低SVOC绿色水性内墙装饰涂料的制备

王海梅 毛雄伟 张宪康

1福侣阁涂料技术开发（上海）有限公司（上海 200245）2浙江科力森化学有限公司（浙江绍兴 312369）3上海大学（上海 200444）

关键字 VOC SVOC 水性涂料 涂装

随着涂料行业“十四五”总体目标和规划的进一步落实，与人们健康息息相关的水性内墙装饰涂料向着更加绿色环保的方向发展。近年颁布的涂料标准中对挥发性有机化合物（VOC）限量的要求愈加苛刻，因此，建筑涂料成膜助剂向高沸点发展的趋势十分明显。建筑涂料产品在配方设计时，为了规避VOC的含量管控会加入一些高沸点的溶剂，即半挥发性有机化合物（SVOC）。SVOC具有吸附倾向性，会吸附在空气中的悬浮颗粒上。它在大气中主要以气态和气溶胶两种形式存在，均可通过吸入方式进入人体呼吸道和消化道，也可吸附在人体表皮，通过渗透作用进入体内，还可以通过空气传播直接转移到食品上，导致直接摄入。SVOC通过呼吸道或皮肤进入人体血液，会引起各种疾病，特别是哮喘和过敏症，还会影响生殖和生殖系统[1]。

GB/T 35602—2017《绿色产品评价 涂料》中对SVOC的相关描述：所处大气环境的正常温度和压力下，相对于VOC自然蒸发更缓慢的任何有机液体和/或固体。但该标准对SVOC具体限量值未作任何要求，由上海涂料染料行业协会提出并归口的团体标准——《低半挥发性有机化合物绿色水性内墙涂料》于2021年1月正式提出，其中重点增补了对SVOC的限量值要求。因此，不管是环境健康的需求，还是行业发展的方向，开发一款真正健康绿色无溶剂的内墙装饰涂料具有重要的实际意义。

1 实验部分

1.1 水性内墙装饰涂料配方设计

成膜助剂是VOC和SVOC的主要来源之一，为了少用甚至不用成膜助剂，选择最低成膜温度（MFFT）在0℃左右甚至低于0℃的乳液比较合适。筛选了市场上主推的5款丙烯酸酯乳液作为成膜物质：无机纳米杂化丙烯酸酯A乳液，6630，浙江科力森化学有限公司；丙烯酸酯B乳液，BLJ-9468，上海保立佳化工股份有限公司；丙烯酸酯C乳液，8019，万华化学集团股份有限公司；丙烯酸酯D乳液，RS-833W，巴德富实业有限公司；丙烯酸酯E乳液，RC-4369，江苏日出化工有限公司。

助剂（包括分散剂、润湿剂、消泡剂等）均选择不含烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）和溶剂的物质。

将上述5款乳液按照表1中的配方制成涂料样品（涂料1#、涂料2#、涂料3#、涂料4#、涂料5#），测试其耐洗刷性能，以评估各种涂料的成膜效果。

表1 水性涂料配方g

1.2 实验方法

制得的5款涂料按GB/T 9266—2009《建筑涂料涂层 耐洗刷性的测定》进行测试。在无石棉纤维水泥板上分别制膜，每种涂料制两块板，标准要求状况下养护7 d后测试耐擦洗：待洗刷到6 000次时，若两块试板中至少有一块试板的涂层不破损至露出底材，则判定为“通过”；若6 000次耐擦洗后漆膜无异常，可将耐擦洗次数提升至12 000次。

将测试通过的涂料按照GB/T 9268—2008《乳胶漆耐冻融性的测定》进行乳液低温稳定性测试，筛选出满足低温稳定性要求的涂料配方,然后进行抗黏连性测试。低VOC或者低SVOC的涂料产品，为了减少VOC或者SVOC的来源，即降低成膜助剂的添加量，所选乳液的最低成膜温度（MFFT）或者玻璃化转变温度（Tg）均较低，因此该产品墙面施工后，漆膜会比较软。这就会导致在居家或者实际触碰到漆膜后，可能造成漆膜黏连甚至被撕开的问题。因此，抗黏连性是该类产品必须关注的重要性能指标之一。目前国内水性建筑涂料尚未建立该项目的测试方法标准，可按照ASTM D4946-1989（R 2017）《建筑涂料的抗黏连测试标准》进行测试。

选出抗黏连性较好的配方后，将该配方的涂料进行墙面涂覆应用试验，测试涂料涂覆后的漆膜表观效果，包括涂膜外观、对比率、开放时间、流平性、平整度、光泽度和涂膜手感，根据综合表现，选择涂膜效果最佳的涂料。最后，对筛选出的涂料进行VOC、SVOC含量测定。

2 结果与讨论

2.1 耐洗刷性能

对5种涂料进行耐洗刷性能测试，结果如下：涂料2#和涂料5#的耐洗刷测试均不通过，涂料1#、涂料3#和涂料4#的耐擦洗数据均通过。涂料1#的耐擦洗性能最优，12 000次的耐擦洗测试后，漆膜无任何异常；涂料3#在耐擦洗达到8 000次时，一块样板的漆膜有轻微擦伤；涂料4#在耐擦洗达到10 000次时，一块样板的漆膜有轻微擦伤。因此，选择耐擦洗性能较优的涂料1#和涂料4#进行后续实验。

2.2 低温稳定性

在涂料配方中，除了成膜助剂是VOC的主要来源，传统的防冻剂（如丙二醇）也是VOC的一个重要来源。因此低温稳定性的测试至关重要。本配方中采用一种不含APEO和溶剂的多功能添加剂，分别以乳液A和乳液D按照表2中配方制得涂料，其中每款乳液均采用添加多功能助剂和不添加多功能助剂两种方式。

表2 水性涂料配方g

将制得的4种涂料［a为不添加多功能助剂，b为添加多功能助剂（涂料1#a，涂料1#b，涂料4#a和涂料4#b）］分别装入500 mL带密闭封盖的大口玻璃瓶中，按照GB/T 9268—2008中A法进行低温稳定性能测试，结果如下：涂料1#b和涂料4#b不变质，涂料1#a和涂料4#a变质。这说明多功能添加剂完全可以取代传统意义上的抗冻剂丙二醇，涂料1#b和涂料4#b均能满足低温稳定性的测试要求。

2.3 抗黏连性能测试

按照ASTM D4946-1989（R 2017），用涂料1#b和涂料4#b进行抗黏连测试。将养护好的干燥漆膜涂层面对涂层面放置，并施加约127 g/cm2的压力，然后放入烘箱（50℃±2℃）中30 min，以使样品黏合更加严密。冷却后，将样品缓慢稳定剥离，剥离过程中，样品之间角度为180°，初始时成“T”形。分离时需要将样品放在耳朵旁边，以实际听到发黏的程度。采用标准中描述性术语相对应的数字（10到0）对黏连性进行主观评级（见表3）。

表3 抗黏连性等级评定

经测试，涂料1#b的抗黏连性等级为9级，涂料4#b的抗黏连性等级为5级，说明涂料1#b的抗黏连性更优。

2.4 涂料涂覆后的漆膜表观效果

用涂料1#b做墙面涂覆应用试验，测试施工性能和漆膜表观效果，测试结果见表4。

表4 涂料1#b漆膜表观测试结果

从综合表观效果可以看出：用无机纳米杂化丙烯酸酯A乳液制得的水性建筑内墙涂料具有优异的耐擦洗性、抗黏连性能和良好的漆膜表观，能满足市场的需求。

2.5 VOC和SVOC测试

将采用无机纳米杂化丙烯酸酯A乳液制得的水性建筑内墙涂料送至权威机构进行检测，VOC含量测定遵循GB 18582—2020《建筑用墙面涂料中有害物质限量》中内墙涂料VOC要求，SVOC含量测定遵循ISO 11890-2:2020《色漆和清漆—测定挥发性有机化合物（VOC）和/或半挥发性有机化合物（SVOC）—第2部分：气相色谱法》。结果如下：VOC质量浓度为3 g/L，SVOC质量浓度为1.05 g/L。

由测试结果可见，该款水性建筑内墙涂料的VOC和SVOC含量均较低，属于真正低挥发性有机化合物绿色涂料产品。

3 结语

通过选用低成膜温度的无机纳米杂化丙烯酸酯乳液（其本身具有较强的纳米效应）作为成膜物质，彻底解决了常规低成膜温度丙烯酸酯涂料漆膜的黏连性问题，所制备涂料具有优异的漆膜表观和性能；通过采用多功能助剂来提高产品的抗冻融性，杜绝采用属于VOC或者SVOC范畴的原料，将产品的有机挥发物含量控制到最低程度，制备的产品健康、绿色、无溶剂。