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(lái)源合理選擇原材料，通過(guò)乳膠漆制作工藝級(jí)配出VOC含量極低的凈味乳膠漆，同時(shí)在乳膠漆中添加功能性填料使得最終生產(chǎn)出來(lái)的凈味乳膠漆不但自身VOC接近于零，同時(shí)對(duì)環(huán)境中的甲醛，甲苯等有機(jī)會(huì)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(cè)

中圖分類號(hào)：TQ630 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

隨著家裝市場(chǎng)的不斷發(fā)展，各種家裝中的問(wèn)題也隨之接踵而來(lái)。尤其是室內(nèi)環(huán)境污染，由于其對(duì)人體的危害性，已經(jīng)越來(lái)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(guò)程中使用的乳膠漆是室內(nèi)VOC的主要來(lái)源之一。VOC是揮發(fā)性有機(jī)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(jī)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(jī)物，即會(huì)產(chǎn)生危害的那一類揮發(fā)性有機(jī)物。VOC即揮發(fā)性有機(jī)化合物，對(duì)人體健康有巨大影響。當(dāng)居室中的VOC達(dá)到一定濃度時(shí)，短時(shí)間內(nèi)人們會(huì)感到頭痛、惡心、嘔吐、乏力等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)抽搐、昏迷，并會(huì)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(lái)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(chǎng)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(dá)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(jī)無(wú)機(jī)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(chǎng)發(fā)展形勢(shì)。

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(shí)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(lái)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(jī)理，幫助成膜，成膜后成膜助劑揮發(fā)，不會(huì)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(qiáng)溶劑，這也是涂料中的VOC來(lái)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(rùn)濕分散劑選擇

在我們?nèi)槟z漆生產(chǎn)過(guò)程中，潤(rùn)濕顏料分散是一個(gè)很主要的環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到乳膠漆的儲(chǔ)存，施工，外觀以及漆膜的性能等，所以合理地選擇潤(rùn)濕分散劑就是一個(gè)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(rùn)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(rùn)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(guò)精心篩選，最終選用無(wú)機(jī)分散劑搭配有效成份高，VOC含量極低的潤(rùn)濕劑作為體系的潤(rùn)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(duì)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(duì)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(jī)胺類均含有強(qiáng)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(jì)。世界衛(wèi)生組織（WHO，1989）對(duì)總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）的定義為，熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50～260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱。因此，我們最終選擇比利時(shí)產(chǎn)的萬(wàn)特產(chǎn)品其沸點(diǎn)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(guò)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(shí)也會(huì)帶來(lái)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(guò)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(guò)程中我們需要添加適量的消泡劑對(duì)乳膠漆進(jìn)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(dá)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(jī)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?yàn)楹髢烧呔形淳酆系膯误w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(jì)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(dá)到物理吸附同時(shí)光催化分解甲醛、甲苯等有機(jī)物的功效。最后為了平衡產(chǎn)品性價(jià)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(duì)環(huán)境中的甲醛，甲苯等有機(jī)會(huì)揮發(fā)物一定的凈化作用。

2試驗(yàn)及數(shù)據(jù)

2.1凈味乳膠漆制備

經(jīng)過(guò)多組配比試驗(yàn)，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(wú)機(jī)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(xì)度達(dá)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(cè)

根據(jù)GB/T9756-2009、GB/T18582-2008檢測(cè)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(chǎng)需要。

該凈味乳膠漆VOC檢測(cè)指標(biāo)如下圖：

圖 乳膠漆VOC檢測(cè)指標(biāo)

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

2.3 氣味測(cè)試

雖然標(biāo)準(zhǔn)中沒有涉及此項(xiàng)指標(biāo)，但在凈味乳膠漆的實(shí)際應(yīng)用中卻是客戶的重要評(píng)估指標(biāo)，同時(shí)極低VOC凈味乳膠漆對(duì)于氣味要求比較嚴(yán)格，因此增加此項(xiàng)真人聞漆辯味測(cè)試，為了避免人為主觀性誤差，隨機(jī)抽取各個(gè)年齡段、男女共10人進(jìn)行此項(xiàng)測(cè)試，同時(shí)準(zhǔn)備3組乳膠漆進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，分別是1號(hào)普通乳膠漆、2號(hào)市場(chǎng)上購(gòu)買的凈味乳膠漆、3號(hào)自制的極低VOC凈味乳膠漆，測(cè)試結(jié)果如下表3 ：

表3氣味檢測(cè)表

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

3結(jié)語(yǔ)

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(xiàng)性能指標(biāo)為原則，經(jīng)過(guò)對(duì)制作凈味乳膠漆的成膜物質(zhì)，各種助劑以及顏填料進(jìn)行精選，最終經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，測(cè)試出每種原材料的合適添加量。經(jīng)過(guò)小試、中試后制成的凈味乳膠漆經(jīng)過(guò)檢測(cè)各方面指標(biāo)均達(dá)到涉及要求。相對(duì)于市場(chǎng)上常見的凈味乳膠漆能實(shí)際達(dá)到VOC≈0的水平，對(duì)未來(lái)凈味乳膠漆的技術(shù)發(fā)展起到引航作用，同時(shí)滿足健康涂料的發(fā)展趨勢(shì)。

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