目前需要用于保護(hù)鋼鐵基礎(chǔ)設(shè)施的水性直接金屬(DTM)涂料，因?yàn)樗鼈冊(cè)试S最終用戶減少揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的排放，促進(jìn)更高的安全標(biāo)準(zhǔn)，并利用可持續(xù)技術(shù)。達(dá)到低VOC含量所需的原材料和配方改進(jìn)必須仔細(xì)設(shè)計(jì)，因?yàn)榈湫偷姆椒ㄍǔ?huì)導(dǎo)致諸如阻塞、腐蝕和耐灰塵性(DPUR)等性能的折衷。今天，具有良好性能平衡的50克/升VOC的水性丙烯酸DTM涂料是可獲得的，但是存在對(duì)甚至更低VOC含量的需求。本文描述了一種用于配制DTM涂料的新型丙烯酸樹脂，其VOC水平進(jìn)一步降低至低于25 g/L，同時(shí)還表現(xiàn)出最高標(biāo)準(zhǔn)的室外耐久性和耐腐蝕性。通過(guò)與現(xiàn)有的低揮發(fā)性有機(jī)化合物樹脂和DTM涂料的比較，突出新型粘合劑的優(yōu)勢(shì)。
在過(guò)去的三十年里，涂料研究和發(fā)展的一個(gè)主要趨勢(shì)是配方涂料中VOC含量的降低。各種證據(jù)充分的原因，如揮發(fā)性有機(jī)化合物對(duì)臭氧和煙霧產(chǎn)生的影響及其對(duì)空氣質(zhì)量和人類健康的影響，已經(jīng)證實(shí)了降低涂料中揮發(fā)性有機(jī)化合物水平的必要性。來(lái)自政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)、非政府倡導(dǎo)團(tuán)體、涂料最終用戶和消費(fèi)者的壓力推動(dòng)了這一轉(zhuǎn)變。原材料供應(yīng)商和涂料制造商在涂料技術(shù)方面的進(jìn)步解決了這個(gè)問(wèn)題，并使迄今為止的巨大進(jìn)步成為可能。
總的來(lái)說(shuō)，三大類涂料技術(shù)在降低VOC水平方面具有優(yōu)勢(shì)——粉末涂料、高固體溶劑型涂料和水性涂料。每種技術(shù)都有其固有的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。粉末涂料通常不含VOC，但在如何施涂(即通常靜電噴涂)、施涂到何種基材上(即主要是金屬)方面受到限制，并且通常必須在高溫下加熱以熔化、流動(dòng)和固化。粉末涂料主要限于工廠應(yīng)用。高固體溶劑型涂料在較低的VOC水平下提供了傳統(tǒng)溶劑型涂料的性能，但仍然經(jīng)常含有引起健康和易燃性問(wèn)題的溶劑。由于粘度限制，這些制劑有時(shí)還依賴于特殊的施用方法，例如加熱的多組分噴霧。水性涂料是一種易于施工的液體涂料，適用于工廠和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，但當(dāng)在極端溫度和濕度下施工時(shí)，其性能會(huì)受到不利影響。與傳統(tǒng)的高VOC溶劑型涂料相比，水性涂料也可能具有或被認(rèn)為具有較低的性能。雖然沒(méi)有一種涂料體系對(duì)所有應(yīng)用都是全面的，但在過(guò)去30年中，這些低VOC替代品的增長(zhǎng)是巨大的。
水性涂料蓬勃發(fā)展的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是工業(yè)維護(hù)和商業(yè)建筑市場(chǎng)中用于輕型和中型服務(wù)環(huán)境的DTM涂料。特別是水性丙烯酸DTM涂料，經(jīng)過(guò)50-60年的發(fā)展，在這些市場(chǎng)中占據(jù)了重要的地位，并用于涂覆各種環(huán)境中的鋼和鍍鋅鋼，如內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)鋼梁、儲(chǔ)罐外部、管道、橋梁、軌道車、門和欄桿。此外，它們經(jīng)常被用于涂覆與金屬表面相鄰的基底，如混凝土或木材。
第一批水性丙烯酸DTM是在20世紀(jì)60年代使用的，但該類別在20世紀(jì)80年代變得更具商業(yè)相關(guān)性，當(dāng)時(shí)推出了新一代更疏水的丙烯酸粘合劑，允許更好的金屬粘附和腐蝕保護(hù)。20世紀(jì)80年代，水性丙烯酸DTMs開(kāi)始成功取代用于輕型和中型工業(yè)維護(hù)的另一種單組分(1K)體系，即溶劑型醇酸樹脂，因?yàn)樗鼈兙哂懈偷腣OC和更好的室外耐久性。今天，在美國(guó)使用的工業(yè)維護(hù)涂料中，估計(jì)水性丙烯酸涂料約占23%(體積)。
20世紀(jì)80年代，水性丙烯酸DTM的典型VOC水平在200–250g/l范圍內(nèi)。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，這些涂料的設(shè)計(jì)和配方出現(xiàn)了許多創(chuàng)新，導(dǎo)致了向更高性能和更低VOC水平的發(fā)展。由于需要滿足更嚴(yán)格的VOC法規(guī)限制，例如加利福尼亞州的法規(guī)限制，許多涂料制造商在2000年代中期至后期開(kāi)發(fā)了VOC含量低于100 g/L的丙烯酸DTM。同時(shí)，新一代丙烯酸乳膠粘合劑有助于配制更高性能的DTM涂料，具有更好的耐腐蝕性、附著力和室外耐久性。2010年代，VOC水平降至50 g/L以下，通過(guò)乳膠粒子和薄膜形態(tài)的持續(xù)創(chuàng)新，保持了更高的性能標(biāo)準(zhǔn)。在過(guò)去的幾年里，在VOC含量低于50 g/L的情況下實(shí)現(xiàn)高性能的挑戰(zhàn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。高性能意味著優(yōu)異的耐腐蝕性、室外耐久性和耐化學(xué)性，以及硬度性能的改善，如抗粘連性。
因?yàn)樗员┧酓TM通常用于商業(yè)建筑應(yīng)用，并在涂料商店出售給消費(fèi)者，所以對(duì)低于50 g/L甚至更低的VOC水平的需求已經(jīng)成為最近流行的目標(biāo)。雖然在接近零VOC含量下配制的DTM涂料以前已經(jīng)在市場(chǎng)上有售，但是這些產(chǎn)品大多受到性能差的困擾，例如膜過(guò)度柔軟、抗粘連性差和腐蝕性差。迄今為止，具有高性能和超低VOC(即低于25克/升)的DTM涂料一直是缺乏可靠解決方案的目標(biāo)。本文將介紹一種用于高性能DTM涂料的新型水性丙烯酸粘合劑的開(kāi)發(fā)，該粘合劑的濃度低于25 g/L?；谶@種新型粘合劑的DTM涂料具有高水平的耐腐蝕性和室外耐久性，以及優(yōu)異的硬度性能，而這些性能對(duì)于低VOC乳膠涂料來(lái)說(shuō)往往是一個(gè)挑戰(zhàn)。通過(guò)與商業(yè)低VOC粘合劑和DTM涂料的比較，將展示新粘合劑的性能以及水性DTM涂料向更高性能和更低VOC水平的持續(xù)發(fā)展。
本文介紹的新型水性丙烯酸乳液聚合物將命名為AC-1。設(shè)計(jì)用于濃度低于25 g/L的DTM涂料，它是一種自交聯(lián)丙烯酸共聚物，固體含量為45%,最低成膜溫度(MFFT)為8℃。它基于乳膠-顏料復(fù)合技術(shù)，其中乳膠旨在與顏料顆粒相互作用，在含水狀態(tài)下形成乳膠-顏料復(fù)合材料。這項(xiàng)技術(shù)在前面已經(jīng)描述過(guò)，將在結(jié)果和討論部分簡(jiǎn)要討論。
本研究中配制的實(shí)驗(yàn)涂料是僅含二氧化鈦顏料且不含防腐顏料的亮白色DTM涂料?；贏C-1的18%顏料體積濃度(PVC)光澤配方DTM-1如表1所示。通過(guò)使用3%二丙二醇正丁基醚(DPnB)和2%增塑劑(均基于聚合物固體)實(shí)現(xiàn)了小于25 g/L的計(jì)算VOC目標(biāo)。必須使用最多3%的揮發(fā)性聚結(jié)劑，以保持計(jì)算的VOC水平低于25 g/L。
在研究確定DPnB和增塑劑水平對(duì)粘合劑AC-1的低溫成膜(LTFF)的影響后，選擇了聚結(jié)劑包。LTFF是通過(guò)在低溫條件下(4.5°C/40%相對(duì)濕度或RH)在Leneta圖的密封和未密封部分涂上一層薄膜并干燥，然后在干燥的薄膜上尋找裂紋來(lái)測(cè)量的。表2顯示了粘合劑AC-1在相同的18% PVC光澤白色DTM配方(即DTM-1)中的一些結(jié)果，除了聚結(jié)劑包裝。AC-1在3% DPnB / 2%增塑劑的情況下沒(méi)有發(fā)生膜破裂，選擇該聚結(jié)劑包進(jìn)行進(jìn)一步研究，并與另一種低VOC能力的粘合劑和商業(yè)DTM涂料進(jìn)行比較。
將設(shè)計(jì)用于VOC水平低于50 g/L的DTM涂料的高性能商業(yè)樹脂(AC-2)與AC-1進(jìn)行比較，以證明在低于25 g/L限制的同時(shí)仍保持高性能DTM性能的難度。AC-2報(bào)道的MFFT為14°C，固體含量為49%。為了比較在25 g/L VOC下的性能，使用表1所示的相同聚結(jié)劑包和配方制備基于AC-2的配方DTM-2。AC-2還在配方DTM-3中以50克/升VOC進(jìn)行了測(cè)試，使用了已知對(duì)這種特定粘合劑較佳的聚結(jié)劑包(6% DPnB和2%增塑劑)。三種具有不同VOC水平的商業(yè)DTM涂料也包括在本研究中。商用涂層被命名為COM-1(< 50克/升)、COM-2 (< 100克/升)和COM-3 (< 200克/升)。包含這些商業(yè)涂料的目的是證明AC-1在低于25 g/L VOC的情況下，與目前使用的更高VOC的市售DTMs相比，表現(xiàn)如何。
測(cè)試方法
紫外線(UV)耐久性:根據(jù)ASTM D4587測(cè)試涂料的耐候性。將每個(gè)涂層涂在鉻酸鹽處理的鋁板上，目標(biāo)干膜厚度(DFT)為2.0密耳，并在測(cè)試前在21 ℃/ 50% RH下固化一周。將板放置在QUV紫外加速老化測(cè)試箱中，暴露于60℃的8小時(shí)紫外光(使用UVA-340燈泡)和50℃的4小時(shí)冷凝的重復(fù)循環(huán)中。周期性測(cè)量光澤度，直到大約2000小時(shí)。
耐臟性:對(duì)于DPUR，將每個(gè)涂層涂在鉻酸鹽處理的鋁板上，目標(biāo)DFT為2.0密耳，并在21℃/ 50% RH下固化6天。固化后，測(cè)量初始Y反射值。將棕色氧化鐵漿料(Davis Colors 641)刷涂在面板的下半部分上，并放置4小時(shí)。然后使用室溫水將面板沖洗掉漿料，并用粗棉布輕輕擦洗。在測(cè)試區(qū)域測(cè)量Y反射率，并計(jì)算值的變化(δY反射率)。δY反射率值越接近零，表示DPUR越好。然后將板暴露于紫外光(使用UVA-340燈泡)24小時(shí)以促進(jìn)自交聯(lián)，然后如上所述再次測(cè)量DPUR。
硬度:使用兩種測(cè)試方法測(cè)試硬度:柯尼希擺(ASTM D4366)和鉛筆(ASTM D3363)。將每個(gè)涂層涂在鉻酸鹽處理的鋁板上，目標(biāo)DFT為2.0密耳。在21 ℃/ 50% RH下固化一天后進(jìn)行測(cè)量，然后每周測(cè)量一次，直至28天。
耐粘連性:耐粘連性在Leneta圖表上測(cè)試，使用3密耳的伯德棒涂布涂料，給出大約1.0-2.0密耳的干膜厚度。在測(cè)試之前，涂層在21 ℃/ 50% RH下固化7天。兩個(gè)1.5英寸的。從Leneta圖表上剪下正方形，將剪下的部分面對(duì)面連接在一起，并放置在平面上。將8號(hào)橡膠塞放在連接的切口頂部，并將1 kg重物放在橡膠塞頂部。在7天干燥時(shí)間，在兩種條件下評(píng)價(jià)抗粘連性，a)在50℃下30分鐘后和b)在室溫下16小時(shí)后。測(cè)試期結(jié)束后，面對(duì)面的片被拉開(kāi)，使用以下0-10等級(jí)來(lái)評(píng)價(jià)涂層的粘性和膜損壞:10，無(wú)粘性/全面；9、trace tack/優(yōu)秀；8、微粘性/非常好；7、微粘性/良好；6、中等粘性/良好；5、中等偏上/尚可；4、粘性嚴(yán)重，無(wú)密封/公平；3、5–25%密封/差；2、25–50%密封/差；1、50–75%密封/差；0，完全密封/很差。
耐油軟化性:為了確定耐油軟化性，將每個(gè)涂層涂在鉻酸鹽處理的鋁上，目標(biāo)DFT為2.0-2.5密耳。在21 ℃/ 50% RH下固化七天后，進(jìn)行初始柯尼希硬度測(cè)量。然后將含有羊毛脂的護(hù)手霜或植物油直接涂在油漆表面，用一塊粗棉布覆蓋這些油。暴露24小時(shí)后，將飽和的粗棉布片從基底上取下，將任何殘留的油擦拭干凈，目測(cè)檢查涂層并測(cè)試Konig硬度。
粘合性:根據(jù)ASTM D3359，使用交叉影線膠帶粘合方法測(cè)試粘合性。將涂料涂在金屬基材上，干膜厚度約為2.0密耳。在三種類型的金屬上測(cè)試粘附力:光滑的未處理的冷軋鋼(CRS)、未處理的鋁和鍍鋅鋼。在一天和七天固化后測(cè)試干燥附著力。對(duì)于濕粘合，將板在室溫下固化7天，然后置于霧箱中5小時(shí)。在霧箱中暴露后，在進(jìn)行粘合測(cè)試前將板拍干。
耐鹽霧性:根據(jù)ASTM B117，通過(guò)鹽霧暴露測(cè)試耐腐蝕性。這些涂層被涂覆在4 × 12英寸的表面上。噴砂熱軋鋼板(BHRS)和光滑CRS面板。噴砂后的面板被噴砂至SSPC-SP 5白色金屬飾面，輪廓為2.0密耳。BHRS上樣品的DFT測(cè)量值范圍為3.5-4.0密耳。CRS上的DFT測(cè)量值約為2.0密耳。在測(cè)試之前，板在21 ℃/ 50%相對(duì)濕度下固化7天，并且2英寸。在面板的下半部分進(jìn)行垂直劃線。每周對(duì)面板進(jìn)行生銹和起泡(ASTM D714)評(píng)級(jí)，如果發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重故障，則移除面板。
耐濕性:根據(jù)ASTM D4585測(cè)試耐濕性。這些涂層被涂覆在4 × 12英寸的表面上。BHRS和平滑CRS面板，如前一節(jié)所述。在暴露于克利夫蘭冷凝柜之前，將板在21 ℃/ 50% RH下固化7天。每周對(duì)面板進(jìn)行起泡(ASTM D714)和生銹評(píng)級(jí)。
對(duì)適用于工業(yè)維護(hù)和保護(hù)涂層的高性能、低VOC樹脂的需求推動(dòng)了新型水性DTM粘合劑AC-1的開(kāi)發(fā)。歷史上，在1K系統(tǒng)中提供高性能和低VOC都有缺點(diǎn)。例如，由于粘合劑組成的變化(例如，低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或Tg)或使用保留在膜中并導(dǎo)致膜過(guò)度柔軟的非揮發(fā)性增塑劑，抗粘連性和膜硬度通常難以達(dá)到。另一個(gè)例子是耐腐蝕性，在1K丙烯酸DTMs中，耐腐蝕性在很大程度上取決于成膜質(zhì)量。當(dāng)轉(zhuǎn)向較低的聚結(jié)需求并試圖同時(shí)保持硬度性能時(shí)，高質(zhì)量的成膜可能難以保持。為了克服這些缺點(diǎn)并促進(jìn)DTMs的配方低于25 g/L，AC-1的設(shè)計(jì)利用了一種獨(dú)特的組合物，該組合物結(jié)合了自交聯(lián)能力和一種導(dǎo)致形成乳膠-顏料復(fù)合物的技術(shù)。
形成膠乳-顏料復(fù)合材料的聚合物在前面已經(jīng)描述過(guò)，并且與常規(guī)丙烯酸技術(shù)相比，在DTM涂料中導(dǎo)致增強(qiáng)的性能。當(dāng)用常規(guī)丙烯酸乳膠聚合物配制時(shí)，顏料顆粒通常以非均勻和非優(yōu)化的方式分布。在這個(gè)系統(tǒng)中，顏料凝聚在潮濕狀態(tài)和干燥狀態(tài)下都很普遍(圖1)。對(duì)于金屬應(yīng)用，顏料在干膜中的不均勻分布會(huì)導(dǎo)致水和電解質(zhì)通道更容易滲透到涂層表面，從而加速腐蝕。
當(dāng)使用乳膠-顏料復(fù)合技術(shù)(如AC-1)將顏料分散體引入樹脂時(shí)，該系統(tǒng)通過(guò)將乳膠顆粒吸附到無(wú)機(jī)顏料和填充劑的表面上形成均勻的分散體，從而形成乳膠-顏料復(fù)合顆粒(圖2)。由于這種相互作用，在濕態(tài)下不太可能發(fā)生顏料聚集，并且由于顏料在干膜中的分布更優(yōu)化，與常規(guī)膠乳樹脂相比，獲得了更好的阻隔性能。由于突出在涂層表面上的裸露顏料顆粒的減少，也獲得了更高的光澤潛力。
除了形成膠乳-顏料復(fù)合顆粒之外，AC-1樹脂還利用了自交聯(lián)功能。在環(huán)境條件下的自交聯(lián)在聚合物鏈之間產(chǎn)生交聯(lián)，在成膜后提高聚合物的分子量，并且已經(jīng)顯示出在諸如耐化學(xué)性、DPUR和耐久性(保光性)等性能方面是有益的。AC-1中創(chuàng)新技術(shù)的結(jié)合使聚合物的配方低于25 g/L，但仍能提供高VOC系統(tǒng)的高性能。
用于室外應(yīng)用的涂料的一個(gè)重要性質(zhì)是在邊緣條件下，如低溫或高濕度下形成良好膜的能力。對(duì)于DTM涂層，LTFF可能特別重要，因?yàn)槿缟纤觯赡べ|(zhì)量與阻隔性能和耐腐蝕性密切相關(guān)。涂膜溫度對(duì)乳膠膜的成膜有很大影響，在低溫環(huán)境下的適當(dāng)聚結(jié)可以很容易地在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試。表3顯示了實(shí)驗(yàn)涂層和商業(yè)涂層在4.5℃和40%相對(duì)濕度下的LTFF結(jié)果。當(dāng)開(kāi)裂發(fā)生時(shí)，記錄到故障，表明膠乳聚合物的聚結(jié)不充分。如上所述，當(dāng)在配方DTM-1中以25 g/L配制時(shí)，新的粘合劑AC-1形成良好的膜，該配方在聚合物固體上使用3% DPnB和2%增塑劑。設(shè)計(jì)用于50克/升DTM涂料的樹脂AC-2，當(dāng)在配方DTM-3中以50克/升配制時(shí)，通過(guò)了LTFF，但是當(dāng)配制到25克/升的較低VOC水平時(shí)(DTM-2)，未通過(guò)。有趣的是，低揮發(fā)性有機(jī)化合物商業(yè)DTM涂料COM-1 (50克/升)和COM-2 (100克/升)都沒(méi)有通過(guò)LTFF。揮發(fā)性有機(jī)化合物含量最高的商用涂料COM-3 (200克/升)通過(guò)了LTFF測(cè)試。
為了適用于保護(hù)涂層應(yīng)用，外部耐久性是一個(gè)關(guān)鍵的性能。例如，光澤保持性會(huì)受到直接暴露于紫外線和水中的影響。隨著時(shí)間的推移，紫外線會(huì)破壞涂膜，導(dǎo)致粉化和光澤下降。為了防止光澤下降，AC-1依靠其自交聯(lián)能力和由乳膠-顏料復(fù)合技術(shù)引起的顏料(特別是TiO2)分散性的改善，從而提高了薄膜對(duì)紫外線降解的抵抗力。表4給出了初始光澤度值，圖3顯示了在紫外線老化箱中加速老化的結(jié)果。DTM-1在60°光澤保持方面優(yōu)于其他涂料，在UV-A暴露2300小時(shí)后幾乎沒(méi)有變化。DTM-2和DTM-3中的商業(yè)涂料COM-1 (50克/升)和商業(yè)粘合劑AC-2(分別以25克/升和50克/升配制)表現(xiàn)相當(dāng)好，但在暴露2300小時(shí)后仍損失約20-30%的60°光澤度。較高VOC的商業(yè)涂料COM-2和COM-3具有甚至更低的光澤保持率，這表明隨著膠乳技術(shù)發(fā)展到較低VOC，耐候性不會(huì)受到損害。
出色的室外耐久性也受到DPUR的影響，DPUR與涂層硬度密切相關(guān)。隨著時(shí)間的推移，往往處于光譜較軟一端的薄膜更容易在其表面保留污垢?；覊m的吸附會(huì)影響美觀，并導(dǎo)致涂層的維護(hù)更加頻繁。薄膜硬度受樹脂的MFFT和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響，也受配方中聚結(jié)劑的影響。盡管AC-1的MFFT僅為8 ℃,但與AC-2配方和商業(yè)產(chǎn)品相比，樹脂的自交聯(lián)機(jī)理對(duì)DPUR產(chǎn)生了類似的結(jié)果(表4)。所有測(cè)試DPUR的產(chǎn)品在膜暴露于紫外光并允許經(jīng)歷自交聯(lián)后都具有良好的抗污性。
所有測(cè)試的涂層的鉛筆硬度相似(表4)。與25-100g/L的其他涂料相比，DTM-1在干燥四周后的柯尼希硬度僅略低。只有200 g/L的商用DTM COM-3在四周后明顯更硬，因?yàn)樗诟逿g的粘合劑。
自交聯(lián)也有助于防止化學(xué)暴露，化學(xué)暴露可能對(duì)涂膜的完整性造成威脅。特別是油，如果長(zhǎng)時(shí)間接觸，會(huì)使涂層軟化、染色和膨脹。當(dāng)暴露于含有羊毛脂和植物油的護(hù)手霜后測(cè)試硬度保持率時(shí)，基于AC-1的DTM-1表現(xiàn)相似，并且在某些情況下優(yōu)于其它涂料。表4強(qiáng)調(diào)了每個(gè)樣本的性能。
當(dāng)涂層表面相互接觸時(shí)，例如當(dāng)零件相互疊放時(shí)，抗粘連性至關(guān)重要。這種性能對(duì)于工廠涂裝非常重要，但對(duì)于輕型工業(yè)維護(hù)和商業(yè)建筑應(yīng)用(如金屬門的涂漆)也是需要的。樹脂的組成對(duì)防粘連性能起著主要作用，盡管使用添加劑，如蠟，也可以提高涂布基材的抗粘連性。圖4顯示了固化7天后DTM涂層的抗粘連性。在兩種條件下測(cè)量抗粘連性，a)50℃下30分鐘，b)室溫下16小時(shí)。與其他DTM涂料相比，以AC-1為基礎(chǔ)且配方低于25克/升的DTM-1具有稍低的結(jié)塊。應(yīng)該注意的是，實(shí)驗(yàn)配方不包含任何類型的有助于抗粘連性的添加劑，并且使用這種添加劑有可能改善性能。尚不清楚商用系統(tǒng)是否含有任何添加劑來(lái)幫助防結(jié)塊。
DTM涂層可以應(yīng)用于各種金屬，并且它們被期望粘附到目標(biāo)基底上而沒(méi)有分層的風(fēng)險(xiǎn)。為了保證保護(hù)被涂覆的結(jié)構(gòu)，在潮濕和干燥條件下都需要粘附力。表5顯示，配方DTM-1對(duì)所有三種基材(鋼、鋁和鍍鋅鋼)都具有良好的干和濕附著力等級(jí)?；贏C-2的涂層DTM-2和DTM-3在所有三種基材上都具有差的濕附著力。50克/升的商品涂料COM-1的性能與DTM-1相似；然而，較高揮發(fā)性有機(jī)化合物的商業(yè)系統(tǒng)表現(xiàn)出更多的故障，并且根據(jù)基底的不同而在性能上有所欠缺。
在暴露于水和高濕度下的耐腐蝕性和抗起泡性可能是DTM涂層所能提供的最重要的性能。每年都要花費(fèi)數(shù)十億美元來(lái)減輕和修復(fù)金屬腐蝕造成的損害。涂層是抗腐蝕的重要工具。如果缺乏保護(hù)屏障來(lái)阻止水和電解質(zhì)到達(dá)表面，金屬基底會(huì)加速腐蝕，而水性丙烯酸DTM涂料可以在輕型和中型服務(wù)環(huán)境中為金屬表面提供有效保護(hù)。如圖5所示，當(dāng)在DTM-1中以25克/升揮發(fā)性有機(jī)化合物配制的新型粘合劑AC-1在BHRS上以3密耳干膜厚度涂覆時(shí)，在大約1000小時(shí)的加速腐蝕試驗(yàn)(ASTM B117)后僅顯示出最小的腐蝕和起泡。相反，粘合劑AC-2在DTM-2中以25克/升配制時(shí)表現(xiàn)不佳。然而，當(dāng)按照DTM-3)中的方法配制時(shí)，粘合劑AC-2顯示出預(yù)期的更高水平的耐腐蝕性。該結(jié)果與上述LTFF結(jié)果有很好的相關(guān)性，表明AC-1可以在25 g/L下配制，并且仍然保持高水平的腐蝕性能。50克/升的商用涂料COM-1在1000小時(shí)的鹽霧試驗(yàn)后也表現(xiàn)良好，但是較高VOC的商用DTMs，COM-2和COM-3嚴(yán)重不合格，并在早期從鹽霧試驗(yàn)中去除。
當(dāng)涂層以2密耳的較薄干膜厚度涂覆在光滑的CRS上時(shí)，DTM-1仍然表現(xiàn)出優(yōu)異的耐腐蝕性，盡管在鹽霧暴露500小時(shí)后，整個(gè)薄膜出現(xiàn)了一些起泡現(xiàn)象(圖6)。同樣，DTM-2的表現(xiàn)遠(yuǎn)不如DTM-1，僅168小時(shí)后就將面板從測(cè)試中移除。當(dāng)AC-2在DTM-3中以其50克/升的預(yù)期VOC水平配制時(shí)，其表現(xiàn)優(yōu)于其25克/升版本的DTM-2，但仍不如DTM-1中25克/升的AC-1，具有更多生銹和嚴(yán)重起泡。當(dāng)比較DTM-2和DTM-3的性能時(shí)，再次證明了對(duì)適當(dāng)聚結(jié)配方的需要。商業(yè)COM-1 (50克/升)的表現(xiàn)略差于DTM-1，生銹更多，尤其是在劃線處。較高揮發(fā)性有機(jī)化合物的商業(yè)涂料COM-2和COM-3再次表現(xiàn)不佳，僅在168小時(shí)后就因失敗而退出測(cè)試。在克里夫蘭冷凝柜的高濕度環(huán)境中，DTM-1相對(duì)于其它涂料表現(xiàn)出相當(dāng)或更好的抗起泡性，甚至在暴露500小時(shí)后也僅表現(xiàn)出幾個(gè)小的起泡(表6)。在光滑的CRS上，其他涂層在500小時(shí)后出現(xiàn)中等密度到高密度的起泡。與CRS相比，每種涂層在BHRS上的起泡較少，COM-3、COM-1和DTM-1的結(jié)果較好。任何涂層在500小時(shí)后都沒(méi)有觀察到生銹。總的來(lái)說(shuō)，新型粘合劑AC-1表現(xiàn)出優(yōu)異的防水防潮性能。
隨著新型DTM粘合劑AC-1的推出，我們證明了水性丙烯酸技術(shù)可以在VOC水平低于25 g/L的情況下提供高性能。隨著行業(yè)對(duì)更環(huán)保、更可持續(xù)的涂料需求的增長(zhǎng)，VOC水平面臨持續(xù)下降的壓力?？捎糜?K水性丙烯酸DTMs的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到在非常低的VOC水平下賦予樹脂寬配方范圍和高性能的能力。新型丙烯酸DTM樹脂結(jié)合了乳膠-顏料復(fù)合技術(shù)、獨(dú)特的聚合物成分和自交聯(lián)，具有優(yōu)異的保光性、耐腐蝕性和對(duì)多種金屬基材的附著力。此外，它的性能優(yōu)于現(xiàn)有的解決方案，并且VOC水平(< 25 g/L)遠(yuǎn)低于當(dāng)今行業(yè)的水平。此處討論的競(jìng)爭(zhēng)性性能和結(jié)果證明了極低VOC水性丙烯酸DTMs作為工業(yè)維護(hù)和商業(yè)建筑市場(chǎng)中的保護(hù)涂層的適用性。
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