无杀菌剂墙面涂料用可分散聚合物粉末

作者：Dr. Lada Bemert, 全球业务发展经理, Biopolymers, and Head of Business Incubator for NEXIVA® Polymer Powders, Wacker Chemie AG，德国慕尼黑

现在大多数液体墙面涂料都是水性的。然而，当使用涂料时，水会为细菌和其他微生物提供一个良好的繁殖环境，为了防止这些微生物的生长，通常在制备涂料时会添加杀菌剂，以使它们更耐用。据德国涂料和印刷油墨工业协会称，如果不添加杀菌剂，将会有四分之一的涂料产生变质。这相当于每年损失1100万桶，耗资4.7亿欧元。¹

然而，在使用杀菌剂上也存在一个问题：一旦涂料被涂在墙上并开始干燥，液体成分就会蒸发，从而使杀菌剂成分逃到空气中。杀菌剂，特别是异噻唑啉酮类，也会引起一些人的过敏反应。

瓦克开发了一种不含杀菌剂的墙面涂料生产技术。在2019年的欧洲涂料展上，该集团展示了一条基于喷雾干燥的聚合物粘合剂的生产线，适用于生产液体或粉末形式的内墙涂料。涂料制造商可以使用聚合物粘合剂创建单独的涂料配方，正如传统的分散型粘合剂一样。

用新的粘合剂配制的涂料适用于专业的油漆工，也适用于自己动手（DIY）的个人。最初的市场反馈证实了这些涂料的高质量，特别是在遮盖力和耐湿擦洗等性能方面。

粉末涂料的类别

粉末涂料的概念并不完全是新的。粉末涂料有好几种，其中有些在人类历史上已经被使用了很长一段时间。矿物涂料（如粘土涂料、水泥粉末涂料、石灰粉末涂料或硅酸盐粉末涂料）与矿物粘合剂（如水泥、泥浆或壤土、可溶性水玻璃或熟石灰）一起起作用。这些涂料以其良好的透气性而闻名。然而，与使用聚合粘合剂的涂料相比，它们也存在一些缺点。

例如，粘土和水泥粉末涂料很难被使用，因为它们无法提供较好的涂层质量或遮盖力。此外，它们还需要专家级别的应用技术，以避免产生墙面污渍。这也是为什么水泥粉末涂料经常用于地下室，而不是作为装饰涂料来使用。硅酸盐粉末涂料具有良好的遮盖力，但一般是双组分体系。

通常，像这样的矿物粉末涂料都是高碱性的，因而很难与聚合物粘合剂结合来提高性能，而聚合物粘合剂在涂料中具有使用方便、配方多样、遮盖力和耐湿擦洗好等优点。此外，基于可分散聚合物粉末的粘合剂，可使制造商在需要高质量的装饰漆时，以粉末的形式来进行配制。

分散性聚合物粉末是在一个集成的生产过程中生产的：醋酸和乙烯用于生产醋酸乙烯单体VAM。在共聚过程中，VAM和乙烯转化为醋酸乙烯-乙烯共聚物VAE。液体分散体和保护胶通过喷雾干燥器来运行。保护胶基质将粉末颗粒中的分散体颗粒彼此分离，并防止聚合物颗粒在干燥和储存期间不可逆地形成干膜。加入水后，可分散聚合物粉末可以很容易地再分散成单个颗粒。

配方的灵活性

可分散聚合物粉末提供了一种非常灵活的生产装饰性和高品质涂料的方法。在生产过程中，涂料制造商可以决定在配方的哪个阶段进行加水。

首先可以在工艺的早期加水：将可分散的聚合物粉末重新分散在水中，以获得传统的液体分散体。这样做的好处是：制造商可以使用他们喜欢的杀菌剂或其他助剂，而不依赖于乳液分散体供应商添加的杀菌剂或助剂。

第二种方法是生产粉末状的涂料，并将其直接交付给经销商，如五金店或DIY市场，在那里粉末涂料易于储存。然后，可根据客户的要求直接加水调成涂料，甚至涂料的用量也可以根据个别客户的需要进行调整。

还有一种方法是生产粉末涂料并直接销售给终端用户。在这种方法中，终端消费者可以在五金店或专业的油漆店购买粉末涂料。在家里或建筑工地上，他们可以加水来生产他们需要的特定数量的涂料——或者覆盖一小块污渍，或者粉刷一整面墙。

要制备一个标准的量，比如一个10升桶的最终应用产品，终端用户可以在水中加入粉末，然后搅拌大约5分钟。对于少量的大约一升或更少的量，只需要摇晃便足以确保混合均匀了。

粉末涂料的耐擦洗和遮盖力

大量试验表明，用可分散的聚合物粉末生产的涂料达到了高质量标准。涂料的一个重要标准是遮盖力。为了确定这个数值，实验室技术人员取出不透明纸，称重，并用杯形比重瓶测量了它们的密度。之后，涂上两层漆膜，一层厚度为150μm，另一层为225μm。涂完后，再次对不透明板进行称重。然后在23°C和50%湿度条件下将湿膜干燥24小时。干燥后，用专门的测量设备检测不透明度。下一步，所有的结果都被用来计算对比度。根据ISO 6504-3，涂料的遮盖力分为四类，从遮盖力最高的1类（对比度≥99.5）到遮盖力最低的4类（对比度<95）。用可分散聚合物粉末配制的粉末涂料的对比度在98和<99.5之间，从而达到了2级遮盖力。

装饰性内墙涂料性能的另一个主要标准是耐湿擦洗性。这是根据ISO 11998在瓦克实验室进行的测试。在第一步中，将漆膜施涂在300μm的PVC板上。然后在标准大气中干燥72小时，然后在50℃下干燥24小时，在标准大气中再干燥24小时。之后，测量PVC板的湿膜和干漆的厚度。然后，将PVC板切成几条条纹，每条条纹放在一台特殊的机器上，用一个羊毛刷板在涂料表面循环滑动200次。之后，再次测量PVC样板。ISO 11998定义了五个等级，其中1级为最高，即在200次循环后膜厚损耗小于5μm，5级为最低，即在40次循环后大于70μm的损耗。结果表明，用可分散聚合物粉末配制的标准涂料满足2级要求（200次循环后，损耗大于5μm-＜20μm）。

无杀菌剂，低VOC，符环保标签标准

含有可分散聚合物粉末的粉末涂料气味低，即使不添加防腐剂，也能保持稳定。根据制造商和客户的喜好，用于再分散涂料的水在使用前可不必添加，从而消除了在生产过程中添加杀菌剂的必要，此外基于可分散聚合物粉末的粉末涂料也比常规分散涂料具有更长的保质期。使用它们配制的涂料具有非常低的挥发性有机化合物（VOC）含量（<1 g/L），符合主要的环保标签标准。标准可分散聚合物粉末的规格说明如表1所示。

用可分散的聚合物粉末配制的涂料无需使用有机溶剂、增塑剂或成膜助剂，因为其最低成膜温度约为0°C。此外，聚合物粉末还支持填料和颜料的分散，从而提高了涂料的遮盖力和涂刷面积。

储存、运输和制备

粉末涂料另一个优点是可以按需配制，用量精确，避免了产品的浪费。它们也比分散体涂料更易运输和储存。与分散体涂料相比，典型配方的重量减轻了40%。此外，粉末涂料的包装方式与液体涂料不同：粉末涂料可以袋装保存，在运输和储存过程中可以更好地利用空间，如果在运输中产生包装损坏或泄漏，干燥形式也更安全。

即使在恶劣的气候条件下，粉末涂料也可以储存。与传统的墙面涂料不同，粉末状涂料不会在寒冷中冻结，也不会在受热时产生增稠现象。然而，长期置放在高于30°C的温度下，再与压力负荷、湿度或暴露在阳光下相结合，可能导致结块。为了防止粉末接触水分，建议在包装入口处使用聚乙烯，因为它们具有较低的透湿性。

可分散的聚合物粉末也能快速制备成涂料。因为聚合物颗粒容易在水中分散，这种涂料可以在混合后立即使用，而不像其他粉末涂料在使用前需要时间来发胀。

涂料的稠密度可以通过水和粉末的比例来调整，也就是说，油漆工可以根据他们各自的涂料项目来决定他们是否想要较为稀薄或较为厚稠的涂料。对于标准配方，我们推荐按每100毫升水加150克粉末的比例来配制。

结论

现在，大多数液体墙面涂料都是水性的。然而，水也为微生物和细菌提供了有利的环境。为了防止这些微生物的生长，水性涂料通常需要添加杀菌剂，以使它们更持久。瓦克开发了一种可分散的聚合物粉末，允许制造商以粉末形式配制内墙涂料。该技术不需要添加杀菌剂，在储存和运输等方面都颇具优势。

了解更多信息，请访问www.wacker.com。

参考资料：

¹ http://www.wirsindfarbe.de/presse/lacke-farben-aktuell/farben-brauchen-schutz/ (German-language website only)

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