低气味内墙乳胶漆的助剂选择研究

   徐金枝1，张金莲2(1.上海中南建筑材料有限公司，上海 200030；2.上海昊昶精细化工有限公司，上海 201100)
 

0 前言

内墙乳胶漆因美观实用、装饰效果朴实而受到普遍欢迎，是当前内墙装修的主流。尽管HJ 2537—2014、GB 18582—2008等标准对挥发性有机化合物(VOC)和有害物质的含量进行了限制，但低VOC并不完全意味着低气味，臭味物质往往也意味着有害物质，而微妙的气味变化也可能令我们的情绪发生变化，甚至在我们毫无觉察的情况下改变我们的行为。
芬芳的气味令人心旷神怡，而臭味则恰恰相反。随着人们的消费水平与健康意识的提升，对装饰装修过程及室内的气味提出了更高的要求。近年来，低气味乳液的供应已经比较充分，因此精耕细作、选择合适的助剂从而设计出更低气味的内墙乳胶漆配方就具有重要的现实意义。

本文注重探讨了内墙乳胶漆中会明显影响气味的pH值调节剂、成膜助剂、耐冻融稳定剂、消泡剂和罐内防腐剂，在符合涂料基本性能的前提下，达到气味更低的目标。
 

1 实验部分

1.1 主要原料与配制

本研究低气味内墙乳胶漆所用的原料及配比如表1所示。

1.2 气味对比

目前对涂料及其原料的气味还没有相应的技术规范和标准，本研究采用国际通行的惯例选用5位气味评判员独立地按表2进行打分。这5名气味评判员均为45岁以下、没有嗅觉疾病、在办公室工作而且不吸烟的人员，对照分值表进行培训后来测试气味，将得到的数值进行算术平均，从而得出气味分值。

1.3 涂料性能检测

按照GB/T 9756—2009《合成树脂乳液内墙涂料》和HJ 2537—2014《环境标志产品技术要求水性涂料》中内墙涂料面漆的标准和方法检测内墙乳胶漆的性能和有害物质限量。
 

2 结果与讨论

低气味内墙乳胶漆的配方设计要从乳液、助剂的选择与控制微生物污染方面着手。表3列出了内墙涂料中臭味常见物质的特征数据及危害，其中嗅阈值是指人的嗅觉器官对某种臭味物质的最低检出量或最低浓度，数值越低致臭作用越大。

2.1 乳液与气味

乳液的气味主要来自于其残留单体与中和剂。一般而言，苯丙乳液因为苯乙烯单体的残留其气味要大得多。经单体脱除工艺或其他技术降低残留单体的乳液气味就较低；用氨水作为pH值调节剂的乳液就会有刺鼻的氨臭味。本研究选用已得到市场认可的某低气味苯丙乳液，其质量固体分约48%、最低成膜温度(MFFT)约 29 ℃，以便于助剂的筛选。

2.2 pH值调节剂

乳胶漆中的乳液、助剂中都可能含有酯基官能团，因此控制pH值对产品的贮存稳定性、润湿、消泡和抗菌等性能都有显著的影响。一般应将乳胶漆控制在弱碱性。强碱性会加速水解反应，而且当pH值大于9时会使一些罐内杀菌防腐剂不稳定。pH值调节剂应当在乳胶漆涂布后能很快挥发，否则留在涂膜中会影响涂膜的耐水性和耐擦洗性。

常见的pH值调节剂有氢氧化钠、氨水和2-氨基-2-甲基-1-丙醇。氢氧化钠因为不挥发，残留在涂膜使耐水变差，而氨水和2-氨基-2-甲基-1-丙醇因其粪尿臭味而受人诟病。AN130是低气味pH值调节剂，兼具助润湿分散的功能，与其他pH值调节剂的性能对比如表4所示。

按照表1的配方分别添加1质量份的AN130和2-氨基-2-甲基-1-丙醇，调整黏度在100 KU(25 ℃)，将相关的黏度和pH值对比数据列入表5。

从表4和表5的数据可以看出，使用低气味的AN130调整出的涂料pH值和黏度基本稳定。

2.3 成膜助剂

在GB 18582—2008《室内装饰材料内墙涂料中有害物质限量》和HJ 2537—2014《环境标志产品技术要求水性涂料》等标准相继颁布实施后，成膜助剂在向更高沸点方向发展。但高沸点的产品并不意味着低气味。如醇酯-12的沸点超过250 ℃，但其自身气味并不令人愉悦，而且施工后臭味持续的时间很长。本研究选择CL3101这款无色无味并可生物降解的成膜助剂，以醇酯-12为参照对象，其气味情况如表6所示。

在最低成膜温度(MFFT)为29 ℃的低气味苯丙乳液中添加不同量的醇酯-12和CL3101，测其MFFT的降低，数据见图1。使用CL3101添加乳液质量份的4%，可以使其MFFT降低到5 ℃。考虑到粉料对成膜性能的影响，本研究选择使用CL3101为成膜助剂，添加量为乳液量的4.5%(质量分数)。

2.4 消泡剂

从经济角度考虑，目前内墙乳胶漆中所使用的消泡剂还是以矿物油类为主，而市售的矿物油消泡剂如果选用石油化工的基础毛油，没有经过加氢脱臭等工艺处理，就会有刺鼻的臭味。本文选择DF681F和另外两种市售的矿物油消泡剂进行比对，其外观和气味情况列入表7。其中DF681F相对而言气味非常低，被选择用于本配方设计中。

2.5 耐冻融稳定剂

传统的乳胶漆以乙二醇、丙二醇作为耐冻融稳定剂，但由于其沸点低、算作是VOC含量而可能会被逐渐淘汰，取而代之的是聚乙二醇、FT10Xtrim等能够提高冻融稳定性的非VOC助剂。表8给出了这几款产品的相关比较数据，可以看出聚乙二醇、FT10Xtrim的气味都很低。按照表1配比分别添加质量份1%的聚乙二醇、FT100 Xtrim和空白样进行冻融试验，如果涂料正常则测试其黏度，结果列入表9。可以看出添加1%的FT100 Xtrim可以通过5个循环。

2.6 罐内防腐剂

内墙乳胶漆中含有丰富的水分与营养物质，微生物很容易在其中繁衍成长，从而引起涂料分层、发臭；在高温、高湿的地区和/或季节，这类微生物污染事件的发生概率较高，对罐内防腐剂的要求也更高。低气味内墙乳胶漆应选择不含甲醛及甲醛释放体的防腐剂，从即时和长期防腐效率考虑，选用添加0.1%的RS和0.1%的MBS复配。

2.7 全项性能检测

综合2.2～2.6的选择，在配方表1中，pH值调节剂用1份AN130、成膜助剂用5份CL3101、消泡剂用2份DF681F、耐冻融稳定剂用5份FT100 Xtrim、罐内防腐剂用1份RS和MBS，配制低气味内墙乳胶漆，其全项性能检测结果见表10。

从检测数据可以看出，选用这些低气味的助剂及添加量，设计出的产品达到GB/T 9756—2009内墙面漆一等品的要求，也完全符合HJ 2537—2014的要求，特别是其VOC含量非常低，而且无甲醛。

在建筑面积约为30 m2房间的内墙面，分别使用该低气味产品和两款市售知名的低气味内墙涂料辊涂2道，对涂后2 h、涂后2 d的气味进行打分，并将涂料开罐后的气味对比数据一起用图2展示。

从图2对比可以看出，该内墙涂料无论开罐后、施工后2 h、2 d后的气味都明显低于对比样。

3 结语

用5名气味检测员对乳胶漆的相关助剂进行筛选，制得极低气味内墙涂料，其性能达到GB/T—2009《合成树脂乳液内墙涂料》的要求而且其VOC与有害物质远低于HJ 2537—2014《环境标志产品技术要求水性涂料》，气味明显低于市售样品。