3.4 功能性添加剂
按照国家标准GB/T 2705《涂料产品分类、命名》的规定,涂料是涂覆在物体表面上,能够形成牢固附着的连续薄膜,对被涂覆物起到保护、装饰、标志或其他特殊功能作用。一般来说,对被涂覆物的保护作用主要借助成膜物质——天然的或者化学合成的树脂(无机涂料除外)来实现,特殊功能作用需要借助功能性的涂料助剂来完成。改善涂膜性能并赋予特种性能的功能性添加剂有光稳定剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、抗静电剂、导电剂、防霉剂、杀生物剂、防藻剂、腐蚀抑制剂、防锈剂等。本节主要介绍阻燃剂、抗静电剂、防藻剂、腐蚀抑制剂(防锈剂)四类。
3.4.1 应用目的及工艺
(1)阻燃剂 通常地,涂料的成膜物质,无论是天然的还是化学合成的树脂,都属于有机高聚物,可燃和易燃性是其本征。近50年里,为了改善合成材料的防火性能,从聚合用单体、后期改性接枝具有阻燃作用的基团、配方混拼阻燃粉末等方面研发来构造涂料的阻燃性,也取得了众多的实用成果。限于本书的篇幅,这里只简述在涂料生产中普遍使用的混拼型阻燃剂。
阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用的,如吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等。多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃的目的。
①吸热作用。任何燃烧在较短的时间内所放出的热量是有限的,如果能在较短的时间内吸收火源所放出的一部分热量,那么火焰温度就会降低,辐射到燃烧表面和作用于将已经汽化的可燃分子裂解成自由基的热量就会减少,燃烧反应就会得到一定程度的抑制。在高温条件下,阻燃剂发生了强烈的吸热反应,吸收燃烧放出的部分热量,降低可燃物表面的温度,有效地抑制可燃性气体的生成,阻止燃烧的蔓延。Al(OH)3阻燃剂的阻燃机理就是通过提高聚合物的热容,使其在达到热分解温度前吸收更多的热量,从而提高其阻燃性能。这类阻燃剂充分发挥其结合水蒸气时大量吸热的特性,提高其自身的阻燃能力。
②覆盖作用。在可燃材料中加入阻燃剂后,阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层,隔绝氧气,具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用,从而达到阻燃的目的,如有机磷类阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。碳化层的形成,一方面能阻止聚合物进一步热解,另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。
③抑制链反应。根据燃烧的链反应理论,维持燃烧所需的是自由基。阻燃剂可作用于气相燃烧区,捕捉燃烧反应中的自由基,从而阻止火焰的传播,使燃烧区的火焰密度下降,最终使燃烧反应速率下降直至终止。如含卤阻燃剂,它的蒸发温度和聚合物分解温度相同或相近,当聚合物受热分解时,阻燃剂也同时挥发出来。此时含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区,卤素便能够捕捉燃烧反应中的自燃气体,将可燃物分解出来的可燃气体的浓度冲淡至燃烧下限之下,同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释作用,阻止燃烧的继续进行,达到阻燃的目的。
在涂料的许多应用场合,如家庭装修、会场内饰、娱乐空间,乃至航空、航天、航海机舱的涂饰都需要使用防火阻燃涂料。从物质的结构与性能关系来看,在达到着火点温度和助燃物氧气情况下,以碳链为主体的有机高聚物(易燃物)的出现就满足了燃烧发生的必要且充分的三个基本条件。尽管科技的发展为涂料的阻燃提供了很多的支撑,但是,目前本征性的“不燃”成膜有机树脂一直未见报道,涂料的“防火阻燃”还停留在“离火即灭”“不会引燃和传递火焰”的水平上。因此,通过添加、引入阻燃剂仍然是获得涂料阻燃性的主要措施。
目前,对涂料采用的阻燃机理主要是利用卤素、磷酸盐、含氮化合物、氢氧化铝(镁)、锑盐等产生的吸热降温、成膜覆盖、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等。在涂料生产过程中,通常是选择与成膜树脂具有相容性的液体或微粉状的阻燃剂,在预混配工艺阶段与树脂、溶剂(或水、醇)充分混合分散,然后与涂料的其他配方原料(助剂)碾磨、乳化、悬浮、分散稳定。
(2)抗静电剂 世间任何物体都带有自身的静电荷,这种电荷可以是负电荷也可以是正电荷,静电荷聚集到一定程度会使生活或者生产受到影响,甚至产生危害。它的第一种危害来源于带电体的互相作用,如:在飞机机体与空气、水汽、灰尘等微粒摩擦时会使飞机带电,如果不采取措施,将会严重干扰飞机无线电设备的正常工作,使飞“聋子”和“瞎子”;在印刷厂里,纸页之间的静电会使纸页黏合在一起,难以分开,给印刷带来麻烦;在制药厂里,由于静电吸引尘埃,会使药品达不到标准的纯度;在放电视时荧屏表面的静电容易吸附灰尘和油污,形成一层尘埃的薄膜,使图像的清晰程度和亮度降低;在混纺衣服上常见而又不易拍掉的灰尘,也是静电的原因。静电的第二大危害是有可能因静电火花点燃某些易燃物体而发生爆炸。漆黑的夜晚,我们脱尼龙、毛料衣服时,会发出火花和“叭叭”的响声,这对人体基本无害。但在手术台上,静电火花会引起麻醉剂的爆炸,伤害医生和病人;在煤矿,静电会引起瓦斯爆炸,会导致工人死伤、矿井报废。
将聚集的有害电荷导引/消除,使其不对生产/生活造成不便或危害的化学品称为抗静电剂。
涂料中的成膜物质都是天然或者化学合成的聚合物,其体积电阻率一般高达1010Ω/cm,更易积蓄静电而发生危险。在聚合物材料表面或者复配系统里涂覆或添加有效的防静电剂,可以显著降低制品的表面电阻,使其达到107~109Ω/cm,并且不影响制品的加工和使用性能。当涂料用于计算机控制机房、操作台面、密闭的工作间内壁涂饰时,外来的电磁效应、摩擦撞击等其他因素会导致这类静电蓄积危险性急剧提高。因此,在这些涂料产品中添加和使用抗静电剂是十分必要的。
根据用法的不同,抗静电剂有外用型和内用型两种。外用型(或局部的)抗静电剂是通过喷撒、擦搽或浸渍而施于聚合物的表面。这种外用型抗静电剂适用于多种聚合物,但它们的效力只是暂时的,事后与溶剂接触或与其他物体摩擦很容易失掉。内用型抗静电剂则是在聚合物加工过程中掺合于其中,这样的抗静电剂能够避免因溶剂溶解、摩擦而缺失抗静电性能。这种内用型抗静电剂的作用有赖于喷霜,喷霜的意思是指加入于树脂中的内用型抗静电剂部分地向聚合物表面迁移的过程。因此,内用型抗静电剂具有长期的抗静电保护作用。外用型抗静电剂一般用前先用水或乙醇等将其调配成质量分数为 0.5%~2.0%的溶液,然后通过涂布、喷涂或浸渍等方法使之附着在高分子材料表面,再经过室温或热空气干燥而形成抗静电涂层。此种多为阳离子型抗静电剂,也有一些为两性型和阴离子型抗静电剂。内用型抗静电剂是指在制品的加工过程中添加到树脂内的一类抗静电剂,常将树脂和添加其质量的0.3%~3.0%的抗静电剂先机械混合后再加工成型。此种以非离子型和高分子永久型抗静电剂为主,阴、阳离子型在某些品种中也可以添加使用。各种抗静电剂分子除可赋予高分子材料表面一定的润滑性、降低摩擦系数、抑制和减少静电荷产生外,不同类型的抗静电剂不仅化学组成和使用方式不同,而且作用机理也不同。
抗静电剂具有表面活性剂的特征,常用的极性基团有羧酸、磺酸、硫酸、磷酸的阴离子,胺盐、季铵盐的阳离子以及—OH、—O—等基团;常用的非极性基团有烷基、烷芳基等,形成了五种基本类型,即胺的衍生物季铵盐硫酸酯、磷酸酯以及聚乙二醇的衍生物。
(3)防藻剂 自然界中的丰富低等生物——藻类(包括蓝藻、绿藻、低等红藻、低等褐藻和裸藻等),可以从空气中吸收水分,长时间地保留在空间,对暴露于自然条件下的室外建筑、地下工程等涂层造成很大的危害。涂料膜层表面滋生藻类后,无疑对其保护、装饰、标志或其他特殊功能都会产生极大的破坏作用。人们对藻类的危害意识增强,抗藻涂料本身具有不污染环境、投资小、见效快等优点,使用抗藻涂料已越来越重要。抗藻涂料主要应用于海洋上各种设施、军舰、渔船、水中各种浮标、舰船上的声呐罩等,某些室外建筑设施,如桥梁、泳池池壁、废水处理池、自来水厂水池壁、建筑外墙、城市的雕塑、楼顶等设施,以及浴室、地下室等阴暗潮湿的设施用到的抗藻涂料通常都是防霉抗藻二合一的涂料,既具有防霉作用,又具有抗藻作用。作为涂料用的抗藻剂,主要以复配为主。
防止固着干燥的涂膜表面生长藻类的首先是吸湿性低,膜层致密好,其次才是阻止藻类种子着床和繁衍。防藻剂的功用正是着眼于这两点。防藻的时效性可以通过淋水和人工老化后测试得到,也可以通过自然暴晒测定。
(4)防锈剂 涂料的第一个作用——保护作用,无疑包含了对被涂物金属的防锈作用,这里介绍的涂料助剂防锈剂主要是针对用于涂覆在金属表面,以免受大气、海水等的化学或电化学腐蚀的防锈涂料的添加剂,一般分为物理性防锈、化学性防锈和电化学防锈几大类。物理性防锈靠颜料和漆料的适当配合,形成致密的漆膜以阻止腐蚀性物质的侵入,如铁红、铝粉、石墨防锈漆等,化学性防锈靠防锈颜料的化学抑锈作用,如红丹、锌黄防锈漆等,用于桥梁、船舶、管道等金属的防锈。
①物理性防锈。该类防锈油漆依靠颜料和漆料的适当配合,形成致密的漆膜以阻止腐蚀性物质的侵入,与被涂装的金属表面基本上不发生化学或电化学反应。其防锈作用有两方面:a.有的防锈油漆以细微的鳞片状材料为主要颜料,物理作用防锈颜料主要有铁红、天然铁红、云母氧化铁、铝粉、石墨粉及细微玻璃片等。b.采用不溶于水、不易被腐蚀介质分解破坏的化学稳定的惰性颜料和填料,涂层本身比较稳定;这些颜料、填料的微粒有良好的填充作用,表面弊病较少,使涂层的结构十分致密,不仅使强度增加,而且某些颜料、填料在使用得当时,能够降低水、氧及离子对漆膜的透过速度。
②化学性防锈。化学防锈油漆是防锈漆的主要品种。它们采用多种化学活性颜料,依靠化学反应改变表面的性质及利用反应生成物的特性达到防锈的目的。化学防锈颜料主要品种有:铬酸盐颜料、铅系颜料、有机磷酸盐及磷酸盐颜料、红丹、锌黄防锈漆颜料等。
③电化学防锈。根据电化学腐蚀理论,在腐蚀电池中被腐蚀的是电极电位较负的阳极。如果涂覆于金属上的涂层具有比金属更低的电极电位,则当存在化学腐蚀的条件时,涂层是阳极,金属是阴极而不被腐蚀,这就是阴极保护涂层的设计依据。当前采用最多的是富锌底漆。
水性金属防锈漆选用强力螯合剂肌醇六磷酸酯为主要防锈成分,与其他几种水性助剂复配而成。肌醇六磷酸酯是从粮食作物中提取的天然无毒有机化工产品,当它作为磁性材料防锈剂使用时,能在表面与金属迅速螯合,形成一层致密的单分子配合物保护膜,可有效抑制金属的腐蚀。经该产品处理后的材料表面保持原色,不必水洗即可进入涂装等下道工序。
油性防锈漆使用方便,价格低廉,但因含有亚硝酸盐、铬酸盐等有毒物质,对操作人员危害较大。防锈颜料是防锈漆的重要组成部分,物理防锈颜料是一类本身化学性质较为稳定的颜料,它们是靠本身的物理化学性能稳定、质地坚硬、颗粒细微、优良的填充性,提高漆膜的致密度,降低漆膜的可渗性,从而起到防锈的作用。
3.4.2 技术发展趋势
(1)阻燃剂 防火涂料就是通过将涂料刷在那些易燃材料的表面,能提高材料的耐火能力,减缓火焰蔓延传播速度,或在一定时间内能阻止燃烧。防火涂料按照涂料的性能可以分为两大类:一类是非膨胀型防火涂料,另一类是膨胀型防火涂料。非膨胀型防火涂料主要用于木材、纤维板等板材质的防火,用于木结构屋架、顶棚、门窗等表面。膨胀型防火涂料有无毒型膨胀防火涂料、乳液型膨胀防火涂料、溶剂型膨胀防火涂料。无毒型膨胀防火涂料可用于保护电缆、聚乙烯管道和绝缘板的防火涂料或防火腻子。乳液型膨胀防火涂料和溶剂型膨胀防火涂料可用于建筑物、电力设施、电缆的防火,具体品种有饰面型防火涂料、木材防火涂料、钢结构防火涂料、混凝土结构防火涂料、隧道防火涂料、电缆防火涂料。
涂料用阻燃剂的技术发展与其他领域使用的阻燃剂的发展是相辅相成的,都是针对高分子材料设计的。添加型阻燃剂是通过机械磨碎和分散混合的方法加入涂料中,赋予涂料以阻燃性,主要分为有机阻燃剂(以溴系、磷氮系、氮系和红磷及其化合物为代表)和无机阻燃剂(主要是三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、硅系等)。反应型阻燃剂则是用具有阻燃性基团的单体参加聚合反应,使聚合物本身含有阻燃功能,其优点是对聚合物材料使用性能影响较小,阻燃性持久。
最近,国际市场有不少新的阻燃剂或阻燃系统问世,如德国Clariant公司开发了两种以次膦酸盐为基的阻燃剂,牌号为ExolitOP1311和ExolitOP1312M1,工业规模生产于2004年底开始。美国大湖(Great Lake)公司于2001年推出了Reogard 1000膨胀型阻燃剂,DSM公司推出了新型三聚氰胺磷酸盐阻燃剂,死海溴化物公司推出了Safron系列,瑞士汽巴(Ciba)公司推出了Flamestab NOR116及Tin2uviFR等。
(2)抗静电剂 涂料使用的抗静电剂都是按照共混处理工艺与涂料的其他组分复配添加的,按其化学结构可分为三大类:表面活性剂型、高分子类永久型、导电填料型。
最早出现的是添加导电性填料(如炭黑等)的类型,由于外观和色度差、需添加的量较大而导致物性降低等缺点,目前已经较少使用。现在最常使用的方法是在涂料配方中添加抗静电剂,防止静电在固化后的涂膜里积蓄,在不改变涂层原有物性的同时将其表面电阻控制在1012Ω之内,从而赋予较高的抗静电性能。
目前国外抗静电剂发展速度很快,尤其是美国、西欧和日本等发达国家和地区的研究人员都正致力于开发新型抗静电剂。如美国Witco公司生产的一种牌号为Mark Stata AL26的季铵盐类抗静电剂,具有很好的抗静电性能,且对涂膜的热稳定性无损害。Ho2 echst公司开发的一种粒状抗静电剂,属于脂肪族阴离子磺酸盐,适用于以PS、ABS和PVC等为成膜剂的多种涂料,并能改善涂覆时的流动性、色料分散性和相容性。美国菲泽公司生产的Autistat68适用于PE、PP和PS等多种树脂,耐热温度高达240℃。Kenich石化公司研制的抗静电剂,其抗静电效果与大气湿度无关,并且不会使涂层表面起霜,使用量少(约为0.1%)。目前,国内已有杭州市化工研究所、北京化工研究院以及山西省化工研究所等多家单位相继开发出各种类型的抗静电剂,主要品种有季铵盐化合物、羟乙基烷基胺、烷基醇胺硫酸盐、多元醇脂肪酸酯及其衍生物等。另外,军械工程学院静电技术研究所研制成功了L2H型抗静电改性剂,它是一种掺杂渗透性改性剂。
国外抗静电剂的发展趋势是向持久、耐热、适用性广和品种系列化方向发展,用于计量和操作加工的固体抗静电剂品种也在逐渐增加。国内研究方向是开发耐高温、耐久性强、低毒或无毒的抗静电剂,同时新型多功能母料的开发也十分引人关注。
(3)防藻剂 涂料上滋生的不同藻类尽管形态各异,但它们都有一些共同的特征:都具有叶绿素,能够利用光能进行光合作用,将无机物转变为有机物,同时放出氧气,是一类能独立生活的自养型生物,与植物有一些相似的特征。抗藻涂料主要应用于海洋上各种设施、军舰、渔船、水中各种浮标、舰船上的声呐罩等;某些室外建筑设施,如桥梁、泳池池壁、废水处理池、自来水厂水池壁、建筑外墙、城市的雕塑、楼顶等设施;浴室、地下室等阴暗潮湿的墙壁或地面。另外,工业水系统的管道设备中涂上抗藻涂料可控制工业水系统中的生物黏泥。涂膜防藻防霉的关键是其水溶性要低、拒水性要好,否则,吸水后会使植物生长繁衍的三要素(种源、水分、营养物)齐备,助长藻类、霉菌生长。另外,作为涂料中使用的防藻剂,其抗紫外线稳定性、耐酸碱稳定性和耐热稳定性也要好,才能持久保持防护功效。目前外墙、室外建筑物上用抗藻涂料通常都是防霉抗藻二合一的涂料,既具有防霉作用,又具有抗藻效果。作为涂料用的抗藻剂,主要以复配为主。如Rocima是DCOIT和IPBC复配,起到互补、协同和增效作用;Rocima361是多菌灵[2-(4-氯苯基)-2-(1H-1,2,4-三唑-1-甲基)己腈]与敌草隆[N'-(3,4-二氯苯基)-N,N-二甲基脲]的复配,是常用的防霉抗藻剂;Mycavoid DPF和Mycavoid DPS是OIT(octylisothiazolinone,辛基异噻唑啉酮)、IPBC(iodopropynyl butylcarbamate,碘丙炔醇丁基氨甲酸酯)与敌草隆的三组分复配,具有优良的防霉抗藻效果。国内也有企业把“禾草灵”(diclofop-methyl或propanoicacid,2-[4-(2',4'-二氯苯氧基)苯氧基]丙酸甲酯)等农药应用到涂料的抗藻中。
新的农药研发中,对于除草剂建立的一套快速、准确、用药量少、漏筛少的生物筛选模型,如初筛采用以绿藻、小球藻或蓝藻等单细胞藻类为试验藻种。该方法用药量较少,且对于抑制光合作用的化合物敏感,在研发涂料抗藻剂时也开始尝试从农药除草剂中发掘除草剂在涂料中的抗藻功能。随着人们对环境保护的呼声越来越高,毒性大、对环境污染较严重的抗藻剂已被逐渐淘汰。研究人员已逐步转向无毒、低毒、对环境友好且成本低的抗藻剂的研究开发。
(4)防锈剂 金属构件在生产加工及运输的过程中很容易生锈,所谓锈是由于受到氧和水的作用,在金属表面形成氧化物和氢氧化物的混合物,铁锈是红色的,铜锈是绿色的,而铝和锌的锈称为白锈。防锈漆的主要成分是防锈颜料和成膜物质。通常以防锈颜料的名称而命名,如红丹防锈油漆、铁红防锈油漆等。防锈剂属于防锈产品的一种,其他类型的还有防锈油、防锈纸等。
防锈剂具有使用效果好、使用方便、成本低廉、与水性涂料的其他组分相容性较好等优点,已在各类涂料中得到广泛应用,近年里涂料用防锈剂的发展呈现出如下趋势。
①多功能性。随着市场要求的不断提高,近年来市场上出现了一剂多功用的防锈剂,可以适应多种条件下金属制品的防护和使用需要。除了具有良好防锈功能外,还具备其他的功能和作用,比如润滑、清洗、减振等功效。
②低黏度性。在满足使用性能的前提下,应尽量降低防锈剂的黏度或粒径。低黏度微粒易混溶,可以有效降低防锈剂的用量,能够达到节约降耗的目的。
③较高的环保要求。随着环保法规的要求越来越严格以及人们保护环境意识的提高,对防锈剂的组成及使用也提出相应的要求,因而采用符合环保要求的防锈材料,开发具有可生物降解性的防锈剂逐渐成为防锈剂发展的主流。
3.4.3 现行主要品种简介
水性防锈漆是以水作为分散介质,利用物理、化学等多重防锈机理,根据化学转化,络合反应等化学原理配制而成,是传统防锈底漆的最佳换代产品,广泛应用于各种汽车、船舶、网架、机械制造、集装箱、铁路、桥梁、锅炉、钢结构、石化设备等防腐保护,是溶剂型油漆不可比拟的。水性防锈漆的技术指标:光泽度为亮光90%、半光≥60%、哑光≤30%、全哑≤10%;硬度为2H以上;耐水性(浸入GB 6682三级水性、6H)为不起泡、不起皱、不脱落;耐酸性(浸入5%硫酸中,10H)为不起泡、不起皱、不脱落;干燥时间(25℃)为表干≤1h,硬干≤12h,完全干燥1周;重涂时间可根据温度、湿度不同调整;稀释比例为0%~20%清水稀释(质量分数);理论耗漆量为15~20m2/(kg·遍)。产品特点:①无毒、无味、无污染,对人体健康没有任何危害,绿色环保。②不易燃、不易爆,便于运输。③用自来水稀释,施工工具、设备、容器也用自来水清洗,大大降低了涂装成本。④干燥时间快,提高了工作效率,降低了劳动成本。2001年无穷花水性漆品牌创立,致力于为用户提供真正健康环保、质量稳定的产品。该公司于2002年全面通过ISO 9001国际质量管理体系认证、ISO 14001环境体系认证、中国环境标志产品认证(十环认证),2004年被山东省认定为高新技术企业,并得到省政府的高度重视,于2005年获得了科研专项基金,2007年无穷花产品又一次性全面通过欧盟SGS检测。
(1)环保性 无穷花水性漆和油性漆最本质的区别在于溶剂的选取,无穷花水性漆是以水作为稀释剂的漆,而油性漆使用的是有机溶剂,这些有机溶剂一般是对人体有害、对大气有污染并易燃烧的溶剂,并且会在成膜的时候挥发到空气中去,所谓对健康的威胁也就由此产生。而且这些有害物质并不会在短时间内全部挥发干净,譬如甲醛,它有可能需要5~10年才能完全挥发干净。因此,这些有机溶剂对人体的损害就变成了长期行为。而无穷花水性木器漆,由于使用水来代替有机溶剂,所以在成膜的时候挥发出的都是水,也就不会给人体带来任何的伤害了。因此,无穷花水性漆与油性漆最本质的区别在于环保性和对人体健康的影响。
(2)快干性 无穷花水性漆采用了禄源公司最新研制成功的新一代水性树脂,在原有水性聚氨酯漆的基础上大大提高了物理性能指标。无穷花漆表干在常温下只需10min,解决了其他品牌水性漆表干慢、重涂时间过长的缺陷,大大提高了工作效率。
(3)不怕水、不怕烫、不泛白 自成立之初,该公司就设立了科技公关小组及研发中心,经过不断的科技创新,成功突破水性漆遇水泛白这一世界难题。新一代水性漆不怕水、不怕烫、不泛白,成为水性漆行业里的一枝独秀。
(4)硬度高 硬度方面多年来一直是水性漆制造行业的难题,这也造成了许多水性漆生产厂家没有地板漆,或者只能用普通型的来代替,随之而来也造成施工中出现各种各样的事故,使广大用户望而生畏,出现明知水性漆环保但不敢用的局面。而无穷花水性漆在硬度上突破2H以上大关,而且丰满度高,漆膜细腻光滑,尤其是用在实木门、家具、橱柜等实木材质上,能充分呈现出木材的天然质感与肌理效果,甚至还可以制作油性漆无法制作的高档家居用品特有的“见木不见漆”的效果,这些都令油性漆无法与之相媲美。
(5)柔韧性好 无穷花水性漆产品漆膜具有独特的柔韧性,可经受住日光中紫外线的照射,解决了油性漆漆膜易裂纹之弊。而且开发的软质基材专用的水性漆具有高柔韧性、高弹性,折叠弯压没有任何问题,这些是油性漆所无法达到的。
(6)漆膜不黄变、易修补 油性漆里所含有的有机化学成分决定其物理性能,漆膜黄变是其无法更改的事实,而且时间越久漆膜越薄,甚至消失。而无穷花水性漆从理论上,因其是无机反应,从而决定了其漆膜不可能黄变;从实践上,无穷花水性漆不黄变的性能也经受了时间与市场的严峻考验。油性漆的漆膜硬而脆,破损后不易修补,而无穷花水性漆解决了这一难题,修补问题轻松搞定。
(7)透明度高 无穷花水性漆色漆及修色系统采用的是由禄源公司自主研发的水性透明色精,其产品为纯水性,而市面上的水性漆大多数用的是水油通用型透明色精,其弊端为着色性不好,透明度差,而且与油性色精一样有刺鼻性气味,而无穷花水性色精无毒无味,着色均匀,具有极高的透明度,约是油性、水油通用型透明度的3倍左右。
(8)性能稳定 这一点是很重要的,水性木器漆作为新生物,在市场上存在“泥沙俱下、鱼目混珠”的现象。一些商家看中了水性漆的市场空间,但是没有在技术研发上投入,采取使用廉价原材料方式,以低价水性漆产品冲击低端市场,获取短期利益。产生的结果便是质量问题,给水性漆带来很多负面影响。而无穷花水性漆上市已有十几年之久,凭借稳定的产品质量、雄厚的技术研发能力,获得了国内、外客户的一致好评。
施工说明:①严禁与油性物质接触,使用前搅拌均匀,可根据实际需求,适当加水稀释,但一般添加0%~10%的水量为最好。②刷涂、滚涂、喷涂、浸涂都可,施工温度≥5℃。③施工前应清除表面油污、砂土、杂物、疏松浮锈(锈层厚度不超过120μm)。④储存温度≥0℃,置于阴凉干燥处存放,防冻、防暴晒,保质期18个月。
防锈剂是一种超级高效的合成渗透剂,它能强力渗入铁锈、腐蚀物、油污内,从而轻松地清除掉螺钉、螺栓上的锈迹和腐蚀物,具有渗透除锈、松动润滑、抵制腐蚀、保护金属等性能,并可在部件表面上形成并储存一层润滑膜,可以抑制湿气及许多其他化学成分造成的腐蚀。防锈剂是一种能使液体迅速而均匀地渗透到某种固体内部的表面活性剂,在印染工业中有着广泛的用途。舒泊润渗透剂采用活性渗透助剂、润滑剂和除锈剂等配成,具有松锈、防腐、防潮、清洗、润滑、保护等多重功能,渗透能力强、使用方便,对金属、木器、饰面等材料无腐蚀,并具有保护功能。其作为防锈剂来使用,室内常温防锈可达20个月。
(1)阻燃剂 阻燃科学技术是为了适应社会安全生产和生活的需要,预防火灾发生,保护人们生命财产而发展起来的一门科学技术。阻燃剂是阻燃技术在实际生活中的应用,它是一种用于改善可燃易燃材料燃烧性能的特殊的化工助剂,广泛应用于各类装修材料的阻燃加工中。通过添加阻燃剂加工工艺处理后的材料,在受到外界火源攻击时,能够有效地阻止、延缓或终止火焰的传播,从而达到阻燃的作用目的。根据不同的划分标准可将阻燃剂分为以下几类:①按所含阻燃元素分。按阻燃剂中发挥阻燃作用的所含阻燃主要化学元素的不同,可将阻燃剂分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-卤系阻燃剂、磷-氮系阻燃剂等几类。卤系阻燃剂在热解过程中,分解出捕获传递燃烧自由基的X·及HX,HX能稀释可燃物裂解时产生的可燃气体,隔断可燃气体与空气的接触。磷系阻燃剂在燃烧过程中产生了磷酸酐或磷酸,促使可燃物脱水炭化,阻止或减少可燃气体产生。磷酸酐在热解时还形成了类似玻璃状的熔融物覆盖在可燃物表面,促使其氧化生成二氧化碳,起到阻燃作用。在氮系阻燃剂中,氮的化合物和可燃物作用,促进交链成炭,降低可燃物的分解温度,产生的不燃气体,起到稀释可燃气体的作用。磷-卤系阻燃剂、磷-氮系阻燃剂主要是通过磷-卤、磷-氮协同效应作用达到阻燃目的,具有磷-卤、磷-氮的双重效应,阻燃效果比较好。②按组分的不同分。按组分的不同可分为无机盐类阻燃剂,有机阻燃剂和有机、无机混合阻燃剂三种。无机盐类阻燃剂是目前使用最多的一类阻燃剂,它的主要组分是无机物,应用产品主要有氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、硼酸等。有机阻燃剂的主要组分为有机物,主要的产品有卤系、磷酸酯、卤代磷酸酯等。还有一部分有机阻燃剂用于纺织物的耐久性阻燃整理,如六溴水散体、十溴-三氧化二锑阻燃体系,具有较好的耐洗涤的阻燃性能。有机、无机混合阻燃剂是无机盐类阻燃剂的改良产品,主要用非水溶性的有机磷酸酯的水乳液,部分代替无机盐类阻燃剂。在三大类阻燃剂中,无机阻燃剂具有无毒、无害、无烟、无卤的优点,广泛应用于各类领域,需求总量占阻燃剂需求总量一半以上,需求增长率有增长趋势。③按使用方法分。按阻燃剂使用方法的不同可把阻燃剂分为添加型和反应型。添加型阻燃剂主要是通过在可燃物中添加阻燃剂发挥阻燃剂的作用。反应型阻燃剂则是通过化学反应在高分子材料中引入阻燃基团,从而提高材料的阻燃性,起到阻止材料被引燃和抑制火焰的传播的目的。在阻燃剂类型中,添加型阻燃剂占主导地位,使用的范围比较广,约占阻燃剂的85%,反应型阻燃剂仅占15%。
各类树脂(材料)适用的阻燃剂品种见表3-2。
表3-2 各类树脂(材料)适用的阻燃剂品种
注:
TDCPP:化学名称磷酸三(2,3-二氯丙基)酯2,英文名称tri(2,3-dichloropropyl)phosphate3。
TBC:化学名称三(2,3-二溴丙基)异三聚氰酸酯,英文名称tris(2,3-dibromopropyl)isocyanurate。
TCEP:化学名称三(2-氯乙基)磷酸酯,英文名称tris(2-chloroethyl)phosphate。
TCPP:化学名称磷酸三(2-氯丙基)酯,英文名称tri(2-chloropropyl)phosphate。
DMMP:化学名称甲基磷酸二甲酯,英文名称dimethyl methylphosphonate。
MPP:化学名称三聚氰胺聚磷酸盐,英文名称melamine polyphosphate。
FB:化学名称水合硼酸锌,英文名称flame retardant ZB。
HBCD:化学名称六溴环十二烷,英文名称hexabromocyclododecane。
MCA:化学名称2,4,6-三羟基-1,3,5-三嗪,英文名称2,4,6-triazinettriol。
IPPP:化学名称磷酸异丙基二苯酯,英文名称isopropyl phenyl diphenyl phosphate。
PPO:化学名称三苯基氧化磷,英文名称triphenylphosphine oxide。
(2)抗静电剂 抗静电剂在化学结构上兼有极性基团和非极性基团,具有表面活性剂的特征。常用的极性基团有羧酸、磺酸、硫酸、磷酸的阴离子,胺盐、季铵盐的阳离子,—OH、—O—等基团;常用的非极性基团有烷基、烷芳基等,其相互关联形成了抗静电剂的五种基本类型,即胺的衍生物、季铵盐、硫酸酯、磷酸酯以及聚乙二醇的衍生物。
阳离子抗静电剂通常是些长链的烷基季铵、磷或盐,以氯化物作平衡离子。它们在极性基质中,如硬质聚氯乙烯和苯乙烯类聚合物中效果很好,但对其热稳定性有不良影响。这类抗静电剂通常不得用于与食物接触的物品中,而且抗静电效果仅为乙氧基化胺类之类内用抗静电剂的1/5~1/10。
阴离子抗静电剂通常是烷基磺酸、磷酸或二硫代氨基甲酸的碱金属盐,主要用于聚氯乙烯和苯乙烯类树脂中,它们在聚烯烃类树脂中的应用效果与阳离子抗静电剂相似。在阴离子抗静电剂中,烷基磺酸钠已广泛应用于苯乙烯系树脂、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯中。
非离子抗静电剂,如乙氧基化脂肪族烷基胺代表着最大的一类抗静电剂。它们广泛地应用于聚乙烯、聚丙烯、ABS和其他苯乙烯系聚合物中。目前生产销售的有好几种乙氧基化烷基胺,其区别在于烷基链的长度和不饱和度的大小。乙氧基化烷基胺是很有效的抗静电剂,即使是在相对湿度低的情况下亦然,而且长期有效。这类抗静电剂已获美国食品医药管理局批准,应用于与食品间接接触的物品中,其他商业上有价值的非离子型抗静电剂还有乙氧基化烷基酰胺,如乙氧基月桂酰胺、甘油一硬脂酸酯(GMS)。乙氧基月桂酰胺适用于在湿度小的环境里使用的聚乙烯和聚丙烯,而且要求有速效长效的抗静电功能的场合。GMS类抗静电剂则只考虑用于加工过程中的静电保护。尽管GMS向聚合物表面迁移的速度快,但它不能像乙氧基化烷基胺或乙氧基化烷基酸胺那样发挥持久的抗静电作用。可以将高达75%的液体或低熔点的乙氧基化烷基胺和聚合物掺合制成浓缩母料,这些母料是自由流动的小球状产品,易于装运,其混炼时易于分散。
(3)防藻剂 按照活性组分来区分,防藻防霉剂品种有异噻唑啉酮类、苯并咪唑类、碘炔丙基类、取代芳烃类、二硫代氨基甲酸盐类。
对于涂膜中使用防藻防霉剂的关键是其水溶性要低,以免被水(包括空气中的湿气)冲淋和溶解掉。还有对于热、紫外线、酸碱、化学溶剂具有稳定性,保障防藻防霉的持久时效。另外,涂膜的致密性也影响防藻防霉性能。
①苯并咪唑氨基甲酸甲酯(BCM)。苯并咪唑氨基甲酸甲酯,别名多菌灵,学名methyl-N-benzimidazol-2-yl-carbamate。BCM的水溶性差,光稳定性、热稳定性好,毒性低,能够杀死或抑制大部分霉菌的生长。但在相对湿度较大的环境下对毛菌、交链孢霉和根霉等抑灭效果不好,对于细菌和酵母也无效。与其他防霉组分复配使用时,效果更好。在高pH值时,即在养护期不够的新抹灰层上也有可能使白色涂膜变色。在水性涂料中,BCM一般用量为0.5%~1.0%。属于该类防霉剂的品种(商品名)有:Acticide SR1138、Rocima 320、Mycavoid CM、Preventol BCM等。
②2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮(OIT,2-octyl-4-isothiazolin-3-one)。OIT具有较好的广谱杀菌性,既防霉又抗藻,但它对人体皮肤的刺激性较大,水溶性也大,容易被雨水冲刷掉。属于该类防霉剂的品种(商品名)有:Skane M-8、Mycavoid FC、Acticide OTW、华科-108、YC-888、SD-888 等。
③3-碘-2-炔丙基丁基氨基甲酸酯(IPBC,3-iodopropargyl-N-butylcarbamate)。IPBC是用于涂料中的唯一线型防霉剂,属于环境友好型的品种,具有均衡而高效的防霉能力,对于酸碱的稳定性好。其缺点是水溶性较大,在水中的溶解度约为190mg/kg,售价也较贵,还可能引起涂膜变色。属于该类防霉剂的品种(商品名)有:Troysan Polyphase AF1、Troysan Polyphase AF3、Mycavoid M820、Mycavoid M830、Mycavoid M840、Omacide IPBC30、Omacide IPBC40、Omacide IPBC100、Preventol TPOC3801、Nipacide IPBC、Acticide IPW50、Fungitrol 740(零VOC,无气味)等。
④四氯间苯二甲腈(IPN或CLT,tetrachloroisophth-alonitrile)。IPN,俗名为百菌清,纯品为无色无味结晶,在水中的溶解度极低(约0.5mg/kg),工业品纯度约98.9%,为淡黄色结晶,稍有刺激性气味。通常情况下,IPN对酸碱和紫外线稳定,不腐蚀容器。其优点是防霉性较好,但抗菌谱有缺陷,而且属于含氯产品。属于该类防霉剂的品种(商品名)有:Nopcocide N-96、SN-CIDE N-54-D、SN-CIDE N-96、Nuocide 404D、Nuocide 960、YC-404、SD-96等。
⑤4,5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮(DCOIT,4,5-dichloro-2-octyl-4-isothiazolin-3-one)。DCOIT既能用于干膜防霉,也可用于罐内防腐,是广谱高效防腐防霉抗藻剂,对所测试的微生物的MIC都在20mg/kg。其缺点是渗析较严重,它也是含氯产品,对人体皮肤的刺激性较大。市面上的商品有Rozone 200,其含20%的DCOIT,推荐用量为0.12%~0.50%。
⑥吡啶硫酮锌(ZPT,zinc pyrithione)。吡啶硫酮锌是锌的螯合物,既能用于干膜防霉,也可用于干膜抗藻。在水中的溶解度低(约8mg/kg),在丙二醇中的溶解度约为200mg/kg。其显著优点是抗菌谱广,毒性低,不仅用作防霉抗藻剂,还普遍添加于洗涤剂和化妆品中,用以去除头皮屑。其热稳定性好,在100℃下至少能稳定存在120h,适宜在pH值为4.5~9.5之间使用。ZPT的缺点是在紫外线下会逐步分解,储存温度应在10℃以上,当环境温度低于1.5℃时,ZPT便结晶、结块、沉淀。市售的商品代号为ZOE(Zinc Omacide),形态既有粉状体,也有水溶性分散体(溶剂通常为丙二醇)。
⑦N'-(3,4-二氯苯基)-N,N-二甲基脲(diuron)。二氯苯基二甲基脲是一种常用的防藻剂,俗称“敌草隆”。它的水溶性低(在水中的溶解度约为32mg/kg),防藻性能好,价格适中,但对其他作物也同样具有杀灭作用。单组分的该防藻剂的商品代号有Algicide D500、Durashide F-500等。新开发的同类防藻剂系列商品的活性成分有:2-甲硫基-4-叔丁基氨基-6-环丙基氨基-S-三嗪(2-methylthio-4-tert-butyl amino-6-cyclopropylamino-s-triazine),或称为N-环丙基-N'-(1,1-二甲基乙基)-6-甲硫基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺[N-cyclopropyl-N'-(1,1-dimethylethylene)-6-methylthio-1,3,5-triazine-2,4-diamine],简称Irgarol或cybutryne,其变体为terbutryne,它们的防藻性好,安全性高。
⑧复配型防藻剂。工业上实际使用的防藻剂,常常是将防霉和防藻成分复配在一起,以便起到互补和协同作用。如Rocima 350是DCOIT与IPBC的复配,Rocima 361是BCM和N'-(3,4-二氯苯基)-N,N-二甲基脲的复配,Mycavoid DFP和Mycavoid DFS 是OIT、IPBC与N'-(3,4-二氯苯基)-N,N-二甲基脲三组分按不同比例复配的;Mycavoid DFW 是OIT、BCM和N'-(3,4-二氯苯基)-N,N-二甲基脲三组分的复配产品;Mergal S90是由OIT、BCM与2-甲硫基-4-叔丁基氨基-6-环丙基氨基-S-三嗪三组分复配的;Mycavoid DF3 是OIT与CMIT、MIT三组分复配的。
⑨其他抗藻剂。涂料上生长的不同藻类尽管形态各异,但它们都有一些共同的特征:都具有叶绿素,能够利用光能进行光合作用,将无机物转变为有机物,同时放出氧气,是一类能独立生活的自养型生物,与植物有相似的一些特征。研发新的农药除草剂需建立一套快速、准确、用药量少、漏筛少的生物筛选模型,目前国内外一些大公司初筛采用绿藻、小球藻或蓝藻等单细胞藻类为试验藻种,该方法用药量较小且对于抑制光合作用的化合物敏感。一些涂料厂家在研发涂料抗藻剂时也开始尝试从农药除草剂中去发掘一些常用除草剂在涂料中具备的抗藻功能。现有2-[4-(2',4'-二氯苯氧基)苯氧基]丙酸甲酯(国内俗称“禾草灵”)等农药已应用到涂料的抗藻中。
也有一些单一的产品可用于抗藻,如Preventol TPOC 3082,但是成本高。二硫氰基甲烷对几种藻类的MIC值为:绿藻1.6、席藻12.5、衣藻3.1。但是二硫氰基甲烷是一种高毒杀菌抗藻剂,可经多种途径进入人体内,有明显的蓄积毒性作用,其慢性毒性作用已引起人们重视,应谨慎使用。二氯酚可用作灭藻剂,常用量为0.01%~0.1%,但由于二氯酚的工业品颜色较深,且有一定的气味,给使用带来一定困难。
海洋油漆防霉防藻剂:DC-88是一种低成本、高效的防霉防藻剂,已被广泛应用在石膏板、竹材、木材、塑料、木塑和海洋油漆中。在海洋油漆中的用量最大,它能有效地防止海洋生物在船体上的附着,对于海洋油漆的性能无不良影响,是替代TBTO的最佳选择,在海洋油漆中使用量为5%~20%。
(4)腐蚀抑制剂(防锈剂) 水基防锈剂,是以水溶性药剂,如亚硝酸钠、苯甲酸钠、重铬酸钠、三乙醇胺等为基本材料配成弱碱溶液。该防锈剂使用方便、成本低、安全,适宜在水性涂料中使用。油基防锈剂则以矿物油为基油,加入油溶性缓蚀剂及有关添加剂配成。金属水基防锈剂曾经都含有亚硝酸钠、重铬酸盐。亚硝酸盐型水基防锈剂具有价廉、效果良好及使用方便、易去除等明显优点,故被广泛使用。但人们证明亚硝酸盐能转化成致癌物而使其使用和排放受到严格限制。
水性防锈涂料是以水作为分散介质,利用物理、化学等多重防锈机理,根据化学转化、配合反应等化学原理配制而成,是传统防锈底漆的最佳换代产品,主要分为物理性和化学性防锈漆两大类。前者靠颜料和漆料的适当配合,形成致密的漆膜以阻止腐蚀性物质的侵入,如铁红、铝粉、石墨防锈漆等;后者靠防锈颜料的化学抑锈作用,如红丹、锌黄防锈漆等。水性金属防锈漆选用金属强力螯合剂肌醇六磷酸酯为主要成分,与其他几种水性助剂复配而成。肌醇六磷酸酯是从粮食作物中提取的天然无毒有机化工产品,当它作为磁性材料防锈剂使用时,能在表面与金属迅速螯合,形成一层致密的单分子配合物保护膜,可有效抑制金属的腐蚀。一般以铁红、磷酸锌为主体防锈颜料,以苯丙乳液为主要成膜树脂,经过优化组合配制而成,具有无毒、不燃、耐老化、耐化学腐蚀、附着力优等优点,广泛应用于各种汽车、船舶、网架、机械制造、集装箱、铁路、桥梁、锅炉、钢结构、石化设备等防腐保护。