新型杂化工艺能加速木器涂料中VOC的释放.doc

新型杂化工艺能加速木器涂料中VOC的释放　　涂料行业的许多市场领域正在受到来自政府法规和消费者的要求降低对环境影响方面的压力。例如要降低涂料中有害空气污染物(HAPs)和挥发性有机化合物(VOCs)的释放，要求使用含有更高可再生物的原材料、使用较低危害性的化学品来提高工人和终端用户的安全性。工业木器涂料市场对这些关注并不陌生，减少HAPs、VOCs和有害化学物质(如甲醛)的使用促使了对配方进行重新调整和使用新型工艺如紫外光固化和水性涂料工艺。例如，北美木器家具目前采用的主要工艺是溶剂型硝基漆，厨房和浴室柜子目前采用的主要工艺是酸催化醇酸-氨基塑料转化清漆1。重新调整这些溶剂性涂料配方使其VOC和HAPs含量更低，就能允许它们在那些市场上继续使用，但是在未来会期望使用更低VOC含量的技术。特别是，紫外光固化技术在橱柜市场方面的应用有了明显的增长，在该领域橱柜安装前已完成了平整地堆放过程1。也可采用水性工艺，使用基于丙烯酸乳胶、聚氨酯分散体和其他聚合工艺的水性体系的情况越来越多，因为来自法规方面的压力促使涂料生产商和木器加工者寻求更环保的先进涂料。 　　木器涂料终端用户如家具和橱柜生产商也在寻找能符合这类“限制化学品从成品中释放”的法规和规范要求的解决方法。法规压力也是造成消费者要求生活和工作场所具有更好的空气质量的部分原因，还有部分是基于对建筑材料和产品，如成品木家具，可能会在生产后长期释放挥发性成分，而影响室内空气质量知识的了解。示例包括要限制单个组分的含量(如甲醛或某些其他醛类)以及总的VOC含量(TVOC)，TVOC是对从已经涂漆的木器件上释放的总的挥发性研究化合物含量的一种估计，这些木器件已经干燥一段时间并包装好后准备运输。生产商并不希望在打开包装时让消费者暴露于挥发性排放物前，也不希望他们的产品在使用过程中释放VOCs而造成较差的室内空气质量。有一些认证和规范性项目来限制挥发性排放物，如那些来自绿色卫士2和BIFMA(企业和机构的家具制造商协会)的认证3。绿色卫士和BIFMA标准都是用动态试验箱的方法测量挥发性排放物，这种动态试验箱是设计用来模拟典型环境中的发生的排放，如公司办公室或居住的卧室3,4。 　　本文的目的是描述一种木器涂料用新型水性工艺，该工艺会影响VOC含量和从木器成品中释放VOC的速率。丙烯酸乳胶和聚氨酯分散体(PUD)聚合物的独特的组合使得涂料具有较低的VOC含量，与水性丙烯酸技术本身相比，它能加速作为成膜助剂溶剂的释放。在硬度方面性能的改善也很重要，以及其他与硬度有关的性能的提高，如抗粘连性、耐印痕性、耐划伤和磨伤性。新工艺对挥发物排放测量结果的影响也将讨论。将新型丙烯酸/聚氨酯分散体(PUD)混合工艺与水性丙烯酸和市售水性和溶剂型木器涂料体系进行比较，按为木家具和橱柜用途专门设计的测试协议进行比较。 　　实验 　　将评价中使用的基于新工艺的丙烯酸/聚氨酯漆基命名为PUA-1。它是一种硬的丙烯酸乳胶和软的聚氨酯分散体的混合物，含有自交联的官能团，在室温下能通过氧化和光解机理固化。制备的PUA-1质量固含量为39.0%，pH 7.6，最低成膜温度(MFFT)低于0℃。PUA-1含有一些溶剂(二丙二醇二甲醚DMM)，它来自聚氨酯分散体的生产过程。PUA-1含有约相当于总量2.9% 的DMM，计算的VOC含量约为84 g/L。DMM在丙烯酸/聚氨酯混合物中确实是作为成膜助剂使用，能帮助成膜。 　　将一种市售的水性丙烯酸AC-1用于比较。AC-1是一种能自交联的硬的丙烯酸乳胶聚合物(Tg = 43 ℃)，目前用于家具和橱柜用木器涂料。其在硬度性能方面与制备PUA-1用的丙烯酸乳胶相似。提供的AC-1的质量固含量为40.5%，pH 7.0。 　　在多个实验配方中测试PU A-1 和AC-1。表1和表2给出了测试用的作为木底材上封闭剂和面漆的主要配方，详细规定了成膜助剂组合和添加剂。所有测试的涂料都是清漆。 　　从生产商处获得了用于木家具和橱柜的市售涂料体系，在表3中进行了简单描述。体系是由一个封闭剂和面漆组成。市售水性体系(COM-1)是由封闭剂(WB-1)和丙烯酸面漆(WB-2)配方组成。没有给出WB-1的漆基的化学结构，但认为是丙烯酸乳胶。溶剂型体系COM-2是由一种快干、乙烯基改性硝基纤维素封闭剂(SB-1)和一种乙酸丁酸纤维素(CAB)/丙烯酸面漆(SB-2)组成。第二种溶剂型体系(COM-3)由可打磨的封闭底漆和基于硝基纤维素工艺的清漆组成。根据生产体系的推荐选择封闭剂和面漆组合。 　　 　　 　　 　　试板制备 　　对于大多数试验，将涂料体系用传统的空气喷涂方法涂覆至枫木板(10 cmx 30 cm)上。涂层施工时每道涂层的干膜厚度约为1密耳(25μm)，一道封闭剂和两道面漆。使用前枫木板用