2005年总统绿色化学挑战奖
（上接第28期A15版）
变更溶剂反应条件奖
获奖者:巴斯夫
获奖原因:低VOC单组分UV固化修补底漆,对改善生态效益起到了推动作用。
北美车辆碰撞维修和商用修补涂料的市场价值超过20亿美元,有超过5万家车身修理厂使用各类修补涂料。近
十多年来,汽车整修商和涂料生产商一直忙于应付越来越严格的VOCs法规。
初期,涂料生产商可以利用双组分反应性聚氨酯等高性能产品来达到法规要求的VOCs排放最低标准,不过这些
高分子量树脂需要溶剂作为载体。随着VOC限制门槛增高,生产商不得不修改反应性涂料的配方,但修改配方却导致
涂料成膜时间延长。水性涂料是另一种不错的选择,不过其应用受水蒸发时间的限制。市场对成膜速度更快、而不
影响质量和VOCs排放的涂料的呼声越来越高。
通过深入的研究开发,巴斯夫发明了1种新型聚氨酯丙烯酸酯齐聚物底漆体系。当丙烯酸酯的双键被自由基打
开时,树脂与单体交联成膜。齐聚物和单体反应在膜中形成交联结构,从而改善了膜的附着性、耐水性、耐溶剂性、
硬度、弹性和固化速度。在可见光和近紫外光的照射下，这种底漆数分钟内既可固化,光源可以为UV-A等级紫外灯
和太阳光。现有底漆涂装过程中需要使用烘箱,而使用新型UV固化底漆则无需烘烤过程,从而大大降低了能耗。新
型底漆的性能也要好于目前使用的传统聚氨酯底漆,固化速度提高10倍,所需预处理步骤更少,用量更低,更加耐用,
耐磨性更好,而且对保存期没有限制。目前巴斯夫已经在R-M?和GlasuritTM 2个系列产品中提供这种UV固化底漆,
牌号分别为Flash FillTM VP126和151-70。
传统底漆的VOCs含量为3.5～4.8磅/加仑(约419.4～572.2g/L),而新型底漆的VOCs含量仅为1.7磅/加仑(约
203.7g/L),降低了50%以上。此外,由于新型底漆为单组分,因而可以减少有害废物的产生和装备清洗的溶剂消耗。
1年的维修厂应用表明,该底漆用量仅为传统底漆的1/3,废物量减少80%～100%。与传统异氰酸酯基涂料相比,这种
新型丙烯酸酯基涂料技术更加简单,而且个人保护装置(PPE)的费用也更低。这就使小型车身修理厂也能够购买和使
用PPE,从而增加工作的安全性。
这种生态效益型底漆是巴斯夫进军汽车修补涂料体系的第一步。今后,巴斯夫还将推出单组分、UV-A固化清漆。
这一涂料体系具有高的质量、能源效率、经济性和施工效率,而且不会影响工作人员的健康或对环境造成危害。巴
斯夫已经与1家独立评估机构对此进行了验证。
更安全化学品设计奖
获奖者:Archer Daniels Midland公司
获奖原因:开发出非挥发性、反应性成膜聚结剂——Archer RCTM,从而减少了乳胶漆的VOCs排放。
自上世纪80年代以来,建筑业和工业对水性乳胶漆的接受程度越来越高。传统乳胶漆是基于合成树脂(如丙烯
酸酯聚合物和苯乙烯聚合物等)微小颗粒的乳液,涂敷时需要相当数量的成膜聚结剂以便涂料水分蒸发后形成涂料
膜。成膜聚结剂可以软化(增塑)乳胶粒子,使其流动并形成具有最佳性能的连续膜层。成膜后,传统成膜聚结剂会缓
慢地扩散到大气中。随着成膜聚结剂的挥发,乳液聚合物的玻璃化转变温度(Tg)增高,导致膜层变硬。通常,乙二醇
单丁醚(EGBE)和Texanol?(2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯)等醇酯和醚醇被用作成膜聚结剂,但它们都是挥
发性有机化合物(VOCs)。环保和经济方面的因素正促使人们不断减少涂料配方中的VOCs用量。合成不需要成膜聚
结剂的聚合物是一个不错的选择。但是,通常这类聚合物合成、测试和商业化的费用较高,而且成膜质地较软。如果
没有成膜聚结剂,乳胶漆在室温下干燥时可能出现开裂、与基底表面脱离等问题。
Archer RCTM可以提供传统成膜聚结剂相同的功能,而且不会有VOC释放。Archer RCTM中的不饱和脂肪酸组分
被氧化并与涂料发生交联,因此不会挥发到空气中。Archer RCTM是由植物油脂肪酸酯和丙二醇制得的丙二醇单脂
肪酸酯。由于含有大量不饱和脂肪酸,Archer RCTM比亚麻酸更不易变黄。此外,由于成膜后Archer RCTM会保留在
涂层中,使乳胶漆的总体固份增加,因此比挥发性成膜聚结剂的经济性更好。
乳胶漆的最大市场是建筑行业,2001年美国建筑业消耗乳胶漆6.184亿加仑(约23.41亿L)。通常,成膜聚结剂
的用量约为乳胶漆体积的2%～3%，也就是说仅美国成膜聚结剂的用量就达到1.2亿磅(约5.44万t),而全球成膜聚
结剂的用量约为该数字的3倍。目前,几乎所有的成膜聚结剂都挥发进入大气中。
Archer Daniels Midland公司已经开发并测试了多种使用Archer RCTM替代传统成膜聚结剂的涂料配方。测
试结果表明,Archer RCTM的性能可以和Texanol?等商用成膜聚结剂相媲美。而且,Archer RCTM还有许多其他优点,
比如更低的气味、更好的耐擦洗性能以及更佳的不透光性。涂料公司和其他原材料供应商使用现有商品聚合物和
Archer RCTM已经成功开发出了多种配方的涂料。Archer RCTM于2004年3月开始商业化应用。
(谢军 编译) (未完待续)