助成膜劑簡稱成膜劑, 亦稱膠體凝結劑、軟化劑或流平劑。在以合成樹脂乳液為主要成膜物質的水性建筑涂料中, 成膜劑是不可缺少的重要助劑。選擇安全、高效的成膜劑是控制有毒物質含量和有機物散發總量(TVOC) , 保證水性建筑涂料健康發展的有效措施。水性建筑涂料選擇成膜劑的依據應體現《環境標志產品技術要求》(HJBZ004- 94) 的基本精神, 主要側重: (1) 具有較高的技術性能和穩定的品質; (2) 控制甲醛、鹵化物和芳香烴類碳氫化合物亦同時考慮對TVOC 的影響; (3) 具有較大的市場占有率和穩定可靠的供應能力。我國水性建筑涂料(亦稱乳膠漆) 經過近20 年的發展, 已具備了相當的規模和基礎, 但就整體而言尚不盡人意, 特別是產品技術水平和檔次與國外比較存在著較大差距。例如以聚乙烯醇和聚醋酸乙烯乳液為主要成膜物質的106、803 類低檔涂料所占比例高達涂料總量的70%～ 75% , 其所用成膜劑主要有毒性較大的乙二醇單乙醚(ECS)、乙二醇單丁醚(BCS)、二乙二醇和芳烴類助劑苯甲醇等, 以上助劑不僅性能差, 而且用量大, 成本高, 在一定程度上影響了水性建筑涂料的發展。

       80 年代中期, 中國新型建材公司從美國聯合碳化物公司、日本高壓瓦斯和鈴鹿涂料株式會社分段優化引進具有當時國際先進水平的蘇州新型建筑涂料廠萬噸丙烯酸酯新型建筑涂料項目, 不僅引進了先進的水性建筑涂料制造技術和生產裝備, 還隨原料進口了日本窒素株式會社高品質的成膜劑CS-12。90 年代初, 美國伊士曼公司推出了高效、安全的Texano l酯醇并占有很大的中國市場份額。為實現進口原料國產化, 化工部吉化公司進行了相應的研制, 在短短幾年內完成了科研開發并在湖北建成了5000 t/a 規模的生產基地。國際先進技術產品的加入, 提高了水性建筑涂料產品的整體技術水準及相關配套原材料工業的科技進步, 使中國水性建筑涂料的發展出現了質的飛躍。

Texano l 酯醇系伊士曼公司的商品牌號, 化學名應為2, 2, 4-三甲基-1, 3-戊二醇單異丁酸酯。CS-12為日本窒素株式會社的商品名稱, 而吉化公司的商品名則為醇酯-12, 亦稱十二碳醇酯(以下簡稱醇酯-12) , 是適合于水性建筑涂料使用的典型成膜劑(參見表1)。所謂成膜劑就是在水性建筑涂料中適量添加后, 可降低乳液的玻璃化溫度(Tg) , 軟化乳液中的均聚及其共聚物顆粒表面的硬度, 從而降低最低成膜溫度(M FFT ) , 以便更好的凝結成膜, 待涂膜形成后成膜劑逐漸揮發, 重新恢復初始Tg。所以成膜劑又可稱為臨時增塑劑。與其他成膜劑相比, 醇酯-12 具有適用于水性建筑涂料的典型特點。

       (1) 適用范圍廣�？蓮V泛適用于醋酸乙烯酯均聚及其共聚乳液、丙烯酸酯均聚及其共聚乳液、醋酸乙烯/丙烯酸酯共聚乳液、苯乙烯(SM )/丙烯酸酯共聚乳液、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯共聚乳液、苯乙烯/丙烯酸酯/甲基丙烯酸甲酯(MMA )/甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA ) 多元共聚乳液等多種涂料系統, 還可用作水基油墨的成膜劑。
       (2) 成膜性能好。適量添加有助于乳液中均聚及其共聚物顆粒凝結成透明、柔軟、完整的乳膠膜, 從而提高涂料的附著力、平整度、光亮度、展色性、耐候性、耐洗刷性和臨界顏料體積濃度(CPVC) 等整體性能。
       (3) 安全性好。醇酯-12 本身無毒, 所含有害成分異丁醛的殘余量甚微, 所以在使用和貯運過程中的安全性是顯而易見的, 即使長期接觸對人體健康亦無不良影響(見表2)。

       醇酯-12 還具有優良的水不溶性、水解穩定性、較低于水的揮發速度和凝固點, 因而能更好地與聚合物顆粒充分接觸, 有助于溶脹顆粒形成質量較好的連續膜。其較高的成膜功效與乙二醇醚類等水溶性成膜劑相比可明顯減少用量, 降低成本和VOC。而較低的凝固點可使終端產品在低溫條件下保持良好的凍融貯存穩定性和惡劣條件下(如高濕、低溫) 的施工性(見表3)。

       在一般情況下, 醇酯-12 的添加量大約是所需乳液總固含量的10% , 同時應根據Tg 與氣溫的高低作適當調整。如參照涂料典型配比測算, 內墻涂料的平均添加量約為涂料總量的0. 6% , 最高添加量< 1%;外墻涂料的平均添加量約為2. 2% , 最高添加量<3. 4%。按最高添加量估算, 內墻涂料中異丁醛溶液殘余量應< 0. 0015‰; 外墻涂料中異丁醛溶液殘余量應< 0. 0035‰。醇酯-12 由于成膜性能明顯提高, 減少了用量, 不僅可節約原料成本, 而且降低了VOC。同樣以最高添加量估算, 內墻涂料由此產生的VOC 應< 10 g/L 而外墻涂料的VOC 則應< 34 g/L 。以上兩項環境安全指標均低于有關標準, 所以選擇醇酯-12作為我國水性建筑涂料的主要成膜劑, 無論從技術性能, 還是以環境安全作比較都是可取的。

       我國醇酯-12 的生產已達到了一定的規模, 品質也有很大的提高, 特別是吉化集團(湖北) 新華化學公司的醇酯-12 XH6 系列產品生產規模已處于國內領先地位, 其主要技術指標和總醛殘量已接近美國伊士曼公司的Texano l 酯醇。可基本滿足我國水性建筑涂料發展需要。