| 当今涂料的发展力求符合”4E’’原则,即经济、效率、生态、能源,在此原则的基础上,建筑涂料的产品结构才能不断变革和完善。同时,减少VOC的含量,以确保建筑涂料符合环保安全性能的要求,是建筑涂料发展的总趋势。
为了配合这种发展趋势,我们国家陆续出台了相关的法律法规,其中有关VOC控制的法规是强制性国标GB 18582-2001和环境标志认证标准HBCl2-2002,具体内容见表1。
标准号内容水性内墙涂料VOC限量/g/L GBl8582-2001 内墙涂料中有害物质限量 VOC<200 HBCl2-2002 环境标志产品认证标准 TVOC 从表中直观地看,TVOC就比VOC少一半,但实际这两个关于VOC的限量标准差异是否就只差一半呢?答案是否定的,我们将从以下两者的定义和公式来分析. 1 TVOC和VOC的差异
VOC是指”1升涂料中含有有机挥发物的重量”,而TVOC是指”1升涂料中除去水的物质当中含有机挥发物的重量”,它们的计算公式分别是:
VOC=(X%-H2O%)×Dc×1000
(X%-H2O%)×Dc TVOC=-----------————×1000 100%-H2O%(Dc/Dw)
式中:X%-涂料中挥发性物质重量含量
Dc-水性涂料的密度,g/mL
H20%-涂料中水的重量含量
DW-水的密度,g/mL
TVOC可以经过公式简化,得到与VOC的关系:
除水外所有挥发份的重量含量×Dc TVOC=--------------------————————————×1000 固体体积含量+除水外所有挥发份的体积含量×Dc 1000 =------------------------------------———————————————— 1/除水所有挥发份混合比重+固体体积含量/除水外所有挥发份重量固含×Dc
因为”除水外所有挥发份混合比重≈1”,所以:
目前大部分内墙涂料的体积固含量大约在35%~40%左右,当TVOC限量为lOOg/L时,所对应的VOC大约是(39~44)g/L。因此;环标中TVOC的限量标准远远比国标中VOC的限量标准严格。其实即使是100%的固含,VOC仍然大于TVOC.
由此可见,控制配方中的TVOC比控制VOC更为直接。那么,为了满足TVOC的限量标准,应该在配方上如何调整,调整后会给涂料性能带来什么变化,在下面进行论述.
2 为满足TVOC在配方方面所采取的方法
实际上,要满足国标GBl8582-2001对VOC的限量非常容易,但是满足环标就很困难。按公式推导,满足国标时可以添加挥发性有机溶剂大约是配方含量的12.5%~15%,而要满足环标却只能添加到3%~3.5%左右。那么,为什么说环标很难满足呢?是因为把VOC降低到限制范围后,会对内墙涂料产品的成膜性能和防冻性能产生较大的影响,所以必须采取必要的方法才有可能适应。通过实验,我们归纳出以下几种方法。
2.1 保证在挥发性溶剂含量不变的情况下,适当提高产品的体积固含量
无论是从定义来分析还是由公式推算,在保证挥发性溶剂含量不变的前提下,提高产品的体积固含量能降低体系的TVOC,但是会略微提高VOC,因为涂料的比重增大了。提高体积固含量有效的途径是用部分粉料替代配方当中的水,或者整体提高配方当中的固体含量.
2.2 使用高效的成膜助剂,降低溶剂添加量
目前传统的成膜助剂是Texanol、醇醚、溶剂汽油及苯甲醇等溶剂,这些溶剂要么助成膜效率一般,要么本身气味较大,都很难圆满地解决问题。为此,国内外溶剂厂商陆续推出了一些高效的成膜助剂,能够保证成膜效率的基础上降低TVOC。我们做的一些实验结果见表2. 类别 气味 推荐量/% 对体系的影响 Texanol - 6~10 略有增稠
双酯 较大 4~7 水溶性差,易产生缩孔现象
PPH 柔和香味 3~5 干燥速度慢,添加量要小心
Cresol混合酯 基本无味 4~7 在苯丙体系中混溶性差 DalpadC 基本无味 4~7 在苯丙体系中混溶性较差
由此可见,通过选择适当的成膜助剂,至少可降低15%的挥发性有机溶剂添加量,对TVOC和VOC的降低大有帮助。
2.3 直接降低抗冻剂的用量,或利用保护性助剂提高乳液的抗冻能力,降低抗冻溶剂的添加量
目前乳胶漆的抗冻性能主要还是有乙二醇或丙二醇等抗冻剂来提供,这些都属于VOC范畴。降低它们的添加量就可以降低TVOC和VOC,但会对体系的抗冻性能产生影响。因此,选择保护性助剂能够解决这个矛盾。这些助剂包括低分子量的纤维素和乳化剂等。
2.4 使用低温成膜的乳液
作为内墙涂料品种,降低VOC是提高产品环保性能的主要课题。国内低VOC或零VOC内墙乳胶漆尚处于研发阶段,目前还没有关于低VOC内墙乳胶漆的标准或概念,而且在零售市场上还没有注明属于低VOC的产品。而国外在这一领域已经比较成熟,特别是国外低VOC乳胶漆在零售市场上处于重要地位,并在产品包装标志上注明VOC的含量
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