就是尋求VOC不斷降低、直至污染為零的涂料，目前市場上凈味乳膠漆種類繁多，多數(shù)品種都采用控制原材料中VOC含量的辦法達到凈味的目標(biāo)。本課題亦是在此基礎(chǔ)上，突破常規(guī)思路，選用非乳液型的有機無機聚合成膜物質(zhì)配制成了一種VOC≈0的凈味乳膠漆，以滿足市場發(fā)展形勢。

1原材料的選擇

1.1成膜物選擇

成膜物是乳膠漆必不可少的成份，關(guān)系著乳膠漆的光澤、附著力、耐擦洗等相關(guān)物理化學(xué)性能，同時因其在配方體系中占比較大，常規(guī)的乳液作為成膜物質(zhì)也是刺激性氣味和VOC的主要來源。選用乳液作為成膜物質(zhì)還不可避免的要添加成膜助劑和助成膜助劑，改善乳液成膜機理，幫助成膜，成膜后成膜助劑揮發(fā)，不會影響涂膜的特性。但成膜助劑是一種易消失的增塑劑，常用的為醚醇類高聚物的強溶劑，這也是涂料中的VOC來源之一。因此本課題選擇PVA粉末與硅溶膠改性共聚為高硬度、耐水復(fù)合膠液作為成膜物質(zhì)，有效避免了刺激性氣味和VOC的攝入，以便保證凈味乳膠漆極低的VOC含量。

1.2助劑的選擇

1.2.1潤濕分散劑選擇

在我們?nèi)槟z漆生產(chǎn)過程中，潤濕顏料分散是一個很主要的環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到乳膠漆的儲存，施工，外觀以及漆膜的性能等，所以合理地選擇潤濕分散劑就是一個很重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

乳膠漆為了獲得較好的遮蓋力往往需要加入大量的顏料和填料。在水性體系中需要加入潤濕劑和分散劑才可以使顏填料在體積位阻和靜電斥力下分散成穩(wěn)定的懸浮體。但潤濕分散劑的種類多樣，成分復(fù)雜，容易含有較高的VOC，本課題經(jīng)過精心篩選，最終選用無機分散劑搭配有效成份高，VOC含量極低的潤濕劑作為體系的潤濕分散劑，以確保凈味乳膠漆極低的VOC。

1.2.2 pH調(diào)節(jié)劑選擇

乳膠漆的pH對其穩(wěn)定性、抗菌性、增稠難易度等都有影響。因此乳膠漆?？刂茷槠珘A性，這對乳膠漆的生產(chǎn)及性能穩(wěn)定非常重要。日常所用的氨水、有機胺類均含有強烈的刺激性氣味和較高的VOC，因此并不適合本課題的配方設(shè)計。世界衛(wèi)生組織（WHO，1989）對總揮發(fā)性有機化合物（TVOC）的定義為，熔點低于室溫而沸點在50～260℃之間的揮發(fā)性有機化合物的總稱。因此，我們最終選擇比利時產(chǎn)的萬特產(chǎn)品其沸點在300℃，可揮發(fā)VOC含量極低。

1.2.3消泡劑選擇

乳膠漆生產(chǎn)過程中應(yīng)用了較多的表面活性劑，有利于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能，同時也會帶來較多的泡沫最終影響產(chǎn)品的涂膜外觀和性能。消泡劑是通過降低表面張力，抑制泡沫產(chǎn)生或消除已產(chǎn)生泡沫的添加劑，因此在生產(chǎn)過程中我們需要添加適量的消泡劑對乳膠漆進行消泡處理。根據(jù)原材料極低VOC含量的要求我們排除烷烴類、礦物油類選擇水乳型消泡劑，達到了預(yù)期的效果。

1.2.4增稠劑選擇

增稠劑是一種流變助劑，不但能調(diào)節(jié)乳膠漆的粘度還能是涂料具有優(yōu)異的機械及物理化學(xué)穩(wěn)定性。目前常用的有纖維素醚類、聚丙烯酸酯乳液類和締合型增稠劑。因為后兩者均含有未聚合的單體和溶劑，容易含有VOC，因此我們選擇不含VOC的粉末狀纖維素醚作為增稠劑，增稠效果良好，結(jié)果滿意。

1.3顏填料選擇

顏填料是乳膠漆的必要組成成份。本課題設(shè)計的凈味乳膠漆產(chǎn)品依賴添加納米二氧化鈦、改性硅酸鋁達到物理吸附同時光催化分解甲醛、甲苯等有機物的功效。最后為了平衡產(chǎn)品性價比我們添加常規(guī)的滑石粉、高嶺土、二氧化硅等體制填料。這樣使得該款極低VOC凈味乳膠漆具有對環(huán)境中的甲醛，甲苯等有機會揮發(fā)物一定的凈化作用。

2試驗及數(shù)據(jù)

2.1凈味乳膠漆制備

經(jīng)過多組配比試驗，包括成膜物、各種助劑、顏填料等的用量搭配，最終得到最佳配方組合，如下表1：

在常規(guī)反應(yīng)釜中加入水及PVA在無機交聯(lián)劑的條件下攪拌30分鐘制得成膜物質(zhì)，然后加入全部助劑攪拌5分鐘加入全部顏填料研磨至細度達到要求加入增稠劑即可得到極低VOC凈味乳膠漆。

2.2性能檢測

根據(jù)GB/T9756-2009、GB/T18582-2008檢測該凈味乳膠漆主要性能指標(biāo)如下表2：

表2 性能指標(biāo)表

注：未檢出所用儀器分辨精度為≥2

由上表可以看出極低VOC凈味乳膠漆各性能指標(biāo)均高于標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足市場需要。

該凈味乳膠漆VOC檢測指標(biāo)如下圖：

圖 乳膠漆VOC檢測指標(biāo)

由圖可看出，除檢測出乳膠漆溶劑物和內(nèi)標(biāo)物外，沒有檢測出VOC指標(biāo)，說明該凈味乳膠漆VOC≈0。

2.3 氣味測試

雖然標(biāo)準(zhǔn)中沒有涉及此項指標(biāo)，但在凈味乳膠漆的實際應(yīng)用中卻是客戶的重要評估指標(biāo)，同時極低VOC凈味乳膠漆對于氣味要求比較嚴(yán)格，因此增加此項真人聞漆辯味測試，為了避免人為主觀性誤差，隨機抽取各個年齡段、男女共10人進行此項測試，同時準(zhǔn)備3組乳膠漆進行對比測試，分別是1號普通乳膠漆、2號市場上購買的凈味乳膠漆、3號自制的極低VOC凈味乳膠漆，測試結(jié)果如下表3 ：

表3氣味檢測表

由上表可以看出，極低VOC凈味乳膠漆無刺激性氣味，得到認可，給人感覺自然舒服，符合健康涂料發(fā)展趨勢。

3結(jié)語

以盡量避免刺激性氣味和VOC的攝入為前提，保證凈味乳膠漆各項性能指標(biāo)為原則，經(jīng)過對制作凈味乳膠漆的成膜物質(zhì)，各種助劑以及顏填料進行精選，最終經(jīng)過大量實驗，測試出每種原材料的合適添加量。經(jīng)過小試、中試后制成的凈味乳膠漆經(jīng)過檢測各方面指標(biāo)均達到涉及要求。相對于市場上常見的凈味乳膠漆能實際達到VOC≈0的水平，對未來凈味乳膠漆的技術(shù)發(fā)展起到引航作用，同時滿足健康涂料的發(fā)展趨勢。

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