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满足性能和低VOC要求的新型杀菌剂

文章来源:http://www.bitechem.com 发布时间:2020-04-22 15:50 浏览次数:
真菌和海藻对工业建筑结构和私有建筑结构的损坏作用已成为数十年来涂料行业正在面临的挑战1。最近几年干膜防腐和罐内防腐要求配方专家既能满足法规要求,又要进行严格的质量控制。
由于越来越了解杀菌剂对环境的不好影响,因此设定了一些严格的要求,这导致干膜防腐的选择越来越少。此外,干膜防腐剂的重要特征,如低滤出性,也进一步对选择进行了限制。另外,涂料生产商也需要原料支持才能生产出低VOC或零VOC的涂料2。通过研制了活性组分4,5-二氯-2-正辛基-3-异噻唑啉酮(DCOIT),陶氏微生物控制公司干膜防腐剂的新技术在市场上具有领先地位,该项技术在1996年获得了美国环保署总统“绿色化学品设计奖”3。最近,DCOIT被欧洲权威人士公认为是用于21型产品(防污产品)的首选活性物质,在其附录I中给出了积极的建议4。这进一步证明了这种活性组分具有优异的环保性能,即使是考虑了当今最严格的法规。活性组分及其代谢物在环境中不具有持久稳定性,它们在水中的低溶解度(3.5 mg/L)5也使其成为一种理想的漆膜防腐剂,在低浓度使用时经过数年仍然有效。
EPA注册的DCOIT也是一种经过了充分证明的防霉剂,能提供杀死海藻的性能。已经证明,在某些情况下,它也具有罐内防腐剂的杀菌功效,尤其是针对假单胞菌。它的抗真菌功效也是优异的,特别是对短梗霉,短梗霉被认为是导致霉菌生长的主要菌类6。
受益于DCOIT的固有性能、获得了长期成功的产品是20%的活性配方,即ROZONE™2000抗菌剂和ROCIMA™ 200抗菌剂。
BIOBAN™ 200是加入了DCOIT的陶氏微生物控制公司的新产品,它进一步向前推动了分散体的研发工作,能满足生产商和消费者越来越严格的较低VOC含量要求。
BIOBAN 200也使用了ROCIMA 200中使用的具有专利权的稳定性技术。由于技术的革新,用其配制的产品与ROCIMA 200相比具有可以忽略的VOC,然而仍保持外用和内用涂料优异的性能。它不释放甲醛、不含重金属活性组分、不需要使用ZnO来保持稳定的杀菌性能。BIOBAN200是一种水性分散体,容易加入到涂料配方中,是经过美国美国环保署(EPA)注册的可用于涂料的杀菌剂。
实验
测定两种用BIOBAN200配制的水性漆配方的VOC含量
用美国EPA的方法24测试VOC7。它包括将涂料样品在110 oC 加热1 h,然后测定不包括水含量的质量损失。
用卡尔费休滴定法测定水含量。按ASTM D6886的试验方法测定VOC,包括在四氢呋喃(THF)或丙酮中分散/萃取已知质量的涂料,使用一种内标物,用气相色谱法(GC)进行分析来定量测定涂料中存在VOC和豁免有机化合物含量(如果有的话)。将各种挥发性有机化合物的质量分数加和得到待测涂料总的VOC含量,以质量百分数表示。表1显示BIOBAN 200对两种内用无光建筑涂料的VOC含量贡献很低。
满足性能和低VOC要求的新型杀菌剂
用ASTM方法5590测定干膜中BIOBAN 200的抗真菌功效
实验准备
从生长在马铃薯葡萄糖琼脂上的成熟微生物上获取真菌孢子。
本研究中使用的生物体包括:黑曲霉ATCC# 6275、索状青霉菌ATCC# 11797、出芽短梗霉ATCC# 9348。
调整每一种孢子样品的浓度为每mL~2x106 个孢子。在对样品接种前将等体积的每种孢子的悬浮液混合(黑曲霉ATCC# 6275和索状青霉菌ATCC# 11797作为一种混合接种体进行测试,而出芽短梗霉ATCC# 9348单独进行测试)。
试验方法
在Leneta™刮涂纸上制备湿膜厚度为3密耳的涂料样品,气干24 h。
将0.5mL的真菌接种体直接倒在有涂层的条带样品上,并使其均匀分布在整个底材/琼脂表面。
在实验过程中将琼脂盘放在30 °C、高湿条件下培养。
真菌生长情况测试
在28天的周期内每隔7天记录琼脂盘的得分。
用第四周的数据来判定样品通过/未通过(见表2)。
满足性能和低VOC要求的新型杀菌剂
得分为0或1的样品被认为通过了测试,显示为绿色。
得分为2及以上的样品被认为未通过测试,显示为红色。
得分等级:没有生长=0;痕量(覆盖面积<10%)=1;轻(覆盖面积10~30%)=2;中等(覆盖面积30~60%)=3;严重(覆盖面积60~100%)=4。
用沥滤和未沥滤的样品来显示两种建筑涂料中DCOIT活性组分浓度为800和1,100 ppm时BIOBAN 200对黑曲霉/索状青霉菌混合物和出芽短梗霉的功效。未沥滤的样品显示出最大值,即<10%的等级,大多数样品干净,没有真菌生长。未处理的涂料容易让真菌生长。
沥滤的样品显示其效力和活性组分DCOIT的低滤出性。沥滤和未沥滤的系列样品之间没有明显差异。
户外暴晒结果
制备一种100%的丙烯酸半光乳胶漆。配方中含有TiO2浆料作为唯一的颜料,用HEUR流变改性剂来控制黏度。最终配方的颜料体积浓度为22%,体积固含量为34%。在成品涂料中后加入各种杀菌剂并用顶式实验室搅拌机进行充分搅拌。在受控条件下完成板的制备。这些实验中使用的底漆是不含杀菌剂、不染色的丙烯酸底漆。在白色松木底材上施涂一道底漆,然后涂覆两道待测涂料。雪松底材需要两道底漆。所有涂料采用刷涂施工,涂布率为400 平方英尺/加仑,涂层之间间隔24h。所有试板以向北垂直方向在GlenSt. Mary, FL,暴晒。
图1显示的是用图表来评价涂过底漆的白色松木板上的丙烯酸半光涂料在GlenSt. Mary, FL,暴晒时随时间变化的总体毁损情况。7个月后未加杀菌剂的空白样品很快变坏,16个月完全毁损。
BIOBAN 200显示在14个月后只有10%的毁损,30个月后毁损稳定在30%,而竞争性杀菌剂的活性在18个月后很快退化(开始5%的毁损)至出现60%的毁损。
图2显示了类似的图片。这里,底材换成涂过底漆的雪松,暴晒条件与图1相同。30个月后,BIOBAN 200在浓度为1,100 ppm时,性能胜过目前高浓度的竞争性杀真菌剂。85%的板未出现毁损,而竞争性杀菌剂退化至与未加防腐剂的样板具有相同的值(25%~30%没有出现毁损)。
此外,基于DCOIT的BIOBAN 200显示有不平常的性能,这是由于其固有的低滤出性和优异的杀菌功效。
 
已经证明了的杀菌功效和低滤出性的活性组分DCOIT的享有专利权的稳定性能为BIOBAN200提供不平常的性能特征。此外,BIOBAN200能支持建筑涂料生产商和消费者对于生产较低VOC含量的产品的不断提高的要求。
 
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