2.1 原材料的控制

原材料的控制主要是優(yōu)選雜質(zhì)少、低氣味且不會額外產(chǎn)生voc的原材料，包括反應(yīng)單體、表面活性劑、引發(fā)劑以及ph調(diào)節(jié)劑的選擇。我們對多種單體中含有的雜質(zhì)voc進(jìn)行測試，結(jié)果如表3所示。

表3.   常用單體中雜質(zhì)的voc含量，ppm

另外，不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的單體的雜質(zhì)含量也千差萬別。以ba為例，我們對三個廠家ba中雜質(zhì)voc含量的測試結(jié)果如表4所示。

表4.   不同生產(chǎn)廠家ba中voc含量比較，ppm

除了反應(yīng)單體外，另一種主要原料是表面活性劑。雖然用量較少，但是其中含有的voc對乳液的氣味和voc影響較大。表面活性劑中最常見的voc是甲醇或乙醇，經(jīng)過分析，乳液合成中常用表面活性劑中voc的含量如表5所示。  表5.  常用表面活性劑中的voc，ppm

除上述兩種主要原材料以外，其他一些用量少的原料也可能會影響乳液的voc。如乳液合成中最常用的ph調(diào)節(jié)劑是氨水，但其較強(qiáng)的刺激性氣味使其即使在用量很小的情況下對氣味的影響卻很大。因此，一般使用naoh等硬堿或一些低揮發(fā)性的新型ph調(diào)節(jié)劑替代氨水。

因此，減少乳液的voc，原材料的選擇非常關(guān)鍵。

2.2 生產(chǎn)工藝的優(yōu)化

原材料的優(yōu)選是生產(chǎn)低voc/低味乳液的基礎(chǔ)，而先進(jìn)的生產(chǎn)工藝更是生產(chǎn)低voc/低味乳液的另一個關(guān)鍵所在。

在此，生產(chǎn)工藝的改進(jìn)主要在以下幾個方面。

(1) 降低反應(yīng)溫度、減少反應(yīng)時間。

一般而言，反應(yīng)溫度升高、反應(yīng)時間延長都會增加單體的水解程度，從而增加產(chǎn)品最終的voc。我們一方面通過氧化還原的引發(fā)技術(shù)來降低反應(yīng)溫度，另一方面通過特有的快速冷卻工藝和殘單消除技術(shù)來縮短反應(yīng)時間。

(2) 專有的殘單消除技術(shù)。

殘單消除技術(shù)可以明顯縮短反應(yīng)時間，但是，如果采用通常的t-bph來消除殘余單體，卻有可能是產(chǎn)品的voc增加。其作用機(jī)理[1]如圖5 所示。

圖5 t-phb產(chǎn)生額外voc的化學(xué)原理

因此，生產(chǎn)低voc的乳液會選擇其它類型的氧化物，盡量減少voc的產(chǎn)生。

(3) 高效的物理方法去除產(chǎn)品中的voc。

目前，比較高效的去除voc的物理方法主要是減壓蒸餾或蒸汽脫除消除乳液中的voc。

常用的蒸汽消除法原理如圖6所示。

圖6.  蒸汽消除voc原理圖

一般每經(jīng)過一次蒸汽消除，乳液中voc可減少約50%，經(jīng)過2道消除后，普通乳液voc的量可減少到200ppm左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于未經(jīng)過處理的乳液，如表6所示。

表6.   經(jīng)過蒸汽消除處理的某一純丙乳液的voc(ppm)

在消除voc方面，物理脫除方法效率較高，但是對能耗的需求也較高。而更有效的方式是：首先優(yōu)選原材料，盡量減少原料帶入的voc；其次，采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，減少殘余單體，并減少聚合過程中副反應(yīng)所產(chǎn)生的voc；最后，通過高效的蒸汽消除處理工藝除去產(chǎn)品中的voc。

3. 羅門哈斯低味/低voc乳液產(chǎn)品

在對乳膠漆氣味、voc和乳液降低voc技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，羅門哈斯公司采用上述系統(tǒng)開發(fā)出一系列凈味乳液，以純丙乳液primal? sf-128為例，其voc和氣味遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通乳液，同時各種性能均能滿足高性能內(nèi)墻乳膠漆的要求，尤其是其優(yōu)異的耐擦洗和耐污漬性能，如圖7 ~圖9所示。從圖7可以看出，primal? sf-128配制的65%pvc的乳膠漆具有很好的低溫成膜性，在用0.5%肥皂水擦洗12000次后，仍然沒有擦穿。從圖9可以看出primal? sf-128 在40%pvc配方的乳膠漆中，耐疏水性污漬和耐親水性污漬性能均具有較為明顯的優(yōu)勢。其中疏水性污漬包括：口紅、2＃鉛筆、圓珠筆、記號筆、蠟筆；親水性污漬包括：番茄醬、黃芥末、紅酒、咖啡、紅茶、綠茶、墨水。

圖8    65%pvc乳膠漆常溫和低溫成膜耐擦洗比較

4. 結(jié)論

乳膠漆的氣味主要來自于voc，但是其氣味的大小跟voc的高低不是簡單的正比關(guān)系。乳膠漆的氣味分為罐內(nèi)氣味和施工后氣味，這兩種氣味是不同的。施工后氣味的好壞，決定于乳膠漆中voc揮發(fā)的難易程度。一些像12醇酯等的難揮發(fā)物質(zhì)，會長時間影響乳膠漆施工后的氣味。在低voc的乳膠漆中，乳液氣味和voc的大小對乳膠漆氣味和voc影響較大。我們可以通過優(yōu)選原材料、采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝以及高效的后處理等綜合手段來最有效地降低乳液的voc。