TVOC和VOC的差異
VOC是指"1升涂料中除去水的物質當中含有有機揮發(fā)物的重量",而TVOC是指"1升涂料中含有有機揮發(fā)物的重量",它們的計算公式分別是:
VOC=(X%-H2O%)×Dc×1000
(X%-H2O%)×Dc
TVOC=-----------×1000
100%-H2O%(Dc/Dw)
式中:X%-涂料中揮發(fā)性物質重量含量
Dc-水性涂料的密度,g/mL
H20%-涂料中水的重量含量
DW-水的密度,g/mL
TVOC可以經過公式簡化,得到與VOC的關系:
除水外所有揮發(fā)份的重量含量×Dc
TVOC=--------------------×1000
固體體積含量+除水外所有揮發(fā)份的體積含量×Dc
1000
=------------------------------------
1/除水所有揮發(fā)份混合比重+固體體積含量/除水外所有揮發(fā)份重量固含×Dc
VOC計算公式
因為“除水外所有揮發(fā)份混合比重≈1”,所以:
大部分內墻涂料的體積固含量大約在35%~40%左右,當TVOC*為100g/L時,所對應的VOC大約是(39~44)g/L。因此;環(huán)標中TVOC的*遠遠比國標中VOC的*嚴格。其實即使是100%的固含,VOC仍然大于TVOC。
由此可見,控制配方中的TVOC比控制VOC更為直接。那么,為了滿足TVOC的*,應該在配方上如何調整,調整后會給涂料性能帶來什么變化,在下面進行論述。
為滿足TVOC在配方方面所采取的方法
實際上,要滿足國標GBl8582-2001對VOC的*非常容易,但是滿足環(huán)標就很困難。按公式推導,滿足國標時可以添加揮發(fā)性有機溶劑大約是配方含量的12.5%~15%,而要滿足環(huán)標卻只能添加到3%~3.5%左右。那么,為什么說環(huán)標很難滿足呢?是因為把VOC降低到限制范圍后,會對內墻涂料產品的成膜性能和防凍性能產生較大的影響,所以必須采取必要的方法才有可能適應。通過實驗,我們歸納出以下幾種方法。
2.1 保證在揮發(fā)性溶劑含量不變的情況下,適當提高產品的體積固含量
無論是從定義來分析還是由公式推算,在保證揮發(fā)性溶劑含量不變的前提下,提高產品的體積固含量能降低體系的TVOC,但是會略微提高VOC,因為涂料的比重增大了。提高體積固含量有效的途徑是用部分粉料替代配方當中的水,或者整體提高配方當中的固體含量。
2.2 使用的成膜助劑,降低溶劑添加量
傳統(tǒng)的成膜助劑是Texanol、醇醚、溶劑汽油及苯甲醇等溶劑,這些溶劑要么助成膜效率一般,要么本身氣味較大,都很難圓滿地解決問題。為此,國內外溶劑廠商陸續(xù)推出了一些的成膜助劑,能夠保證成膜效率的基礎上降低TVOC。我們做的一些實驗結果見表2.
表2 成膜助劑的實驗
類別 氣味 推薦量/% 對體系的影響
TEXANOL® - 6~10 略有增稠
雙酯 較大 4~7 水溶性差,易產生縮孔現(xiàn)象
PPH 柔和香味 3~5 干燥速度慢,添加量要小心
Cresol混合酯 基本無味 4~7 在苯丙體系中混溶性差
DalpadC 基本無味 4~7 在苯丙體系中混溶性較差
由此可見,通過選擇適當?shù)某赡ぶ鷦?,至少可降?5%的揮發(fā)性有機溶劑添加量,對TVOC和VOC的降低大有幫助。
2.3 直接降低抗凍劑的用量,或利用保護性助劑提高乳液的抗凍能力,降低抗凍溶劑的添加量
乳膠漆的抗凍性能主要還是有乙二醇或丙二醇等抗凍劑來提供,這些都屬于VOC范疇。降低它們的添加量就可以降低TVOC和VOC,但會對體系的抗凍性能產生影響。因此,選擇保護性助劑能夠解決這個矛盾。這些助劑包括低分子量的纖維素和乳化劑等。
2.4 使用低溫成膜的乳液
作為內墻涂料品種,降低VOC是提高產品環(huán)保性能的主要課題。國內低VOC或零VOC內墻乳膠漆尚處于研發(fā)階段,還沒有關于低VOC內墻乳膠漆的標準或概念,而且在零售市場上還沒有注明屬于低VOC的產品。而國外在這一領域已經比較成熟,特別是國外低VOC乳膠漆在零售市場上處于重要地位,并在產品包裝標志上注明VOC的含量。實際上,這些低VOC或零VOC的產品就是選擇了成膜溫度界于(0~3)℃,而且具有一定的低溫穩(wěn)定性的乳液。這樣一來,在配方當中就可以不添加或少量添加成膜助劑和抗凍劑,真正地實現(xiàn)低VOC或零VOC,但產品性能多少受到一些限制。如果在這種體系中重新添加適量的成膜。
助劑和抗凍劑,既滿足了TVOC的*,又能保證涂料的性能。
控制TVOC不當所產生的問題及解決手段
雖然我們提出了控制TVOC的方法,但畢竟TVOC的*太嚴格,而且在這一領域還屬于摸索階段,這些方法的采用會存在一些不足和問題,下面就碰到的情況進行初步分析。
3.1 對干燥速度的影響
使用的這些溶劑都屬于干速較慢的溶劑,如果降低其含量,會導致漆膜的干燥速度加快,直接影響漆膜的外觀(例如流平效果)??梢酝ㄟ^調整保水性的增稠劑來改善這個情況。
3.2 對開裂的影響
降低成膜助劑的含量,實際上就是降低了乳液在低溫下的粘結性能,直接導致產品在低溫施工時容易發(fā)生開裂問題。實驗結果表明,PVC界于55~70左右的普通產品,如果必須滿足TVOC的*,在溫度低于813,濕度在50%的環(huán)境下,濕膜厚度大于500μm時都有不同程度的開裂情況。但如果施工方式只是刷涂和輥涂,濕膜厚度只有100μn左右,還不會有太大的問題。
3.3 抗凍性有所降低
如果采用降低抗凍劑來滿足TVOC的*,直接影響到的是產品在低溫時的貯存穩(wěn)定性??梢酝ㄟ^添加保護性助劑提高產品的抗凍能力。
VOC結語
降低VOC是涂料的發(fā)展方向,為此國家在制定標準方面花了不少功夫,但就這兩個標準而言,差異如此之大確實給建筑涂料廠家造成很大的壓力。如果只滿足國標,則配方幾乎不需要做任何調整,對VOC起不到控制作用;而環(huán)保標志的*又非常嚴格,配方調整的幅度較大,造成產品的施工寬容度下降或成本上升。所以,如何取得平衡需要同仁們共同關注和探討。