优化遮盖力并降低钛白粉用量的先进遮盖聚合物与新型分散剂技术

优化遮盖力并降低钛白粉用量的先进遮盖聚合物与新型分散剂技术 优化遮盖力并降低钛白粉用量的先进遮盖聚合物与新型分 散剂技术 【现代涂层技术】 优化遮盖力并降低钛白粉用量的 先进遮盖聚合物与新型分散剂技术 伍文君1, *，熊喜竹2，Christine Fortener 1，Medhi Bouzid 3，Mike Kaufman 1，刘丽莉1 (1.阿科玛涂料，美国 卡罗来纳州;2.常熟高泰助剂有限公司，江苏 常熟 215522;3.高泰助剂，美国) 摘要:钛白粉短缺以及由此而引起的价格上涨再次激励涂料化学家为增加涂料遮盖力而寻找这一关键原材料的替代品。针对这一目标，阿科玛最近推出了两种新技术??CelocorTM遮盖聚合物和能提高钛白粉遮盖效率的新型分散剂。本文介绍了这两种新技术产品的性能，并通过其在4种乳胶漆中的应用实例说明如何有效利用这两种技术的组合来显著降低涂料配方中所需钛白粉的用量。 关键词:钛白粉;替代品;遮盖聚合物;分散剂;遮盖力;着色强度 中图分类号:TQ630.495 文献标志码:A 文章编号:1004 – 227X (2013) 09 – 0059 – 06 每一次钛白粉短缺和价格上涨都推动涂料制造商积极寻找其替————————————————————————————————————————————————————— 代品或者能帮助降低钛白粉用量的其他技术。为此，阿科玛最近推出 了两类能提高钛白粉遮盖效率的技术??阿科玛涂料树脂的 CelocorTM不透明聚合物和高泰助剂的助分散剂技术Bumper TechnologyTM。这两种技术基于不同的原理，CelocorTM是一种中空 的遮盖聚合物乳胶颗粒，它能均匀分散在涂层里，因高分子球壳与空 气折射率不同而提供遮盖 TM力。Bumper Technology 分散剂(包括Coadis BR85Advanced opaque polymer and new disperser technology for optimizing hiding power and reducing 和XP1966)则 结合了离子型与位阻型分散剂的特点， content of titanium dioxide // WU Wen-jun*, XIONG 既可以作为 唯一的分散剂在涂料中取代传统的分散Charlie, FORTENER Christine, BOUZID Medhi, 剂，也可以通过与主流的离子分散剂复配，进一步增 KAUFMAN Mike, LIU Lily 加TiO2的分散和稳定，从而减少钛白粉用量，降低配 Abstract: Recent shortages in titanium dioxide and consequent price increase have provided a renewed incentive 方成 本。本文主要介绍这两种新技术，并通过实例示for coating chemists to look for alternatives to this key raw 范说明如何利用这两种技术的组 合来显著降低涂料配material to promote paint hiding. Arkema has recently 方中所需钛白粉的用量。 introduced new technology in the form of CelocorTM —————————————————————————————————————————————————— ——— opacifiers and novel dispersants capable of enhancing hiding 1 遮 光原理和分散剂的作用 efficiency of titania. The paper will focus on introducing the 1. 1 遮光原理 performance of these new technologies and exemplifying 遮盖力或不透明度是涂膜遮盖底材表面颜色的能 with four latex paint applications how combining these 力[1]，是颜料对光线产生吸收、散射和反射的结果[2]。深 technologies in a paint formulation to significantly reduce 色涂料的遮盖力来自深色或黑色颜料对光的吸收，白the amount of titania required in a coating formulation. Keywords: titania; alternative; opaque polymer; dispersant; 色涂料 的遮盖力则源于钛白粉颗粒的光散射。 hiding power; tinting strength 在各种颜料中，钛白粉(TiO2)的折射率最高，具First-author’s address: Arkema Coating Resins, 410 有遮盖力高、消色力强、明度值大等一系列优点[3]，是 Gregson Drive Cary, NC 27511, America 油漆和涂料展示白色和提供遮盖力的关键组分。由于 收稿日期:2013–06–24 修回日期:2013–07–11 突出的光散射特性、化学稳定性及无毒性，金红石型钛白粉一直 被公认为最优质也是使用最普遍的白色颜料[4]。钛白粉的短缺和价格 上涨促使涂料制造商积极寻找其替代品，或者能帮助降低钛白粉用量 —————————————————————————————————————————————————— ——— 的其他技术。由于钛白粉是建筑涂料原材料成本的最大组成部分， 作者简介:伍文君(1966–)，女，重庆人，1987年北京大学化学系学士，1990年北京大学化学系硕士，1995年美国南加州大学化学博士，先后在美国汉高、联合碳化物公司、陶氏化学公司任职，目前在阿科玛涂料树脂担任首席科学家，主要领导新技术和产品研发。 作者联系方式:(E-mail) wenjun.wu@arkema.com。 ? 59 ? 因此，这种冲击力和推动力对于建筑涂料行业尤其显著。 1. 2 分散剂的作用 除了与周围介质折射率的差值外[5]，二氧化钛在涂层中散射光的能力还取决于其粒径的大小以及颗粒彼此间的距离。分散剂不仅可以帮助其湿润、使分散容易，还可以使分散的遮光颜料稳定。因而分散剂的选择至关重要。在乳胶漆的生产过程中，颜料和填料的聚集体和富集体在机械力的作用下解聚成原始颗粒状态，但粉碎好的固体粉末分散在水相中后，往往会聚结而下沉，分散剂的主要功能便是环绕、屏蔽分散后的颜料颗粒，利用粒子之间的相斥力使其稳定地悬浮在液体中，并阻止颜料在漆膜干燥过程中富集。二氧化钛的光学效率与其分散程度有着直接的关系:颜料分散越好，光散射越强，遮盖力越好。 分散剂对乳胶漆生产、储存和使用具有十分重要的意义。分散剂利用相斥力阻止颜料颗粒之间的随机接触，从而防止絮凝及分层。静电排斥和空间位阻是水性配方中稳定颜料颗粒的两个重要机制，离子————————————————————————————————————————————————————— 型(ionic dispersants)和空间位阻型(steric dispersants)分散剂分别通过离子斥力和空间位阻来稳定分散体系。 为了降低光催化活性并优化分散性，TiO2晶体一般都经过金属氧化物的表面改性[6]， 而大多无机氧化物在水相中受pH的影响而带有表面电荷;因此，分散体的稳定性取决于系统的pH。颜料、填料都有一个粒子表面电位为零的pH，这个pH被称为等电点。在等电点附近，电荷斥力小，分散体系的稳定性差。聚丙烯酸盐以及丙烯酸盐共聚物是水性涂料中最常用的离子分散剂，因为其聚合物链上的丙烯酸含量高，这类分散剂在无机颜料表面有良好的吸附力，并因聚丙烯酸盐在水中离解而对颜料形成双电层保护。因此，吸附在颗粒表面的离子分散剂能改变氧化物的等电点，加强表面的静电斥力，增加颜料的稳定性。 两个带相似电荷的粒子之间的排斥势能(VR)可以 用式(1)估算: VR??kT?Cεdζ ln??1+exp???s?δ????? (1) 式中，C为常数;ε 为介电常数;d为粒子直径，μm; ζ为Zeta电位，mV;s为两个带电粒子之间的距离，?;δ为双电层的厚度，?;k为波尔兹曼常数，J/K;T为 热力学温标，K。 根据式(1)，在固定的间隔距离时，由Zeta位能表 ? 60 ? ————————————————————————————————————————————————————— 征的粒子电荷对排斥力的影响最大，较厚的双电层(δ值大)也有利于分散系统的稳定。 对已经被离子分散剂分开的颜料颗粒，位阻分散剂可进一步增加空间障碍的厚度，维持遮光颜料的空间距离及最佳间距，直到漆膜干燥。位阻分散剂的组成通常包括水溶性聚合物主链和与颜料表面有强作用力的结合基团，非离子型分散剂因此能吸附在颜料颗粒周围，形成一层聚合物外壳，当颜料颗粒互相靠近，聚合物扩散层开始重叠而导致空间位阻。钛白粉颗粒不止在液相中的分散需要优化，在涂膜中也需一定的稳定性，以防止富集而影响遮盖力。在涂膜干燥过程中，颗粒之间距离变近，位阻分散剂能更有效地保持颗粒的空间间距。 1. 3 空气孔隙对遮光的影响 在干燥涂层中的空气孔隙也可以成为光散射中心[7]，如果尺寸合适，涂层中的气孔能提供额外的遮盖力，因此，可以降低钛白粉的用量。将空气孔隙引入到涂料中的方法有两种:(1)配制高于临界颜料体积浓度(CPVC)的涂料[8];(2)使用中空球体不透明聚合物[9]。两者都可达成良好的干膜光学性能并减少钛白粉用量的功效。但是前者的局限性有目共睹:在干燥涂层里的气孔虽然有利于光散射，但同时也增加了孔隙度，削弱了涂层结构的完整性[8]， 使一些重要的涂层性能如耐擦洗性、耐沾污和耐久性等受影响。相对而言，不透明聚合物的使用较为简单直接，对涂料的性能影响较小，因而受到广泛重视。 1. 4 相对着色强度 色彩丰富是乳胶漆的一大特点。据估计，有色乳胶漆占80%以上。————————————————————————————————————————————————————— 相对着色强度测试指定量色浆的加入对一个 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 白色漆的吸收特性的改变，是色浆改变涂料颜色的有效程度的度量[10]。着色强度具有重要的经济价值，它决定了为实现期望的颜色深度而在配方中添加钛白粉和色浆的用量。因此，色浆的选择和配 色的准确控制成为乳胶漆生产直至零售的重要环节。 在测试中，相对着色强度比较的是使用相同的树脂及单色颜料的测试漆与参考漆之间的色差，理想的情形是测试漆与参考漆的颜色一致。涂料制造商一般会将相对着色强度列为质量检测项目，并控制每批生产的涂料的差异在2%以内。相对着色强度和遮盖力一样，是表征白色颜料光散射效率的光学性能之一。 有色涂料的光泽或明度通常用Y%来表示。颜色越 白，Y%值越高。测试漆颜色越浅，表明白色基础漆可使用更少的二氧化钛来维持与参考漆相同的干/湿遮盖力和亮度。因此，基础漆配方如果可以重新调整，白色漆以及调色后的有色漆的成本都会因昂贵的钛白粉用量的减少而降低。 2 CelocorTM遮盖聚合物和新型分散剂 2. 1 Celocor TM 遮盖聚合物 遮盖聚合物是在涂料中掺入空气空隙最常用的一项技术[9] 。遮盖或不透明聚合物，也称有机塑料颜料，是一种不成膜的中空乳胶颗粒。在涂料干燥过程中，遮盖聚合物颗粒中心的水往外扩散，————————————————————————————————————————————————————— 中空部分被空气填充，形成封装着空气的空心球。这些均匀分散在涂层里的中空遮盖聚合物颗粒因高分子球壳与空气折射率不同而提供一定的遮盖力，同时也对钛白粉起到很好的空间位阻作用，从而增强钛白颗粒的光散射效率。不透明聚合物因而可部分取代钛白粉并保持相同的遮盖力。 当TiO2含量增加，涂层的平均折射率上升，遮盖聚合物的光散射效率随着夹带的空气与周围环境折射率的差值加大而增强。因此，遮盖聚合物在二氧化钛含量较高的涂料中具有更高的光散射效率，能更大幅度地降低TiO2用量。因为这一原因，遮盖聚合物使用于比较高档的涂料配方中(颜料体积浓度较低，固含量较高)，效果更为显著。 图1是阿科玛涂料部推出的CelocorTM遮盖聚合物的透射电镜图象。由图可见，大小均一的遮盖聚合物乳胶颗粒的中心充满空气，外层是苯乙烯–丙烯酸酯聚合物形成的球壳。与具有类似功能的其他厂家的不透明聚合物相比，CelocorTM可提供更加均衡的性能，包括着色力、光泽度、耐打磨和耐洗刷性。 图1 CelocorTM 乳胶粒的透射电镜图 Figure 1 Transmission electron microscopic image of CelocorTM latex particles 2. 2 分散剂复配和Bumper TechnologyTM的作用 由于水性漆对颜料的湿润、分散和稳定的要求较 高，因此，离子型和位阻型两种分散剂经常在配方中同时使用。————————————————————————————————————————————————————— 聚丙烯酸盐离子型分散剂通过静电排斥使钛白粉颗粒在配方中保持远距离作用而稳定存在，有效地防止絮凝和分层，但在涂膜干燥过程中，静电斥力不足以抗衡因距离缩短而增加的引力，导致钛白粉颗粒的附聚而影响漆膜的遮盖力。而位阻分散剂能维持遮光颜料的空间位置及最佳间距，直到漆膜干燥。所以选择合适的分散剂复配，可以进一步优化钛白粉的干/湿遮盖力。 空间位阻作用的幅度依赖于吸附分子的化学性质和构型以及在表面的覆盖度和吸附层的厚度。阿科玛高泰助剂部门最近推出了一种新型的分散剂技术平台??Bumper TechnologyTM，这项专利保护的添加剂技术由聚丙烯酸盐主链和聚环氧乙烷(PEG)支链组 成，其结构式如下: 主链保证整个聚合物添加剂的水溶性，而真正起到空间位阻作用的是PEG支链。这类助分散剂与离子型分散剂复配可以优化分散，防止絮凝。在涂层开始干燥过程中，随着水的蒸发，渗透压变高，PEG支链强制聚合物沉淀在颜填料颗粒上，在聚丙烯酸盐静电层的外面再形成一层坚硬的聚合物，更有效地防止钛白粉颗粒的附聚，如图2所示。 图2 Bumper TechnologyTM和聚丙烯酸盐复配稳定机制示意图 Figure 2 Schematic diagram of stability mechanism of Bumper TechnologyTM blended with polyacrylate 金红石型钛白粉的最佳散射粒径在200 ~ 400 nm 范围，在漆膜干燥末期避免附聚的理想间距介于10 ~ 40 nm之间。————————————————————————————————————————————————————— 针对这一有效间距范围，高泰推出了Bumper TechnologyTM系列的第一个商业产品??Coadis BR 85。这一助剂具有离子型和位阻型分散剂的双重功能，它在钛白粉颗粒表面形成直径为5 ~ 20 nm 的“硬球”。 ? 61 ? Bumper TechnologyTM的沉降速度以及最终的间隔距离可通过PEG支链的长度和聚合物主链的分子量来调控，因此，这是一项非常灵活的技术，可根据不同条件下钛白粉颗粒所需的特定间距而 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 。 用Y1表示，参考漆的反射率用Y0表示)，然后通过库尔贝卡–芒克(Kubelka-Munk)公式计算相对着色强度TSKM(%): 3 涂料光学性能测试方法 3. 1 干遮盖力 干遮盖力也称对比率。在Leneta 3B图片上将白色测试漆制备成3 mil(1 mil ? 25.40 μm)厚度的均匀涂膜，在25 ?C和50% 相对湿度的恒温恒湿条件下干燥24 h后，用比色计在图片的白色和黑色部分测量Y??反射率。对比率就是黑色部分与白色部分Y值的比。对比率越高，遮盖力越强。 3. 2 湿遮盖力 顾名思义，湿遮盖力就是湿膜的对比率。在涂布的湿膜上立刻放置一带孔的有机玻璃罩，这一有机玻璃罩的特殊设计让它和漆膜之间有一定间隔，同时也防止比色计与湿漆膜的接触。用分光光度计透过圆孔迅速在图片的白色和黑色部分测量Y值。湿遮盖力的计算与干遮盖力相同。 3. 3 相对着色强度 ————————————————————————————————————————————————————— (1?Y1)2Y1) TSKM=×100% (2) 2 (1?Y0)2Y0) 3. 4 耐擦洗性 相对耐擦洗性的测试使用加纳直线擦洗和磨损仪。涂膜样品的制备以及测试程序如下:在Leneta黑色塑料图纸上预备湿膜厚度为7 mil的涂层，漆膜在 2 25 ?C和50%相对湿度的恒温恒湿条件下干燥7 d。在测试之前，尼龙毛刷先来回运行400次。该测试使用一个标准化的磨料擦洗介质(Leneta公司#SC-2)，在开始和每400循环后加入7 mL擦洗介质以及5 mL水。每个样品的测试重复3次，并 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 涂层磨透时刷子的循环周期数，每张测试图板上都包括了一个耐擦洗控制样。 4 应用实例 4. 1 CelocorTM的功效 在一含20% ENCORTM 2423(苯乙烯–丙烯酸酯乳液，固含量50%，乳液最低成膜温度约20 ?C)的苯丙 TM 相对着色强度的评估参照ASTM D4838–88(2010) 乳液平光漆配方中添加不同用量的Celocor，示范 参考漆Standard Test Method for Determining the Relative Celocor 遮盖聚合物的使用和降低TiO2的功效。 ————————————————————————————————————————————————————— Tinting Strength of Chromatic Paints方法，将5.0 g酞菁蓝分别加 入250.0 g测试漆和参考漆中，然后在摇摆机上混合5 min。在Leneta 3B图片上制备6 mil厚的涂膜，在25 ?C和50%相对湿度的恒温恒 湿条件下干燥24 h。根据XYZ颜色系统测得Y%明度值(测试漆的反射 率 A中钛白粉R996用量为20%，实验比较TiO2降低到18%和16% 后涂料的性能，CelocorTM的使用范围为2%、3%、4%和6%。不同 CelocorTM和钛白粉含量的苯丙乳液平光漆配方及其干/湿遮盖力、反 射率和着色力见表1。 表1 不同CelocorTM和钛白粉用量的苯丙乳液平光漆配方及其 涂膜性能 Table 1 Formula for styrene–acrylic emulsion matt paints with different dosages of CelocorTM and titanium dioxide and films’ performance 配方 PVC/ 编号 % A B C D E F G 54.94 55.64 56.40 56.41 56.96 58.33 59.33 固含量/ 钛白粉减少量/ w(R996)/ w(Celocor)/对比率/ % 反射率/ 相对着色强度/ % % % % % % 干膜湿膜21.34 0 20 0 96.597.590.8 100.0 21.67 10 18 0 96.097.490.9 97.7 22.05 20 16 0 95.496.790.5 95.6 22.05 10 18 2 96.497.591.1 100.5 22.34 10 18 3 96.697.391.2 100.9 23.07 20 16 4 96.297.091.3 99.0 23.64 20 16 6 96.896.991.4 102.2 耐擦洗次数/次 露底时 底材颜色成线 1 980 2 292 2 000 2 174 1 700 2 294 2 539 3 039 2 000 2 316 3 229 —————————————————————————————————————————————————— ——— 3 392 2 000 2 460 表1显示，在前3组实验中(配方A、B和C)， CelocorTM遮盖聚合物的引入可弥补因TiO2用量减少而导致的遮盖力和反射率下降。配方D和E是在TiO2降低10%的情形下分别加入2%和3%的CelocorTM，而配方F和G中TiO2减少了20%，但CelocorTM用量 TiO2用量从20%降低至18%和16%，分别相当于10%和20%的减少量，无CelocorTM遮盖聚合物的苯丙乳液其反射率和干/湿遮盖力都出现下滑趋势。但是， ? 62 ? 增加到4%和6%。表1的数据表明，CelocorTM的使用但维持了与控制样(A)可使TiO2用量降低10% ~ 20%，相近的干/湿遮盖力。 比较遮盖聚合物的添加对着色力的影响。以配方A作为基准，设其着色强度为100%。由表1可知，配方 如表1所示，CelocorTM的引入可节省钛白用量且对耐擦洗性没有负影响，配方D和F甚至有所改善。 由此可见，CelocorTM提供给涂料化学家另一经济实用的选择，可以在不影响漆膜性能的前提下帮助节约钛白粉用量，从而降低配方成本。 4. 2 分散剂Bumper TechnologyTM的功效 采用新型分散剂Bumper TechnologyTM系列中的 A、B、C的相对着色强度随着TiO2的减少而线性下降。CelocorTM————————————————————————————————————————————————————— 的添加使着色力回升。在配方D、E、F和G中，在TiO2减少了10% ~ 20%的情况下，仍保留了同等或更佳的相对着色强度(99.0% ~ 102.2%)。 如前所述，遮盖聚合物可让空气空隙均匀分布在漆膜内，比配制高于CPVC的涂料更有优势，而对涂膜的耐擦洗性影响很小。耐擦洗性是漆膜的力学完整性和能量吸收能力的象征，良好的耐擦洗性可以让涂料表面被清洁时不受损坏，因此是一个不能忽略的涂料性能。表1显示了黑色底材最初显露时的擦洗次数和涂料被擦去后露出底材其颜色连成线时的擦洗次数。 Coadis BR85与一款常见的、组成为马来酸酐共聚物盐的离子型分散剂比较。配方采用ENCORTM 2741纯丙烯酸酯共聚乳液，固含量为46%，粒径180 nm，乳液最低成膜温度19 ?C，分散剂Coadis BR85为梳状共聚物钠盐，钛白粉在参考漆(配方A)中的用量为25%，降低后用量为22.5%和20.0%，即节省10%和20%的 TiO2;CelocorTM的用量范围为2.5% ~ 7.5%。不同Coadis BR85和钛白粉用量配方及其涂膜性能见表2(CC-1000为重质碳酸钙)。 表2 不同Coadis BR85和钛白粉用量的纯丙乳液配方及其涂膜性能 Table 2 Formula for pure acrylic emulsions with different dosages of Coadis BR85 and titanium dioxide and films’ performance 配方 固含量/ PVC/ 钛白粉减少量/ w / % 对比率/ % 反射率/ 编号 % % % 常用分散剂 Coadis BR85CC-1000R996Celocor干膜湿膜 % A 51.5 29.5 0 0.35 0.0 6.0 25.00.0 96.398.7 90.6 B 51.5 29.5 0 0.00 0.3 6.0 25.00.0 ————————————————————————————————————————————————————— 96.598.6 90.5 C 52.0 30.3 10 0.00 0.3 8.5 22.50.0 95.898.1 90.0 D 52.5 31.4 20 0.00 0.3 11.5 20.00.0 95.598.0 89.8 G 52.8 32.0 10 0.00 0.3 8.5 22.52.5 96.498.2 90.3 E 53.1 32.7 10 0.00 0.3 8.5 22.53.8 96.598.0 90.2 H 53.5 34.2 20 0.00 0.3 11.0 20.05.0 96.398.3 90.6 F 54.3 35.6 20 0.00 0.3 11.0 20.07.5 96.397.7 90.7 耐擦洗次数/次 露底时底材颜色成线 1 5821 900 1 5822 065 1 2601 538 1 0711 369 1 3601 757 1 4761 942 1 3161 649 1 5761 918 比较表2中漆膜的光学性能因配方调整(如替换分散剂、降低钛 白粉用量和添加CelocorTM)而引起的变化发现:首先，使用Coadis BR85取代常见的离子型分散剂时，配方B的干/湿遮盖力和反射率都 与使用竞争产品的参考漆A相当，证明Coadis BR85对TiO2和其他颜 料都起到了很好的分散效果。当钛白粉用量从 的作用。 表2表明，与原有的分散剂相比，改用Coadis BR85分散剂对涂 膜耐擦洗性能没有影响，如配方A和B。这说明两种情形下TiO2的 分散和分布相似，漆膜的强度不变。但涂料中TiO2含量降低，漆膜 的耐擦洗性变差(如配方C和D)，这大概是因为替代减去的TiO2而增 加的重质碳酸钙CC-1000其颗粒度较大，与乳液聚合物的结合力不如 TiO2，导致膜强度受损，耐擦洗性能下降。但是，在减少TiO2和增 加CC-1000的同时，引入CelocorTM，则可以扭转耐擦洗下降的趋势。 如表2所示，适量的CelocorTM(如配方F和H)使漆膜的耐擦洗性回升， —————————————————————————————————————————————————— ——— 与参考漆(A和B)不相上下。 4. 3 分散剂Coadis BR40与Coadis BR85复配 使用传统的离子型分散剂Coadis BR40(疏水丙烯酸酯共聚物钾盐)与新型分散剂Bumper TechnologyTM系列中的Coadis BR85搭配，展示了分散剂复配的优点。 25%减少到22.5%和20.0%(如配方C和D)，漆膜的遮盖力和反射率逐渐降低，类似的影响在表1中出现过，简单反映了遮光颜料TiO2在涂料中的作用。其次， CelocorTM遮盖聚合物可以替代部分的TiO2，引入5.0%或者更多的CelocorTM，可省去原配方中5%的TiO2(从25%降到20%)而维持与原配方相同的干/湿遮盖力和反射度(如配方G和H)。这组实验说明 Bumper TechnologyTM可以作为涂料中唯一的分散剂，与常用的分散剂用法及效果相同，而且遮盖聚合物在此类配方中同样发挥节省TiO2但不影响漆膜光学性能 ? 63 ? 涂料配方是一内(或外)墙半光漆，成膜物为SNAPTM 的干/湿遮盖力。可以看出，CelocorTM的引入和分散剂 720纯丙烯酸酯共聚乳液，固含量49%，粒径80 nm，乳液最低成膜温度0 ?C。表3对比了单独使用Coadis Coadis BR40和Coadis BR85的混合使用，使钛白粉用量从23.5%降至20.8%,减少了11.5%，配方成本降低，但干/湿遮盖力维持不变，————————————————————————————————————————————————————— 相对着色强度提高。 BR40或Coadis BR85与两者以25%和75%复配情形下 表3 分散剂复配前后涂料的遮盖力对比 Table 3 Comparison between hiding power of the coatings before and after mixing dispersants 分散剂 w(TiO2)/ % w(Celocor)/ %湿遮盖力/ %干遮盖力/ %配方成 本/($/gal)1) 相对着色强度/ %只用BR-40 23.5 0.0 99.16 97.35 10.58 – 只用BR-85 23.5 0.0 98.97 97.81 10.60 100 25% BR-40和75% BR-85复配 20.8 4.6 99.19 97.74 9.63 103 1) 1 gal ? 3.785 4 L。 4. 4 分散剂Coadis BR40与Bumper TechnologyTM XP1966复配 实例,是另一个分散剂Bumper TechnologyTM TechnologyTM在内的涂料添加剂，可以最大程度地优化TiO2用 量，节约配方成本。4个包括中外乳胶漆配方的案例研究，展示了阿 科玛涂料树脂和高泰助剂所能提供的技术资源和客户支持，可以帮助 涂料公司更全面有效地研发新涂料配方，以满足涂料行业的发展需求。 参考文献: [1] AUGER J C, BARRERA R G, STOUT B. 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Chapter 43—Color and Light [M] // KOLESKE J V: Paints and Coatings Testing Manual: Fourteenth Edition of the XP1966(梳状共聚物钠盐)与离子型分散剂Coadis BR40(疏水丙烯 酸共聚物钾盐)复配的例子，这组对比实验采用一个醋酸乙烯–丙烯 酸酯共聚乳液ENCORTM (固含量55%，粒径300 nm，乳液最低成膜 温度0 ?C)310 的内墙蛋壳光漆配方，以展示高泰的分散剂组合与 Celocor TM 遮盖聚合物一起使用的协同效应。助分散剂 XP1966是Bumper TechnologyTM系列的新产品之一，特定的分 子量提高了其与TiO2和有机塑料颜料的界面作用，使其与丙烯酸共 聚物分散剂以及不透明聚合物相得益彰，增加了颜料的分散，从而提 高漆膜的遮盖力。具体替换策略是:钛白粉在使用传统的单一分散剂 (用量为0.7%)的参考漆中的用量为25.5%，而在使用高泰分散剂组合 的试验漆中用量为20.8%(节省18% TiO2)。在试验漆中，CelocorTM用量为4.5%，Coadis BR40为0.1%， XP1966为0.6%。参考漆中PVC为37.9%，固含量41.4%;试验漆中 PVC 为41.4%，固光学性能测试结果为:参考漆的着色力为含量43.8%。 100.0%，不透明度为96.59%，而试验漆的着色力为100.01%，不 ————————————————————————————————————————————————————— 透明度为96.42%。这表明BR40和XP1966复配及与Celocor TM 一起使用，节省了18%的TiO2用 量，但不影响遮盖力和相对着色强度。 5 结语 4个完全不同的配方实例说明，Celocor TM 遮盖聚 Gardner-Sward Handbook. Philadelphia: American Society for Testing and Materials, 1995. [ 编辑:韦凤仙 ] 合物和高泰助剂的助分散剂技术Bumper TechnologyTM对节约TiO2的功效明显，且用法简易。适当的分散剂选择及遮盖聚合物的使用可以在维持原有光学及漆膜性能的前提下显著降低成本。结合阿科玛独有的CelocorTM遮盖聚合物以及包括Bumper ? 64 ? —————————————————————————————————————————————————————