纤维化纤维素（一种用于水性涂料的天然的、生物基多功能稳定剂）

作者 Gabriel Ferrante ，技术销售经理，Sappi公司，荷兰，Maastricht

20多年来，涂料行业经历了从溶剂型产品到水性产品的转变。这一变化的主要推动因素包括：人们对健康和环境的普遍认识提高，政府对挥发性有机化合物和有害物质的监管更加严格，以及制造商减少碳足迹的共同目标等。水性涂料配方面临的一个重大挑战是在极端pH条件下如何控制好配方中颜料的流变性能和稳定性能。因此，市场对可以匹配合成溶液，同时还能提高可持续性的生物基助剂的需求非常强烈。

纤维化纤维素的特点和优点

Valida纤维化纤维素是一种100%天然、可生物降解和可持续的材料。在油漆和涂料应用中，它作为一种多功能稳定剂，在广泛的涂料应用中具有低粘度影响，并支持更可持续的生命周期。表1总结了纤维化纤维素给水性涂料带来的特点和益处。

Valida还表现出假塑性行为，并且在静止状态下具有高粘度高剪切下稀化的特点（图1）。

对内墙涂料性能的影响

受政府法规和消费者对可持续产品需求的推动下，内墙涂料需要满足当前更高要求的可持续性发展和更环保体系的趋势。除了100%天然外，我们的纤维化纤维素还具有可持续性、可再生性和无毒性，从而有助于降低VOC水平，同时提供更好的功能。纤维化纤维素带来的哑光效果也符合当前装饰墙涂料的趋势。

实验

我们测试的配方以苯丙乳液为粘合剂，以丙烯酸和PU为增稠剂，Valida为生物基多功能稳定剂。配方的最终PVC含量为75%，TiO 2 含量为10%。并分别从流变改性、遮盖力/对比度、罐内稳定性、抗流挂性、抗龟裂性和耐沾污性等方面对配方进行了分析。

流变改性

纤维化纤维素的高比表面积使纤维化纤维素和传统流变改性剂之间的协同作用得到了增强。因此，在配方中加入纤维化纤维素时，必须降低常规流变改性剂的用量。纤维化纤维素提高了涂料的整体性能，这也确保了粘度达到目标值。在该具体应用中，使用推荐的Valida用量，PU和丙烯酸增稠剂的用量可减少20%。

遮盖力 /对比度

纤维化纤维素的基础核心3D网络能起到稳定剂的作用，并可能作为颗粒的物理间隔物，改善颜料的悬浮性，从而提高涂料的对比度/遮盖力（图2）。

罐内稳定性

参考体系显示出相分离、沉降和分水等迹象。含有纤维化纤维素的配方在40°C下静止6个月后显示出了更好的稳定性和抗沉降性（图3）。

抗流挂性

在低固含量的用量下，纤维化纤维素使建筑涂料体系的抗流挂性能提高了17%（图4和图5）。

抗龟裂性

所有配方均采用不同膜厚进行涂敷（Leneta图表上的湿膜厚度）。参考体系在635µm处显示严重的龟裂现象，而含有纤维化纤维素的涂层则并未显示此种缺陷（图6和图7）。

耐沾污性

根据ASTM D1308方法测试了14种不同的普通家用化学品。与参考样品相比，含有纤维化纤维素的涂料表现出更好的耐家用化学品性能，尤其是酸性溶液，如醋和硝酸/硫酸溶液等。此外，纤维化纤维素基配方表现出更好的耐咖啡污渍性。测试结果如图8-9所示。

结论

纤维化纤维素能有效改善涂料的流变性，并能加强干膜的性能。静止状态下的高粘度使配方稳定，提高了罐内储存的稳定性。此外，触变性显著提高了涂敷漆膜的抗流挂性，并防止了飞溅。

用纤维化纤维素配制的涂料显示出更高的对比度/遮盖力，补充了TiO 2 ，提高了其遮盖力性能。此外，在干膜中，纤维化纤维素可增强抗龟裂性，具有更高的耐擦洗性，并提供了更好的抗家用化学品性。

Valida是一种可持续、可再生、无VOC的多功能添加剂，不仅有助于减少或替代涂料配方中的合成添加剂，而且还能为最终产品增加更多价值。

了解本文的更多信息，请发电子邮件至gabriel.ferrante@sappi.com。

本文收录在《PCI中文版》杂志2021年10月刊中