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水性科技

发布时间: 2019-09-03 14:29   作者: admin   来源: 未知 编辑: admin

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  水性科技是指以水代替有机溶剂来研究高分子材料的制备和应用的科学技术。以水代替有机溶剂制备的高分子统称水性高分子,其无毒无味无污染,是高分子材料发展的重要方向之一。

  自1907年,第一种纯人工合成的高分子材料,酚醛树脂问世以来,合成高分子材料已经走过100多年的历程,高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同,已成为科学技术、经济建设中的重要材料。在常温下高分子材料多为固态,为了便于利用,多采用不同的有机溶剂进行溶解后使用。然而随着科技发展和人们对安全环保的日趋重视,有机溶剂对环境的污染和对健康的危害性日益凸显,在这种背景下,水性科技应运而生。

  常见水性高分子材料包括水性聚氨酯、丙烯酸酯乳液、丁苯乳液、水性醇酸、水性环氧、水性氯丁等,其中最具代表性的是水性聚氨酯和丙烯酸酯乳液。水性高分子如水性聚氨酯树脂和丙烯酸酯乳液不含有毒的有机溶剂,生产过程和产品中没有有毒物质挥发和残留,对、环境无危害,安全环保,降低环境污染的治理费用,节约能源。

  由于水性高分子的形态、链段结构和成膜机理均与溶剂型产品不一样,对水性高分子应用技术的研究也是水性科技重要内容。丙烯酸酯乳液在水性建筑涂料上的应用研究进行了几十年,已经基本替代了溶剂型涂料,在纺织方面的应用技术也很成熟。水性聚氨酯由于其优异的物理性能,对其应用研究更加广泛,在木器涂料方面应用日臻成熟,在合成革方面的应用技术突破也很大,2012年科天水性贝斯的研制成功并成功产业化,标志了合成革行业进入了一个历史性阶段。

  经过几十年,几代研究人员的不懈努力,水性高分子材料性能多已达到溶剂型同类产品性能,应用技术也显著进步,为替代溶剂型高分子材料做好了技术准备。这些绿色高新技术和先进环保工艺都已经实现大规模的产业化。涵盖了涂料、墙纸、墙革、零甲醛板材、水性科技木皮、智能家居等绿色环保家装材料的一系列产品。

  常温下的高分子材料多为固态,为便于使用,一般会制成溶液。DMF、甲苯、二甲苯、丁酮等有机小分子,能够很好地溶解高分子材料,因此常用作有机溶剂。当高分子材料溶解于有机溶剂时,就形成了溶剂型高分子材料。

  溶剂型高分子材料中,有机溶剂占比接近70%,容易挥发到环境中,和一些高分子材料中含有的容易挥发的有机化合物如甲醛等,统称为有机挥发物。这些有毒的有机挥发物,持续不断地挥发到空气中,不但危害健康,而且污染大气环境,是雾霾形成的主要原因之一。

  , 已经成为家庭装修中谈虎色变的化学物质。最熟悉的甲醛用途是俗称福尔马林的高浓度甲醛溶液,用于浸泡标本,防止腐烂。蛋白质接触到甲醛后会发生变性,失去活性,这也是福尔马林防腐的原理。如果器官接触到甲醛,同样会发生蛋白质变性, 从而对造成伤害,主要体现在致敏、刺激和致突变等,已经被世界卫生组织列为致癌和致畸形物质。

  (二甲基甲酰胺)也是一种应用较多、危害巨大的有机挥发物。可经呼吸道、皮肤和胃肠道吸收进,刺进皮肤和粘膜组织,损伤中枢神经和肝肾胃等重要脏器,尤其是可导致肝癌的发生。

  等进入,经代谢后有部分会生成苯酚类物质。这种破坏性的突变诱发物质进入细胞后,与细胞核中的DNA结合, 会使染色体发生变化,发生基因突变,引发癌症。

  有鉴于此,杜绝高分子材料中的有机挥发物就迫在眉睫,以水为溶剂来生产高分子材料的水性科技就应运而生。

  核心是给高分子材料嵌入亲水基团,使高分子颗粒能够悬浮在水中形成乳液,主要包括聚合和分散两项技术原理。

  聚合:将多种小分子按配比充分混合,其中部分小分子具有亲水基团;小分子两两之间发生聚合反应,就像把很多短线头打结成一条条长线头一样。反应完成后,就形成了带有亲水基团的高分子。

  分散:将聚合好的高分子与水混合,采用专业设备强力分散,亲水部分被水分子吸引到靠近水的外层,而其他不溶于水的链段则被水分子排斥蜷缩,从而形成一个个球状颗粒,悬浮于水中形成稳定的乳液,这就是水性高分子乳液。

  从生产原理可知,水性科技合成的高分子乳液不再含有有机挥发物,可挥发的仅有无害的水分子,因此真正拥有了无毒无害的优越性能。

  行业。传统涂料以溶剂型高分子为基料,加入各种颜料和填料,经过搅拌分散,制得溶剂型涂料。由于使用的是溶剂型高分子,在制备过程中就会有溶剂挥发到空气中,对和环境造成危害,尤其在使用时候,涂料中含量约为70%的有机溶剂均挥发到大气中,每年排放到空气中的有机溶剂超过500万吨。水性涂料以水性高分子为基料,加入颜料和填料,按既定工艺逐步混合,就可以调配出满足不同需要水性涂料,如乳胶漆、水性装修漆,水性家具漆等。水性涂料使用不含有机挥发物的水性高分子制成,在生产与使用中,不含甲苯、丁酮等有机挥发物,仅仅挥发水分子,真正做到了安全环保,已经被广泛应用。

  行业。合成革是现代生活中应用非常广泛的高分子复合材料,应用于服装、家居、装饰、鞋材等方面。传统合成革是将溶剂型聚氨酯涂覆在基布上,通过水来置换溶剂型聚氨酯中的DMF制成合成革半成品,再使用含有大量DMF、甲苯、丁酮等有机挥发物的溶剂型聚氨酯对半成品进行表面处理,制造成合成革产品。溶剂型合成革生产过程中有机挥发物挥发严重,污染大气环境;更严重的是残留的有害物质将会持续危害使用者的健康。

  而采用水性聚氨酯生产合成革,是通过水置换水的高新技术,制备成水性合成革半成品,再使用水性聚氨酯对半成品进行表面处理,制得水性合成革。因为水性聚氨酯乳液不含有机挥发物,自身安全无毒,生产过程不会产生任何毒害,也不会污染水和大气,制成的合成革当然也不含有有害物质残留,克服了传统聚氨酯合成革对水的污染和对环境的危害,是传统合成革的理想替代产品。

  行业。将天然木材纤维或其加工过程中产生的边角废料,用胶粘剂混合到一起加热压缩,再进行切割贴边等处理,就制成现代家庭中广泛使用的各种板材。传统人造板中大量使用的脲醛胶,是由尿素和甲醛反应制成,残留含有大量甲醛,对生产工人的身体健康造成严重的危害;而且脲醛胶稳定性较差,会持续挥分解产生甲醛,是我们家居空间最大的污染源头和隐形杀手,使用脲醛胶制作人造板,会造成长达几十年的持续危害。