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防腐剂在涂料中的应用

发表时间:2018-05-30 00:00作者:宁武深

1 涂料中添加防腐剂的必要性

  涂料的原料包括乳液、填料、色浆、纤维素、增稠剂、分散剂、消泡剂、流平剂及成膜助剂等,这些原料都含有水分和养料,在温度及酸碱性合适的情况下,极易受到细菌污染。细菌的大量繁殖,从而造成涂料黏度减退、腐败、造气、破乳以及其它有害的物理和化学变化,涂料的变质给生产厂及用户带来极大经济损失及商誉损害。把微生物侵害造成的损失降低到最低程度,防止涂料的腐败,确保涂料产品质量,在产品中添加杀菌防腐剂公认行之有效的方法。

2 涂料中常用防腐剂的种类及特

  目前市场上有多种品牌和型号的杀菌防腐剂,这些杀菌防腐剂有的是单一的活性成分,有的是多种活性成分的复配而成。按其杀菌活性成分进行分析,涂料常用防腐剂主要有以下几类:异噻唑啉酮类,释放甲醛类,苯并异噻唑啉类,均三嗪类等,这些产品主要有以下特点:

2.1异噻唑啉酮类

  异噻唑啉酮类的化学名为5-氯-2-甲基-4异噻唑啉-3-酮/2-甲基-4异噻唑啉-3-酮,简称CIT/MIT,属于该类防腐剂的如:加拿大诺德Nordes C15,美国罗门哈斯Kathon LXE,英国索尔Acticide MV等。该类产品不含甲醛及甲醛释放物,绿色环保,与涂料、乳液等水性体系相容性好,是一种性价比较高的常用罐内防腐剂。但该类产品本身是酸性,PH值通常为2.0~5.0,遇强碱易分解,适合在中性及弱碱性(通常PH值小9.5)条件下使用,同时该产品不耐高温,通常不要高于60℃的条件下加入。

2.2释放甲醛类

  甲醛即福尔马林,是35%~40%的甲醛水溶液,是一种有效的常用防腐剂,但由于国内外环保的要求,目前已很少单独用甲醛做涂料防腐剂。但在常用防腐剂复配缩甲醛 (formaldehyderelease,简称FR),如:N-缩甲醛(N-formal),O-缩甲醛(O-formal),可达到优势互补,增强抗菌谱能力、保护空气相、和提高环境友好性等协同作用的理想效果。属于释放甲醛型防腐剂CMIT/MIT+FR,就是一种很常用的组合复配方式,既具有容器上部空间保护,又具有高效广谱杀菌作用。该类防腐剂的如:加拿大诺德Nordes DHF,美国罗门哈斯Rocima 623,Buckman A26等。但该类防腐剂要控制游离甲醛含量不超过国家标准,对甲醛敏感体系及特殊环保要求领域要严格按要求使用。

2.3苯并异噻唑啉类

    1,2苯并异噻唑啉-3-酮(1,2-benzisothiazolin-3-one),简称BIT。该类防腐剂的特点是耐碱性较好,热稳定可至80℃,可以在打浆开始时就加入,以利于防腐。市面上常见的该类防腐剂如:诺德Nordes BT20, ActicideBW20,Proxel GXL等。但该类产品杀菌性能不如CIT/MIT,杀菌速度也不如CIT/MIT快,使用成本也稍高。

2.4均三嗪类

     1,3,5-三(2-羟乙基)-均三嗪[1,3,5-tris(2hydroxyethyl)-S-triazine],六氢-1,3,5-三乙基-S-三嗪(hexahydro-1,3,5,-triethyl-S-triazine),该类产品易溶于水及乳化液体系,且产品本身为碱性,适用于碱性体系,特别是碱性涂料及腻子膏中。该类商品有Nordes BK, VancideTH,Bactrachem TRZ等。但该类产品气味稍重,且添加量较高。

  当然,涂料防腐剂的种类还很多,或是基于上述种类复配组合,或是基于上述种类再复配其它类型的活性物,从而优势互补,达到性能和环境友好折衷平衡。

3 涂料中常用防腐剂的选择

  了解了各类防腐剂的特点,涂料生产厂就根据自己产品的要求及工艺特点,如环保的要求,耐碱性的要求,耐高温的要求及成本性价比的要求等,选择适合对自己产品有效的防腐剂。选择中要尽量选择大品牌的性能稳定的防腐剂,因为性能优良的防腐剂不仅批次间均一稳定,防腐周期也比较长。

  由于杀菌防腐试验需时较长,且菌种的培养筛选过于繁复,所以一般的涂料生产厂家都只做相容性试验。至于严格的标准测试,可以由各家防腐剂供应商(如加拿大诺德技术中心等)或者专业的研究机构做出。诺德技术中心基于多年的微生物控制经验、专业标准化的严格测试和全面完善的技术支持,可出色解决各种微生物污染控制方面的难题。

4 涂料中常用防腐剂的使用

  选择了合适的防腐剂,防腐剂的正确使用也尤为关键。常常看到有的涂料生产厂使用了防腐剂,但由于防腐剂使用不当,涂料还是变质了,造成了大量的损失。防腐剂在涂料中的使用主要应注意以下几个方面:

4.1防腐剂要添加足够的量

  大多数杀菌防腐剂的杀菌机理是通过杀菌剂与微生物接触,使微生物的蛋白质变性,降低其细胞活性,促使细菌死亡。所以要确保杀菌防腐剂有效杀菌,要保证杀菌剂的添加量高于杀菌剂杀菌能力最小抑菌浓度(MIC)。以加拿大诺德公司的Nordes C15杀菌防腐剂为例,防腐剂在涂料配方中约千分之二左右,在环境恶劣的条件下,如水质或原料污染严重、环境温度炎热等情况还应适当加大。

4.2防腐剂要在涂料中均匀分布

  防腐剂在涂料中加入千分之几,分布到每一涂料桶中还是很微量的,这就要求要确保杀菌防腐剂在涂料中均匀分布,从而有效杀灭涂料罐内各个部位的细菌。通常在没有高温的时候可在生产工艺阶段尽早添加,如打浆阶段。若有研磨,可在研磨后添加,但一定要搅拌均匀。后添加时可用预留的少量水稀释后添加,这样既可保证充分掺混又可防止涂料的结块。

4.3注意防腐剂的耐碱性

  异噻唑啉酮类是常用的防腐剂,但要避免和强碱性及铁、铝等还原性金属接触。如盛过氨水或PH调节剂的容器要清洗过再使用或避免使用。若碱性较强的涂料要选用适合的碱性防腐剂。

4.4产成品包装物密封

产成品包装物密封能避免包装桶内涂料与外界空气交换,从而避免二次污染导致涂料变质。包装桶的镀锌要平整牢固,避免镀锌脱落导致铁桶生锈,从而使防腐剂局部失效带来整桶涂料的变质。塑料桶可内衬塑料袋包装,并捆扎牢固,从而避免防腐剂挥发,提高防腐剂的防腐效能。同时当天未用完的防腐剂要把盖子盖严,避免防腐剂的效能下降。

4.5 选用合格的涂料原材料

   防腐剂并不是万能的,其必须是在一定的条件下才起到防腐的作用。涂料原材料的存储要通风干燥,避免在存储中受潮滋生大量细菌。选用合格的涂料原材料也尤为关键。原材料中劣质纤维素导致涂料变质的问题尤为突出。在涂料中最常用的是羟乙基纤维素(HEC),HEC具有良好的增稠、悬浮、保水和提供保护胶体的能力,但有些涂料厂选择价格低廉的非HEC产品或淀粉改性纤维素,这类产品起不到HEC应有性能,反而带入入涂料中大量养分,从而突破防腐剂的防腐能力,造成涂料腐败变质。

   综上所述,了解涂料防腐剂的特点,选择合适的防腐剂,遵循正确方法使用防腐剂,可以大大降低涂料变质带来的危害和损失。随着涂料配方更新及新材料的应用对防腐剂使用也提出了更高的要求,高性能涂料防腐剂的研发已成为涂料行业发展的一个重要课题,涂料防腐剂目前主要向广谱、高效、低毒、环保和低VOC方向发展。


作者通讯:010-67877417   13381336848


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