水性木器二合一白漆的制备与性能研究

0　前　言

在中国家具产业中，出口家具占有很大比重，随着欧美、日本相继出台各种限制和禁止使用溶剂型木器涂料的法规法令，水性木器涂料成为市场宠儿。作为家具产业的重要原辅料，水性木器涂料的质量直接影响家具的质量水平。水性木器涂料不仅要达到环保要求，而且性能方面也要达到溶剂型木器涂料水平。目前市场上普通使用的水性木器涂料是以水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂为主。水性丙烯酸存在热黏冷脆、柔韧性差、不耐溶剂等缺点。相比较下，水性聚氨酯具有较高的拉伸强度和冲击强度，优异的耐磨性，在木器涂料中得到广泛应用。聚氨酯虽然也存在着耐水差、干燥速度慢、光泽和丰满度较差等缺点，但是聚氨酯分子可以通过合成和改性技术，有效控制树脂组成和结构，可改善其综合性能。

本文通过两种水性聚氨酯树脂乳液复配制备了水性木器二合一白漆，其涂膜耐性、硬度和遮盖力完全超过传统面底漆的协作效果，节省了成本，提高了生产效率。
 

1　实验部分

1.1　实验原料

水性聚氨酯乳液(PUD)KT200、KT803，自制；消泡剂，道康宁69；其他：助溶剂、分散剂、润湿剂、颜料、防霉杀菌剂、增稠剂等，均为水性体系，市售；传统白色底漆、封闭底漆、普通白色面漆，市售。

1.2　水性二合一白漆制备

将水性聚氨酯乳液KT200、KT803按照一定比例加入到容器中，低速搅拌均匀，再依次加入分散剂和消泡剂，搅拌均匀，随后加入颜料，高速分散25～30min，然后用研磨机进行研磨，至细度小于40 μm后，转入到调漆容器中，低速搅拌过程中，依次加入助溶剂、润湿剂、防霉杀菌剂和自来水，最后用增稠剂调节体系黏度800～1 000 mPa · s，用200目滤网过滤、出料。具体参考配方见表1。

1.3　样板制备

按照国家标准GB/T 23999—2009《室内装饰装修用水性木器涂料》中6.3的规定，在浅色贴面胶合板上刷涂两道，常温放置7 d。

1.4　性能测试

分别按照国家标准GB/T 23999—2009和GB 24410—2009《室内装饰装修材料　水性木器涂料中有害物质限量》进行物性和环保性检测，遮盖力按照国家标准GB 1726—79《涂料遮盖力测定法》进行测试。

2　结果与讨论

2.1　树脂乳液的选择

水性木器涂料主要由树脂、水、流平剂、润湿剂、消泡剂和成膜助剂等组成，其中树脂是主要成膜物质，树脂性能的好坏直接影响涂膜的耐性。目前水性木器涂料的树脂主要以水性丙烯酸、水性聚氨酯为主，相对于水性丙烯酸树脂的涂膜手感较差、干涩生硬、丰满感差、硬度低等缺点，水性聚氨酯木器涂料具有硬度高、耐性高、成膜性和涂膜手感较好等优点。水性木器二合一白漆的主要成膜物质采用水性聚氨酯树脂，其涂装效果一般为纯白色，这就要求装修后的木器家具长期放置下不能出现泛黄现象。水性聚氨酯树脂根据异氰酸酯的不同，可以分为脂肪族和芳香族。芳香族水性聚氨酯具有明显的黄变性，耐候性较差；脂肪族水性聚氨酯则具有很好的保色性、耐候性。因此，本文首选脂肪族水性聚氨酯树脂研制水性木器二合一白漆。

2.2　树脂配比对涂膜性能的影响

KT200树脂是一款高硬度、耐磨好的脂肪族水性聚氨酯树脂，但耐醇性能稍差；脂肪族水性聚氨酯树脂KT803相对较软，且具有优异的耐醇性能。单一的KT200树脂制备的涂料的耐醇性能达不到国标，如与KT803树脂复配，可改善涂料的耐醇性。如表2所示，随着KT803树脂的添加，水性二合一白漆的耐醇性能逐渐提高，但硬度会逐渐下降，当KT200与KT803质量复配比例为4∶6时，水性木器二合一白漆的耐醇性和硬度性能达到最佳。

2.3　消泡剂对涂膜板面的影响

传统水性木器涂料使用前或者调颜色时需要充分搅拌，搅拌过程中会产生气泡，若气泡不能及时消除，喷涂过程中板面会出现气泡和针孔，影响性能和美观效果。消泡剂的添加量控制很重要，量少起不到有效的消泡效果，量多会产生其他弊病如缩孔等。有机硅类消泡剂[4]是在木器中使用最多且效果最好的，对比消泡剂用量对水性二合一白涂膜板面的影响，见表3。