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涂料技术

解决涂刷水性木器漆微泡问题的研究

时间:2011-05-09 13:21:55 来源: 作者:淙淙 点击:

进入21世纪后,随着全世界环保意识的不断增强,国内外环保法规的不断完善和加强,以减轻地球负荷为目的,对涂料中挥发性有机化合物(VOC)含量的限制日趋严格,且木器市场的不断扩大更要求有低VOC的水性木器与之相适应,这是木器的一种发展趋势。水性涂料作为一个水油相体系,相比于溶剂涂料更易起泡,且气泡更难消除,从而对膜外观产生较大影响。本课题针对这一问题,对影响水性木器起泡性的因素作了分析研究,通过一系列对比实验,确定了最佳的助剂及其用量,消除了涂刷水性木器漆时的微泡问题,极大地提高了涂刷性能。

1实验部分

1.1原料及仪器

丙烯酸乳液:Rohm&Hass;消泡剂:BYK、EFKA、Deuchem等;润湿剂:BYK、Tego等;成膜助剂:Eastman、Dow;多功能助剂(AMP95):Angus;流变助剂:Deuchem;去离子水;高速分散机;电子天平;烘箱;羊毛刷;涂-4杯;量筒。

1.2实验方法

(1)润湿剂的起泡性和稳泡性测试方法:在100mL量筒中加入50mL未加消泡剂的漆,再加入润湿剂,上下晃动50次,测量此时产生的泡沫体积,来判断润湿剂的起泡性;10min后再次测量泡沫的体积,用即时产生泡沫的体积减去10min后泡沫的体积,来评价稳泡性,取3次实验的平均值作为结果。

(2)漆膜制备:按GB1727—79《漆膜一般制备法》进行。

(3)消泡剂的消泡性与抑泡性测试方法:在100mL量筒中加入50mL漆,再加入消泡剂,摇晃后,待静止无泡后,再上下晃动50次(晃动后开始计时),测量此时所产生的泡沫体积来判断消泡剂的抑泡性,而用消除这些泡沫所需时间来判断消泡性,取3次实验的平均值作为结果。

2结果与讨论

2.1起泡因素的研究

水性木器漆产生气泡的因素通常有下面几种:第一,表面活性剂(乳化剂、润湿剂、分散剂等)的存在。涂料由多种组分组成,各种组分的表面张力不同,已存在起泡的因素,再加入表面活性剂,会形成表面膜,更容易产生气泡;第二,树脂成膜过程中,伴随着与水的副反应会产生气体,从而形成小气泡和针孔;第三,当涂料涂刷在没有完全封底的木器基材上时,底材孔隙内的空气自涂膜内部上溢,气泡被置换出来后会形成小缩孔和针孔。本实验所研究的木器漆是单组分水性丙烯酸体系,涂刷时采用的样板都已完全封底,因此不存在上述因素二和三,气泡的产生主要由表面活性剂引起。气泡的产生与表面张力有关,表面张力较小的体系容易产生气泡,因为增大表面积所需的功较小,但表面张力不一定是气泡稳定的因素。气泡的稳定与表面流动效应有关,也就是与表面张力差有关。纯净液体恒温下不会产生表面张力差,所以即使表面张力较小,较易产生气泡,然而气泡不稳定,很快就会消失。水性木器漆中含有大量的表面活性剂,气泡产生后,由于气泡液膜的扩张和下流使表面活性剂浓度减小,表面张力上升,形成了表面张力差,使临近的表面活性剂移向液膜,在移动中夹带了缔合水分子,使气泡液膜不至因扩张和下流而变薄以至破裂,这样就稳定了气泡。有些表面活性剂在气泡液膜上的取向和排列中会相互缔合,使表面拉伸黏度增大,从而抑制了液膜的下流,也使气泡稳定。

2.2润湿剂的选择

由于水的表面张力较高,水性木器漆在制备过程中要加入一定量的润湿剂。基于结构上的特点,润湿剂本身就有稳定泡沫、增加起泡性的性能,所以必须选择低起泡性和稳泡性的润湿剂。一般情况下,聚硅氧烷类润湿剂比氟碳类、非离子类、阴离子类润湿剂的稳泡性差。按照实验方法(1),对比了一些聚硅氧烷类润湿剂的起泡性和稳泡性,结果见表1。

表1润湿剂的起泡性和稳泡性实验数据对比

表1润湿剂的起泡性和稳泡性实验数据对比
 
注:1,2,3,4—BYK助剂;5,6—Tego助剂;7,8—Deuchem助剂。
关键词: 解决涂刷水性
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