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研究耐候快干水性木器实色漆及其应用

时间:2011-10-24 13:31:19 来源: 作者:孙慧点击:次

以水性丙烯酸－聚氨酯分散体为成膜物，以钛白粉为颜料，在润湿分散剂、成膜助剂、消泡剂、增稠剂、纳米SiO2等助剂的配合下，制备了水性木器实色漆。讨论了各原料的选择对涂料性能的影响。

1引言

受环境保护和资源利用政策的推动，水性木器漆有逐步代替溶剂型木器漆的趋势。但是，由于水性木器漆存在着漆膜硬度较低、丰满度较差、价格偏高（30～100元/kg）、施工控制难度大等因素，在一定程度上制约了其在工业上应用的进程。目前，在水性木器漆涂装领域中，水性木器漆由底漆和面漆配套使用，面漆分清漆和色漆2种，色漆又分为实色漆和透明色漆两大类。

实色漆类似于溶剂型调和漆，含有大量的着色颜料和填料，有很高的遮盖力，涂在木材上遮实木纹，呈现出涂料的本色。本研究的目的是为市场研发一种性价比优良的水性木器实色漆，以用于木质表面的涂装。

2试验部分

2.1主要原材料

水性聚氨酯分散体（WPU）、丙烯酸微乳液（SLA）、水性丙烯酸－聚氨酯分散体（PUA），进口；润湿分散剂3275（科宁）；消泡剂：Foamex825（迪高）、BYK-024、Foamstar-A34、SN-Defoamer371（汉高）；防霉剂：LXE；增稠剂：TT935、RM-8W、RM-2020，罗门哈斯；流平剂：BYK-380；成膜助剂：二丙二醇甲醚（DPM）、二乙二醇丁醚（BDG）、乙二醇丁醚（BCS）、二丙二醇丁醚（DPnB）、2，2，4

－三甲基－1，4－戊二醇单异丁酸酯（TexTexanol），陶氏，伊士曼；颜料（市售）；纳米SiO2浆（首创）。

2.2参考配方

水性木器实色漆的参考配方见表1。

表1 水性木器实色漆参考配方

2.3生产工艺

⑴将配方原料1加入搅拌分散灌中，低速搅拌下依次加入2~7，搅拌均匀后加入8，高速分散30min，经研磨至细度小于25μm为合格，制备成颜料浆。

⑵将研磨后的颜料浆打入调漆罐中，在中低速搅拌下加入9，然后加入10~13，调pH为8.0~8.5，黏度为80~95KU，经过滤出料。

3结果与讨论

3.1水性树脂的选择

水性树脂是木器实色漆的主要成膜物质，是优良配方体系的关键组分。根据水性木器漆应用场合的不同，对树脂性能的要求也不同，用于户外涂装除了要求树脂的施工性、成膜性、干性、涂膜表观效果、耐磨耐划性及柔韧性以外，更强调树脂的耐水性和耐候性。

采用水性聚氨酯分散体制备的水性木器漆具有低温成膜性好、流平性好、丰满度高、耐磨、手感好及抗回黏性好等特点，但是价格相对较高。丙烯酸乳液木器漆具有固含量高、干燥速率快、硬度高、成本低及耐候性好等特点，但是耐水性、抗回黏性及柔韧性差。丙烯酸-聚氨酯乳液（PUA）可将聚氨酯较高的抗伸强度和耐冲击性、优异的柔韧性和耐磨损性与丙烯酸树脂良好的附着力结合起来，制备出高固含量、低成本的水性树脂，以其制备的水性木器实色漆，完全能够满足户外木器涂装的性能要求。

本试验在参考配方中其它因素基本不变的条件下，只改变水性树脂的种类，分别制备水性木器实色漆，其性能对比见表2。

从表2可以看出，WPU、SLA、PUA三者制备的实色漆，在固含量、硬度、柔韧性及耐冲击性等方面有一定差别。由于WPU固含量低（35%）、PUA固含量高（47%），因此用WPU制备的涂料固含量最低，用PUA制备的涂料固含量最高。根据户外用水性木器漆综合性能的要求，选择PUA为实色漆的成膜物。

3.2成膜助剂的选择

水性涂料所使用的成膜助剂又叫作聚结剂、助溶剂或共溶剂。它可以看作是聚合物乳液粒子内的增塑剂，主要功能是降低乳液的MFFT，改进涂料的流动性，提高涂膜的致密程度，以改善涂层的耐擦洗性能。

水性木器漆中用的成膜助剂多数是醇醚类的溶剂，应用过程中一般是慢干和快干的搭配使用。通过2种或2种以上成膜助剂的搭配，才能保证水性木器漆的低温成膜性和体系稳定性的平衡。

选择成膜助剂时，首先应考虑成膜助剂在水性体系中的相容性和溶解力，在水中溶解度小、溶解力弱的成膜助剂，其涂膜变色程度小，反之则变色明显；其次应考虑成膜助剂的挥发性，使用沸点较低、挥发速率快的成膜助剂，如选择乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚时，虽然有利于涂膜快干，但会影响乳胶粒子的堆积、融合及长链分子的互相扩散，会降低涂膜的物化性能，还会引起涂膜表面泛白雾，因此应选用挥发速率适中、在成膜过程中能滞留在涂膜中发挥作用、成膜后又能全部挥发、且不影响涂膜性能的成膜助剂；再次，选择的成膜助剂应不影响涂料的稳定性、涂膜光泽及流平性，还应具有低毒性、高效作用等；最后，还应考虑添加量问题，在保证水性树脂低温成膜的前提下，应尽量减少成膜助剂的用量，以利减少水性木器实色漆中的VOC含量。

在以PUA为成膜物的实色漆中，成膜助剂用量均为3%的条件下，不同种类的成膜助剂对漆膜性能的影响见表3。