超低VOC環(huán)保型苯丙乳液的制備研究

郭超（濱化集團(tuán)股份有限公司，山東 濱州 256600）

超低VOC環(huán)保型苯丙乳液的制備研究

郭超（濱化集團(tuán)股份有限公司，山東 濱州 256600）

苯丙乳液普遍應(yīng)用在戶外的涂料、膠料等領(lǐng)域。隨著人們對(duì)環(huán)保的重視，各行各業(yè)都開始環(huán)保材料的應(yīng)用和生產(chǎn)。超低VOC環(huán)保型苯丙乳液的研究和制備也成為了人們關(guān)注的重要內(nèi)容，本文主要就該乳液的制備方式進(jìn)行了闡述和分析。

VOC環(huán)保型；苯丙乳液；制備

隨著工業(yè)生產(chǎn)和建筑工程水平的不斷提高和進(jìn)步，涂料的應(yīng)用范圍和應(yīng)用方式更加多樣化，它不僅僅應(yīng)用于裝修、防腐等領(lǐng)域中，在工業(yè)生產(chǎn)中也是必不可少的重要材料。與有型乳液相比，水型乳液作為涂料的制作的基本材料，在近幾年得到了迅速的發(fā)展。隨著水型乳液應(yīng)用市場(chǎng)的擴(kuò)大，丙烯酸乳液逐漸占據(jù)主要地位。近年來，低碳環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展成為了社會(huì)上的熱門話題，工業(yè)生產(chǎn)逐漸開始重視環(huán)保材料的開發(fā)和應(yīng)用，其中環(huán)保型苯丙乳液的制作成為了人們關(guān)注的重要工藝技術(shù)。

1 超低VOC環(huán)保型水性苯丙乳液制備的重要性

雖然水型乳液中含有的有機(jī)物基本不具備揮發(fā)性，但它仍然會(huì)對(duì)自然環(huán)境和周圍人群造成傷害。所以，伴隨著水性涂料的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)涂料的質(zhì)量要求和環(huán)保要求也隨之提升。為了滿足人們對(duì)涂料的各項(xiàng)需求，降低VOC（即，揮發(fā)性有機(jī)化合物）、刺激性氣味等影響環(huán)境和健康的成分是涂料制備的未來發(fā)展方向。高質(zhì)量環(huán)保涂料將會(huì)是未來涂料市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。在不同的區(qū)域范圍內(nèi)，VOC的定義各不相同。如，美國(guó)定義VOC為導(dǎo)致地面生成臭氧、影響環(huán)境質(zhì)量的有機(jī)揮發(fā)物為VOC。歐洲則將VOC定義為危害環(huán)境、使用者、生產(chǎn)者健康的有機(jī)揮發(fā)物。

2 苯丙乳液的VOC種類和來源

苯丙乳液中的VOC主要源和種類十分多樣化，主要可以分為以下幾種：第一，乳液本身存在雜質(zhì)，在活性劑中有除該乳液成分之外的組成成分，例如苯乙烯之中含有的乙苯即為雜質(zhì)；第二，引發(fā)劑作用下所產(chǎn)生的VOC。如，氧化還原體系引發(fā)劑有可能會(huì)導(dǎo)致蘇丁醇的帶入，如引發(fā)劑會(huì)帶入硫酸銨等等；第三，在聚合反應(yīng)的過程中會(huì)導(dǎo)致單體水解物、殘余單體等雜質(zhì)的產(chǎn)生；第四，除上述幾點(diǎn)原因之外，要有其他可能導(dǎo)致VOC產(chǎn)生的因素，如消泡劑等助劑都有可能帶來VOC。

3 苯丙乳液制備過程中VOC控制方法和效果

不同的VOC類型會(huì)有不同的制備方式，通過實(shí)驗(yàn)和分析可知，要制備低VOC的環(huán)保苯丙乳液要從以下幾個(gè)方面著手：首先，原料準(zhǔn)備方面。要準(zhǔn)備純凈度高的原料。原料的純凈度會(huì)對(duì)聚合反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率造成直接性的影響，沒有出現(xiàn)反應(yīng)的單體會(huì)受到不純凈物質(zhì)的影響，最終出現(xiàn)在反應(yīng)后的產(chǎn)物之中，從而導(dǎo)致VOC的濃度增加。舉例說明，單體丙烯酸正丁酯在來源不同的情況下，雜志含量也各不相同，實(shí)驗(yàn)得出有些含量＞2000PPm，有些含量＜600PPm，從此可以看出，來源不同會(huì)導(dǎo)致雜質(zhì)成分的比例產(chǎn)生巨大的差異。雜質(zhì)中有丙烯酸異丁酯等成分，很多成都上影響了最終產(chǎn)物的質(zhì)量和環(huán)保型，所以確保原料的純凈是必不可少的。此外，還可以選擇天然原料進(jìn)行局部替代。

其次，要選擇恰當(dāng)?shù)囊l(fā)劑。根據(jù)自由基的不同機(jī)理，可以將引發(fā)劑分為兩種：一種是熱分解引發(fā)劑，另一種是氧化還原引發(fā)劑。乳液生產(chǎn)最常用的是硫酸鹽，這種熱引發(fā)劑在熱能影響下可以成功分解兩個(gè)自由基。引發(fā)劑使用劑量越大，自由基的生成速度越快，即成正比。聚合物平均分子量越大，自由基生成速度越慢，即成反比。可見引發(fā)劑和乳液制備的各項(xiàng)反應(yīng)都有一定關(guān)系。

最后，要選擇恰當(dāng)?shù)闹谱鞴に?，并且?yán)格控制工藝質(zhì)量。一方面要控制工藝參數(shù)，另一方面要恰當(dāng)選擇工藝技術(shù)。在參數(shù)控制方面，由于聚合反應(yīng)是一種放熱反應(yīng)，所以引發(fā)劑的使用是必不可少的，在反應(yīng)發(fā)生之后，要進(jìn)行冷卻來降低熱量。為了保障質(zhì)量，要嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)。另一方面，在生產(chǎn)中，為了確保反應(yīng)穩(wěn)定進(jìn)行，必須做好準(zhǔn)備工作，即單體預(yù)乳化/反應(yīng)。通常會(huì)在預(yù)混釜中進(jìn)行，在乳化劑中加入準(zhǔn)備好的單體并進(jìn)行攪拌，確保單體分配均勻，然后放入預(yù)混釜進(jìn)行反應(yīng)。

4 典型超低VOC環(huán)保型苯丙乳液的制備研究

本文主要就具有代表性的超低VOC環(huán)保型苯丙乳液巴斯夫ECO進(jìn)行介紹，這幾個(gè)乳液氣味低、粘結(jié)能力強(qiáng)、表面光澤有彈性，是高質(zhì)量的苯丙乳液，能夠在很大程度上滿足人們對(duì)乳液的環(huán)保要求。

該乳液所采用的工藝技術(shù)為核殼乳液聚合技術(shù)，將聚合物乳液作為種子，然后使其與不同的單體進(jìn)行聚合反應(yīng)，在反應(yīng)后獲取乳膠粒子，通過這種反方式來使膜溫度得到有效降低。反應(yīng)后產(chǎn)生的粒子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有一下幾點(diǎn)：第一，成膜不需要有機(jī)溶劑的使用，且涂料會(huì)具有一定的光澤性和彈性；第二，透明組分會(huì)使乳液具備超高的表面硬度，并且提升抗黏連性。在乳液的配方與工藝方面，該乳液主要以丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸丁酯等作為原料，原料中不含有甲醛等有害成分。具體的成分與比例如下表所示：

表1 ECO乳液中原料與比例

該乳液在反應(yīng)前要準(zhǔn)備乳化劑溶液，然后加入種子乳液，在反應(yīng)溫度達(dá)到要求之后加入出事引發(fā)劑，并且均勻攪拌。當(dāng)引發(fā)劑處于工作溫度時(shí)，加入單體、引發(fā)劑和乳化劑溶液三種原料，促使聚合反應(yīng)的發(fā)生。通常情況下，引發(fā)劑會(huì)選用硫酸鹽，在反應(yīng)溫度達(dá)到要求之后，要降低熱量，以此控制局部溫度和副反應(yīng)的發(fā)生。此外，該產(chǎn)品還進(jìn)行了真空汽提，以此來保障乳液中VOC的除盡。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，超低VOC環(huán)保型苯丙乳液的制備能夠滿足人們的環(huán)保需求，從而提升工業(yè)、建筑等多個(gè)行業(yè)的建設(shè)質(zhì)量和水平。

[1]駱文林.環(huán)保超低VOC水性苯丙乳液制備淺議[J].當(dāng)代化工研究,2016(05).

[2]韓鑫,董輝,李盛彪.超低VOC環(huán)保型苯丙乳液的制備研究[J].膠體與聚合物,2014(03).