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新癸酸乙烯酯的应用领域

返回列表 来源: 浏览:0 发布日期:2019-04-11 15:16【


叔碳酸乙烯在涂料的乳液中的应用


一、概述:

乳液是传统的水基粘合剂,用于建筑涂料,特别适合环保要求。一般,室外乳胶漆使用纯丙、苯丙、硅丙等乳液,以后有发展出叔醋、叔丙乳液。

    随着醋叔乳液性能的展现,涂料界的朋友对新癸酸乙烯酯渐渐熟悉,它主要用途是与醋酸乙烯酯共聚制成乳液配制乳胶漆。这种乳胶漆在我国应用比较少,但是在欧洲却是极为普遍的产品,叔-醋乳液是主流产品之一,占整个西欧乳液市场的30%以上。

    由于新癸酸乙烯酯α碳上有三个支链而且总碳原子数达到9个,因此空间阻碍特别大,不仅自身难以水解,而且对于邻近的基团也有遮蔽作用,使整体抗水解性得到很大的改善。据推测,一个叔碳基团可以保护2-3个醋酸乙烯链节。

 叔碳酸乙烯从新戊酸乙烯到新十三酸乙烯有多种单体,每个的玻璃化温度都不同,可以通过调整其在聚合物中的种类得到不同玻璃化温度的聚合物,以实用不同的应用。

叔碳酸乙烯酯和醋酸乙烯酯共聚时二者的竞聚率接近1,因此,很容易形成无规均聚体,这使得支化乙烯酯不但能对相邻乙酸酯部分予有效保护外,还能以相对均匀方式延聚合物链分布,使其作用最大化。 

二、主要应用领域:

1、户外漆(即水性外墙漆)用叔醋、叔丙乳液(最大特点是使用叔碳酸乙烯酯后耐候性、耐水性、耐碱性都大大的提高了)

一般乳胶漆涂料使用纯丙乳液配制,有时也使用苯丙乳液,但是,苯丙乳液配制的乳胶漆耐黄变、耐粉化效果不好,一般不建议使用。质量要求更高的情况下也可使用硅丙乳液。

醋酸乙烯酯价格便宜,但是,用醋酸乙烯酯制备的乳液(醋酸乙烯乳液)无耐候性、耐碱性甚至耐水性也很差,不适合户外使用,甚至较高档的室内装修也不推荐使用。即使加入丙烯酸共聚的醋丙乳液,仍达不到户外装饰的要求。但是,加入新癸酸乙烯酯改性的醋酸乙烯乳液用于外墙,(1)性能可以达到纯丙的水平,甚至(2)在抗碱性和耐候性方面还超过纯丙乳液。 

由于新癸酸乙烯酯中α-碳原子上烷基基团的位阻效应,聚合物侧链上的酯基难于水解,可显著提高漆膜的耐碱性。40%颜料体积浓度的胶体稳定型白乳胶漆在水泥板(碱性底材)上2曝晒的结果表明含15%叔碳酸乙烯酯的叔醋乳液可将乳胶漆的耐碱性提高到优异的水平。 

新癸酸乙烯酯的α-碳原子上的屏蔽作用,也决定了新癸酸乙烯酯共聚物乳液的抗氧化及耐紫外性能,从而可作为耐久性、保色性好的外用建筑乳胶漆,已有数据标明12年暴晒试验证实含25%新癸酸乙烯酯已经有良好性能,而30%新癸酸乙烯酯含量的结果已经超过纯丙乳液

以上描述标明新癸酸乙烯酯的加入使原来性能一般不能用于户外的醋酸乙烯乳液达到了纯丙乳液的性能,起到了点石成金的作用。因为只有少量新癸酸乙烯酯加入,成本虽比醋酸乙烯乳液略高,但是,远低于性能优异的纯丙乳液。

新癸酸乙烯酯和醋酸乙烯竞聚率相近,特别适合无规共聚,生产工艺要求简单,过程易于控制,又可大大降低制造成本。

2 木材保护高性能涂料(即水性木器漆)用新癸酸乙烯酯/丙烯酸乳液改性

由于环境条件的变化,尤其在户外,木制材料需要用涂层保护才能抵御气候侵蚀这样涂层必须达到防水性、水蒸气渗透性、柔韧性、湿附着力和抗粘连性经新癸酸乙烯酯改性的丙烯酸乳液可到到这些严格的要求

新癸酸乙烯酯/丙烯酸乳液改性的清漆、色漆在与丙烯酸乳液和丙烯酸清漆得评价比较中,在抗老化性能上前者都优于后者,即使后者加入了紫外线吸收剂,外观也更加精美。清漆8周老化试验中标明只有新癸酸乙烯酯改性的丙烯酸乳液结果令人满意。白色有光漆21周老化试验中,保光性能远远强于丙烯酸和醇酸漆。 

3、水性防水体(即水性防水涂料)叔丙乳液

大部分建筑材料是多孔的,如混凝土、砖、天然石材、木材,在户外使用时,就会在持续风雨条件下吸水。当底材严重受损后,涂层的效用自然无法保证。这给涂料提出了更特殊的要求。新癸酸乙烯酯/丙烯酸乳液能达到防水侵蚀,同时又可使底材含有的水分以水蒸汽的形式释放,具有水蒸气渗透性;大部分底材是碱性材料,众所周知,碱性条件对水解有强烈地催化作用,碱性越强,催化作用越强。随着水分的迁徙,碱性物质被带到表面,对于表面严密接触的涂膜造成严重的碱水解威胁,尤其是对丙烯酸树脂赖以连接的酯键,碱侵蚀是其大敌。新癸酸乙烯酯具有庞大的烷基支链基团,它不但对自身的酯键具有保护作用,同时,还对邻近的酯键提供保护,使其避免遭受碱侵蚀。关于叔碳酸乙烯酯对涂料防水性、耐侯性等方面的贡献,实验结果非常令人振奋,例如,“浸渍实验法”测得的防水涂料防水性结果,涂有叔/丙乳液的砖吸水率仅占未涂漆砖的2%,是所实验的良好的水性体系,接近含有溶剂的商业硬酯酸铝、有机硅体系。

Newman24种支链酸和直链酸酯化数据分析的基础上,总结出所谓“六位法则”。即“在脂肪酸的亲核反应中,6位原子数目越多,则位阻越大”。新癸酸乙烯酯得天独厚地存在大量“6位原子”,抗水解能力是醋酸乙烯酯地100倍。

非胶体保护新癸酸乙烯酯/丙烯酸体系具有小粒径,可以有效地渗入多孔底材的缝隙中。

总之,新癸酸乙烯酯/丙烯酸体系可全面保护底材不受侵蚀,是您放心的选择。

4、内墙漆通用乳液

4.1VOC乳胶漆用叔碳乳液

目前,随着环保意识的提高,人们对无VOC释放的低味、无味内用乳胶漆需求日益增长,这对作为涂料基料的乳液要求更高。

    新癸酸乙烯酯/醋酸乙烯乳液制备时单体转化率非常高,这样,就能使乳液中残余单体量降到最低,残余单体也是VOC来源之一。为了得到MFFT很低的乳液,配方中可适当加入丙烯酸丁酯,当然,使用的表面活性剂和助剂是环保型的

新癸酸乙烯酯具有10个碳的支链烷基结构,表明它有较强的内增塑性,外增塑剂加量很少情况下,仍能很好地成膜。所以新癸酸乙烯酯/醋酸乙烯体系是制备新一代无溶剂内墙涂料的良好解决方案 

4.2经济性乳胶漆用叔碳乳液

市场上廉价的乳胶漆,往往是以牺牲其环保性为代价的。为了保证涂料的性能,如耐擦洗性、流平性、储存稳定性、施工性,需要加入大量廉价的有机溶剂,才能将作为粘合剂的乳液量减至最少。胶体保护性新癸酸乙烯酯/醋酸乙烯型乳液具有良好的综合性能,它既具有高的颜料粘结能力,又有好的稳定性和流动性,和其他涂料配方组成有高度相容性。所以,用新癸酸乙烯酯/醋酸乙烯可制备高达80PVC(颜料体积浓度)乳胶漆,这样就可以通过使用质量较高,但使用量较少的粘合剂,降低对钛白粉的使用量,而钛白粉使用量降低可大量节约涂料成本。试验已经证明,这种配方的乳胶漆,各项性能均达标。

4.3丝光内墙涂料用叔碳乳液

新癸酸乙烯酯/醋酸乙烯型乳液用于高档内墙涂料更具优势。丝光涂料乳液含量高,钛白粉含量也高,原料成本相对较高。新癸酸乙烯酯型乳液具有优良的增稠剂特征,相应可减少助剂用量,仍能保持良好都流变性   

由于室内对耐碱耐水性要求不高,因此,可以减少乳液配方中新癸酸乙烯酯的用量,大约2025%就足够了。 

由于丝光涂料PVC含量低,涂料的各项机械性能已经不成问题,需要考察的时涂料的抗粘连性、光泽、抗流挂性和流平性平衡。新癸酸乙烯酯/醋酸乙烯型乳液在我们性能试验中表现出,抗粘连性优于纯丙、光泽与纯丙相当、抗流挂性和流平性表现更佳

5非极性底材用涂料和粘合剂用叔碳乳液(提高产品的附着力)

由于塑料表面张力低,因此涂装非常困难。尤其是聚丙烯常常需要进一步处理达到良好的附着力。具有支链化结构的新癸酸乙烯酯是生产这种涂料理想的非极性结构单元,它为非极性底材和极性涂层之间提供极性梯度。所以富含新癸酸乙烯酯的新癸酸乙烯酯/丙烯酸乳液附着力很好。

6水性氟碳涂料(用新壬酸乙烯酯)  

作为高耐侯性涂料,同时又能满足环保要求,水性氟涂料的研究开发逐步取代溶剂型氟树脂涂料,成为发达国家涂料研究的重点领域。水性涂料可分为水溶型、水乳型、分散型,其中水乳型占总量的50%,是今后涂料开发的重点。目前,美国、日本和欧洲有不少产品问世,且已申请专利。大量的专利文献表明,叔碳酸乙烯酯是适合合成水性氟碳涂料的单体。

    重要的体系是三氟氯乙烯/ 新壬酸乙烯酯共聚物体系(简称叔/氟体系),最好是采用核-壳共聚物。例如,Sawada合成的水分散核/壳氟共聚物中,核层为三氟氯乙烯-丙烯酸- 新壬酸乙烯酯共聚物(Tg>68℃),壳层为三氟乙烯、丙烯酸、己酸乙烯酯共聚物(Tg11℃),其中,核/壳比为10/1,该分散体形成的膜也显示出良好的耐污染性、耐水性和耐候性。

国内报道的含氟涂料是用三氟氯乙烯、脂肪酸乙烯酯、脂肪族烯醇和脂肪族烯酸聚合而成。水性氟涂料中,亲水单体常用醋酸乙烯酯,但是,它与三氟氯乙烯采取无规共聚的方式聚合,乙烯酯之间的聚合必然降低氟树脂的性能。而叔碳酸乙烯酯由于空间位阻的影响,CTFE(三氟氯乙烯)-新壬酸乙烯酯的聚合比新癸酸乙烯酯- 新癸酸乙烯酯的聚合有利,所以树脂比使用醋酸乙烯酯交替聚合的倾向强。溶剂型中CTFE/VAc氟碳树脂性能不及CTFE/EVE(乙烯醚)氟碳树脂的主要因素之一是前者的交替聚合不严格。

    新壬酸乙烯酯作为氟碳树脂聚合物的亲水单体,如前所述,它的水解稳定性比常用的醋酸乙烯酯高100倍以上并对相邻的链节有保护作用,因此,对氟碳涂料性能的副面影响比醋酸乙烯单体小的多。

    核层的玻璃化温度(Tg)不低于40℃,否则,将降低耐污性,如果在高温季节涂层变软并且粘土。壳层的Tg-10-30℃。如果Tg高于30℃,将损害成膜性;如果Tg低于-10℃,将降低抗粘污性。适当的选择单体种类和比率以便使聚合物Tg在以上范围内。