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涂料用新型纤维素纳米技术
发表于:2014-08-06 10:35:13  |  来源:  |  次阅读

苏格兰科学发明了一种涂料用新型添加剂Curran。该工艺使用废弃植物材料,使其变成独具特色的高性能纤维素材料。该材料含纤维素,外形独特,与其他类型的纤维素不同,具有纳米材料的多种特性,但不含自由基纳米纤维。

苏格兰科学家David Hepworth博士和Eric博士发明了一种涂料用新型添加剂Curran。Curran 是由苏格兰企业CelluComp公司通过特殊、获得专利的工艺研发出的。该工艺使用废弃植物材料,使其变成独具特色的高性能纤维素材料。该材料含纤维素,外形独特,与其他类型的纤维素不同,具有纳米材料的多种特性,但不含自由基纳米纤维。公司的理念是:发现能替代当前使用的基于传统石化产品的新型原材料,且是通过高技术低能耗方法制得林料,创造高性能、高效益、新发明的新型添加剂。
 

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Curran®如何不同
  Curran®具有多种独特性能:
  纳米纤维使得材料具有高机械性能、强度与碳纤维相似(如图1)。
  材料的外形意味着其有可与水和/或聚合相互作用的巨大表面积,粒子形状使其具有独特的黏度特性和止裂能力。
  由于材料的化学性导致其带有多个羟基基团,可用来与多种材料相互作用;或者它们可被化学改性,与聚合物(如环氧 树脂和丙烯酸树脂)进行特殊反应(形成共价键)。
  由于Curran’s®的巨大的潜在多功能性,Cellu-Comp公司研发出多种不同材料,可在涂料I己方中有不同的功能。具体如下:
  1、流变改性剂,具有高效增稠性和剪切稀释特性。
  2、多功能材料,可增强正在固化膜W已固化膜的强度艰]性,同时具有好的流变性。
  3、一种能提高机械性能的材料。这些材料即可为粒状也可为浆料。它们含有生物杀灭剂,提供适当的保质期,其在水性涂料配方中易分散。粒子是微粒形态,仍然含一些水分,因此在处理时无灰尘。
 
对涂料配方的好处
  Curran®粒子具有很好的增强作用,由于纤维素晶体性质,其可以提高聚合物体系的硬度。
  CelluComp公司发现,只要向水性聚合物中 仅加入1%~5%固体Currant®就可以具有以下性能(以涂料中其他组分计)
  在非最佳条件下(如,当涂料在基材上太厚时),在水性涂料干燥过程中可减少泥裂;
  提高硬度;
  在干燥和固化过程中,减少溶剂(如水性丙稀酸成膜助剂),且无开裂问题。
  例如,当1.5%的固体Curran®混合进入透明丙烯酸涂料中时,成膜助剂的含量可减少约10%,且在干燥过程中不会发生开裂问题。如果不添加Curran®,减少约10%的成膜助剂,在干燥过程中会导致严重的开裂问题(图2)。

 

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在相同的配方中,使用摆杆硬度测试仪测量硬度,固化膜的硬度提升了90% (表1)。
  如上所述,还研发出具有极好流变性能的Curran®配方。该材料的增稠性能高于其他纤维素增稠剂和其他通用增稠剂。
  此外,黏度与速度图显示剪切率极度变稀。这意味着,材料能提供好的抗流挂性,是一种有效的防沉剂。此外,当增稠水性环氧配方时,在无缔合型增稠剂的情况下Curran®具有好的增稠效果。(见图3)
结语
  对于这种多功能材料,CelluComp公司建议,除提高整体配方性能、减少成本外,新型Curran®材料还能成功取代多种添加剂。

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