作者：Liz Manning，Catexel；Olivier Moreillon 博士，Ecoat 和 Kent Hamacek，柏斯托

       随着监管重点的增加和消费者要求更可持续和更环保的产品，涂料行业需要发展，因此，需要寻找满足这些要求而又不影响成本或性能的技术。

       醇酸树脂含有超过 50% 的可再生植物来源的天然油和羧酸，与其他石化树脂体系相比，醇酸树脂是可持续涂料的合理选择。经过一段时间的下滑，醇酸涂料市场近年来趋于稳定，目前正处于温和增长期。作为一项经过全面测试的技术，醇酸树脂提供了许多性能优势，使其成为涂料配方设计师的一个有吸引力的选择，特别是对于木材应用。这是因为干燥时间足够长，可以渗透到木质基材中。低 VOC 溶剂型系统与性能不断改进的水性系统一样广泛使用，并具有卓越的环保认证。

       也有一种认识，尤其是在专业油漆工中，醇酸基涂料具有其他体系无法比拟的性能优势，即易于施工和可在短时间内喷涂多道涂层。

       在这里，我们探讨了醇酸树脂市场在支持欧洲涂料行业更可持续的未来方面面临的机遇和挑战，并从三个截然不同但具有前瞻性的组织的角度看待市场。

醇酸树脂的简短历史

       长期以来，醇酸树脂因其构成树脂大部分的天然脂肪酸和多元醇含量的绿色证书而受到认可。早在 1930 年代，醇酸树脂因其低分子量而以其高质量、有光泽的应用性能而闻名。氧化干燥还提供了良好的硬度发展和耐腐蚀性能。在 1950 年代，由丙烯酸和乙烯基聚合物驱动的乳液聚合技术的出现，使得生产更容易清洁且生产更经济的水性产品成为可能，因为原油价格较低。这些新型水性涂料占领了大部分建筑涂料市场。

       近年来，人们的重点一直放在耐用和可持续涂料的开发上，寻找支持从化石到具有同等性能的生物基产品过渡的解决方案。醇酸树脂传统上是溶剂型的，但减少 VOC 排放的法规要求一直是开发水性替代品的关键驱动因素。第一批生物来源醇酸聚合物和水性涂料于 2011 年推出，这要归功于表面活性剂领域的关键发展步骤。不幸的是，这些水性涂料没有取得预期的成功，因为制造过程中使用了大量的表面活性剂导致了成本和配方问题。这些产品比石油来源的同类产品贵 30% 左右，而且生物来源的原材料对油漆有不良的泛黄影响。干燥也被认为太慢了，这些新的水性产品很快就失去了消费者、生产商和分销商的青睐。

       显然，保持关键性能属性是成功寻找更可持续解决方案的关键。

钴的关键时刻？

       醇酸树脂市场还有另一个关键因素在起作用。面对监管改革，全球涂料行业替代钴的挑战依然存在。多年来，钴一直受到审查。欧洲化学品管理局 (ECHA) 已将五种钴盐列为高度关注物质，而 Cobalt Reach Consortium 已自行将 12 种钴化合物归类为对生殖有毒的第 2 类。荷兰当局的标签和协调报告早就应该提交了业界认为，今后含钴产品将需要一定程度的危险标签是不可避免的。

       当前的整个醇酸涂料体系都是围绕钴作为主要催干剂而建立和完善的，任何替代催干剂都不得破坏醇酸体系的性能优势，这是它们受欢迎的关键。

       然而，寻找钴替代品并非易事。不存在“简单的插入式”无钴解决方案。需要探索初级和二级催干剂的类型和比例——确保在没有钴的情况下通过干燥有效。任何可行的替代方案都必须适用于所有醇酸基（溶剂基、水基和高固体分）涂料领域和所有地区。它必须与涂料中使用的其他材料完全兼容，保持涂层的美观、保护和功能特性，具有环境可持续性并最终具有成本效益。

       Catexel 不是涂料行业的典型供应商，但在认识到其中一种催化剂的污渍漂白机制在化学上与醇酸树脂固化机制相似后，已开发出一种铁-双吡啶酮催化剂作为醇酸体系的钴替代品。这一启示被 OM 集团商业化，并作为 Borchi Oxy Coat 推向市场。从那时起，Catexel 将锰基干燥系统商业化，并继续开发更有效的溶剂和水性醇酸树脂中钴化合物的替代品。

       “虽然对制造商构成了棘手的挑战，但危及钴长期生存能力的监管威胁可以被视为涂料制造商考虑创新技术的机会。无钴解决方案的早期采用者可以巩固其品牌作为认真和可持续的声誉。” Catexel 的 Liz Manning 说 。

       替换钴是提供完整、可持续的涂料解决方案的合乎逻辑的步骤，但完全优化的系统只能通过树脂制造商、综合涂料公司和其他添加剂供应商的合作来实现。协作并不总是一个简单的过程，但它更有可能实现真正的改变。

克服应用的障碍

       对于任何涂料来说，成本始终是一个重要因素，但它对装饰涂料更为敏感。原材料价格的波动在这里起着关键作用，尤其是钴目前正在发生重大转变。钴和无钴催干剂之间的相对价格一直很高，但钴市场的变化正在缩小这一差距。随着生产用于手机和电动汽车的锂离子电池越来越需要钴，这种金属的可用性正在下降。这推高了价格，涂料行业作为一个相对较小的用户，将首当其冲。因此，钴成本的增加可能成为更快采用可持续替代品的潜在驱动力。

       醇酸树脂市场面临的挑战是生产一种解决方案，在相同或更低的价格下提供相同的性能属性和较低的 VOC 水平，并具有经过验证的可持续性证书。

在不影响性能的情况下可持续发展

       虽然生物基产品在化妆品和洗涤剂等许多行业取得了良好进展，但在涂料行业，绿色化学迄今为止仍保持在 5% 至 10% 以下。这种低采用率可以用两个关键因素来解释：技术性能和成本。

       从技术角度来看，许多基于水基醇酸树脂的涂料一直在努力实现所需的性能属性，例如光泽度、附着力和耐腐蚀性。还需要进一步开发基于生物的二酸，因为目前市场上可获得的那些具有许多性能限制。

       醇酸树脂可以达到 100% 的生物基和性能。构成醇酸树脂的基本成分是脂肪酸、二酸和多元醇。 这三者都有可能从天然非化石资源中提取。一个例子是由 Perstorp AB 提供的多元醇 Voxtar™ M100，它是 100% 生物基的，生产时碳足迹大大减少。Voxtar M100 是一种“低价产品” ，采用经第三方认证的质量平衡概念生产。 树脂生产商购买这种分子，并与任何给定的二酸或脂肪酸一起组成具有特定给定特性的醇酸树脂。

       通过选择最合适的生物基原料来构建98%的生物聚合物框架，并通过优化生产工艺，由环保树脂制造商Ecoat提供并以生物基品牌Secoia商业化的生物源聚合物的改进成为可能。原材料的选择是关键，因为它决定了整体干燥机制和最终性能。例如，所使用的脂肪酸决定了变黄和硬度发展的程度。早期硬度与树脂的分子量有关，因此与所用的二酸和/或多元醇有关。因此，生物基季戊四醇（来自 Perstorp 的 Voxtar™ M100）是一种出色的构建块，因为它能够获得具有 3D 结构的 4 个伯羟基。

       Ecoat Olivier Moreillon 博士说：“我们的使命是通过生物源聚合物来支持涂料行业变得更加可持续，从而减少涂料的碳足迹，并最终为最终用户生产更高质量的产品。”

       这些生物基水性涂料成本低廉具有竞争力并提供许多优点，包括较低的 VOC 排放、提高人身安全、低气味、肥皂和水清洁、更容易处理和较低的黄变。它们的干燥速度也足够快，表现得像溶剂型醇酸树脂或水基树脂丙烯酸聚合物，同时仍可实现高光泽配方和开放时间。

       “醇酸树脂具有出色的木材和钢材保护性能，是未来可持续涂料的选择。水性解决方案和我们的可持续多元醇有助于进一步减少碳足迹。 ”柏斯托产品经理 Kent Hamacek评论道。

合作创新

涂层是组分及其应用的复杂组合，因此性能要求千差万别。为了开发出满足涂料市场所需的性能和环境要求的树脂配方而不会妥协，整个供应链的协作至关重要。

有许多个体参与者在他们的特定领域带来新想法，但协作可以带来的远不止单个公司，而且更有可能实现行业所需的永久性、经济上可行、可持续的变革。