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新型环境友好建筑内墙水性涂料的研制,JG/T 481—2015《低挥发性有机化合物(VOC)水性内墙涂覆材料》,中国化工网,okmart.com
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新型环境友好建筑内墙水性涂料的研制,JG/T 481—2015《低挥发性有机化合物(VOC)水性内墙涂覆材料》
2019年06月08日    阅读量:162    新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿


0 前言

随着国家标准和行业标准对环保要求的不断提高,提升了人们对健康和环保的关注,推动了低VOC和零VOC涂料的市场需求,涂料产品的环境友好也成为人们热议的话题。近年涂料行业的技术人员一直潜心钻研,涂料环境友好性能有了明显的改进。但随着JG/T 481—2015《低挥发性有机化合物(VOC)水性内墙涂覆材料》标准的发布,给涂料行业的技术人员提出了新的课题,涂料不仅要降低涂料产品罐内挥发性有机化合物(VOC含量),同时也要降低施工后有害物质的释放中国化工网okmart.com

目前建筑内墙水性涂料产品环保标准已实施的有两个,一个是GB 18582—2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》,另一个就是HJ 2537—2014《环境标志产品技术要求水性涂料》。2015年11月,中华人民共和国住房和城乡建设部,发布了JG/T481—2015《低挥发性有机化合物(VOC)水性内墙涂覆材料》新标准,该标准将于2016年4月1日起正式实施。


1 JG/T 481—2015标准与GB 18582—2008和HJ 2537—2014对比

1.1 挥发性有机化合物(VOC)及游离甲醛比对

这几年我国对内墙水性涂料的环保指标要求有了很大的提高,特别是挥发性有机化合物(VOC)指标从2001年的≤200 g/L(不扣水),提高到现在的≤50g/L。新标准JG/T 481—2015《低挥发性有机化合物(VOC)水性内墙涂覆材料》挥发性有机化合物(VOC)要满足≤20 g/L。游离甲醛指标从≤100 mg/kg下降到≤50 mg/kg。新标准JG/T 481—2015《低挥发性有机化合物(VOC)水性内墙涂覆材料》游离甲醛要满足≤30 g/L。具体指标要求详见图1。

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挥发性有机化合物(VOC)及游离甲醛指标比对

1.2 可溶性重金属含量比对值

可溶性重金属含量指标这几年一直没有变化,JG/T 481—2015《低挥发性有机化合物(VOC)水性内墙涂覆材料》新标准,对此做出了很大的调整,具体情况详见图2。

新型环境友好建筑内墙水性涂料的研制,JG/T 481—2015《低挥发性有机化合物(VOC)水性内墙涂覆材料》 中国化工网,okmart.com

可溶性重金属含量对比

1.3 有害物质释放量的要求

新标准增加了有害物质释放量的要求,具体指标详见表1。

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有害物质释放量要求

2 实验部分

2.1 配方设计

众所周知,水性涂料中挥发性有机化合物(VOC)的主要来源是成膜助剂和防冻剂。此外,还有乳液和其他助剂。所以成膜助剂和防冻剂选择对研制新型环境友好内墙水性涂料非常重要,当然乳液选择是基础,基本配方见表2。

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2.1.1 乳液选择

乳液是建筑内墙水性涂料里最主要的成分,对涂膜的性能起着至关重要的作用。含有挥发性有机化合物(VOC)、甲醛对涂料环保性能也有影响,所以在乳液的选择时要充分考虑以上两方面的要求,新型环境友好建筑内墙水性涂料对乳液的要求:

(1)低挥发性有机化合物(VOC)、低甲醛含量,无APEO。

(2)成膜助剂需求量少:乳液的玻璃化温度高,一般情况下涂膜的耐洗刷性和耐沾污性能就好,但高的玻璃化温度也造成水性涂料的最低成膜温度比较高,这就需要添加成膜助剂,来保证较低施工温度条件下的成膜性能。

(3)冻融稳定性要好:乳液在配方中冻融稳定性好,对防冻剂的需求量就少,而常规的防冻剂,如丙二醇是涂料中VOC的主要来源。

(4)耐水、耐碱、耐洗刷性好。

目前,建筑内墙水性涂料使用乳液类型主要有纯丙、苯丙和VAE乳液,根据低挥发性有机化合物(VOC)、低甲醛含量的要求,选择不同生产厂家的5种乳液进行性能对比,配方除成膜助剂和防冻剂用量根据乳液不同进行适当调整,其他均相同,其主要性能测试对比见表3。

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不同乳液主要性能对比

注:(1)由于成膜助剂易受配方中其他组分影响,所以需求量按总配方计算,所用成膜助剂为DIB;(2)涂膜基材:黑胶片;(3)涂膜制备:128 μm丝棒,刮涂1道;(4)低温成膜条件:10 ℃、7 d。

从表3可以看出,不同乳液的挥发性有机化合物(VOC)和游离甲醛含量均比较小,常温耐洗刷性好。但涂膜在低温条件下,成膜后的耐洗刷性能差异很大,接下来的实验,将已筛选出综合性能较好的乳液C和乳液E进一步细化调整。

2.1.2 成膜助剂的选择

成膜助剂是添加到水性涂料配方中以帮助乳液成膜的高沸点溶剂,在成膜过程中软化乳胶粒子表面,从而能使乳胶粒子在较小的作用力下发生变形,并相互紧密靠拢形成连续涂膜。适宜的成膜助剂在配方中应具有以下特点:

(1)高沸点、低挥发速率,低气味。在乳胶漆的成膜过程中,成膜助剂的作用发生在水基本挥发以后,所以要保证成膜助剂有低的挥发速率,在成膜初期能存留在涂膜中,从而使乳胶粒子在较低的施工环境温度下达到良好成膜的结果。

(2)高效的成膜性能。乳液因其组成和结构不同,具有不同的Tg值及相应的最低成膜温度,高效的成膜助剂能在较少添加量的情况下,最大限度地降低水性涂料最低成膜温度,保证在低温环境条件下施工时的成膜性能。

(3)与乳胶粒子相容性好。成膜助剂与乳胶粒子相容好,不但能发挥其最佳的降低乳胶涂料最低成膜温度的作用,而且不易与乳胶粒子发生凝聚,易于添加。目前,常用的成膜助剂有TEXANOL、Coasol、DIB、850S、975P等,现就这5种成膜助剂,在乳液C和乳液E里进行成膜性能对比,见表4。

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不同成膜助剂相同添加量成膜性能对比

注:成膜性评价:玻璃板400 μm,涂布器刮涂1道,3 ℃环境条件下成膜对比,1~5分,1分最差,5分最好。

从表4可以看出,在相同添加量条件下,成膜助剂对乳液成膜性能以Coasol和DIB最好,TEXANOL次之, 850S和975P最差,但如果要满足JG/T 481—2015《低挥发性有机化合物(VOC)水性内墙涂覆材料》新标准,还需要需要选用更高沸点的成膜助剂,如850S和975P等做进一步的调配。

2.1.3 防冻剂的选择

影响建筑内墙水性涂料低温稳定性能的因素很多,主要有乳液、防冻剂、分散剂以及配方的颜基比等。目前常用的防冻剂为丙二醇或功能型表面活性剂,丙二醇防冻性能优异,且能延长湿膜的开放时间,但会增加乳胶涂料中挥发性有机化合物(VOC)的含量。功能型表面活性剂不含或含有少量的挥发性有机化合物(VOC),单独或搭配丙二醇使用,可有效提高水性涂料的低温稳定性,并降低内墙水性涂料中的挥发性有机化合物(VOC)含量。现使用乳液C和乳液E,进行防冻剂的对比测试,具体情况见表5。

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防冻剂筛选实验及产品稳定性对比

注:(1)表中的数值为配方低温稳定性通过时黏度变化情况。(2)防冻剂A、B——表面活性剂类型,挥发性有机化合物(VOC)<1%。(3)防冻剂C——表面活性剂类型,挥发性有机化合物(VOC)<10%。

表5中实验结果表明,挥发性有机化合物(VOC)含量较低的防冻剂A、B、C均可以替代丙二醇,但因为该种类型的防冻剂对涂膜在低温成膜条件下的耐洗刷性能影响较大,所以添加量尽量控制在一个合理的范围内。

2.2 新型环境友好内墙水性涂料配方及性能测试

通过乳液、成膜助剂和防冻剂的筛选,选择乳液E、防冻剂A和成膜助剂850S不同添加量进行交叉实验,最终确认配方。

配方组成见表6。

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新型环境友好内墙水性涂料配方

2.3 产品主要性能检测(见表7)

新型环境友好高档内墙水性涂料性能

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3 结语

通过对乳液、成膜助剂和防冻剂的筛选复配,研制出满足新标准JG/T 481—2015《低挥发性有机化合物(VOC)水性内墙涂覆材料》要求的内墙水性涂料。2016年,是“十三五”的开局之年,绿色环境友好型涂料将成为今后涂料研发的主旋律。随着社会的不断发展,有责任的企业都会把环保放在首位,加大技术投入,研发高档次、多功能的新型环境友好内墙水性涂料,满足市场对绿色环境友好型涂料的需求。


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