水性聚氨酯木器面漆的一种新配方

陈杰，晋军，张新平，刘宪文(陕西宝塔山油漆股份有限公司，陕西咸阳713100)

0 引言
发改委颁布的2011 版《产业结构调整指导目录》明确鼓励水性木器涂料、限制溶剂型涂料[1]。因为溶剂型木器漆含有大量的VOC，对环境和人体造成了一定的威胁，水性涂料应运而生，成为众多科研单位和企业研究追逐的热点[2-7]。木器漆不仅对于木料及竹编、藤器赋予颜色、光泽等所需的感官效果，更重要的是，它可以使木器抵御因潮湿、细菌滋生、生物降解、化学腐蚀等造成的破坏[8]。但目前水性木器漆在某些方面尚不如溶剂型，在丰满度、硬度、耐介质性、耐磨性、初期强度、初期抗粘性和硬度提高速率等方面还存在问题。本文通过对水性木器漆的原料、配方等问题的讨论，最终得到了性能良好的产品。

1 实验部分
1.1 实验原料
水性木器面漆所用的原材料及规格如表1 所示。

1.2 工艺流程
在容器中加入水，搅拌状态下依次加入部分润湿剂、分散剂、中和剂，然后再逐渐加入乳液及剩余的润湿剂、分散剂、中和剂以及助溶剂、增稠剂等进行分散混合，具体操作流程如图1 所示。

1.3 检测方法
(1) 黏度测试：GB/T 1723—1993 中涂-4 杯黏度计测试黏度，用时间表征黏度；
(2) 铅笔硬度测试：GB/T 6739—2006 中手动法测试漆膜的硬度；
(3) 附着力测试：GB/T 9286—1998 漆膜的划格实验测定漆膜的附着力性能；
(4) 耐水性测试：GB/T 4893.1—2005 测定漆膜的耐水性能；
(5) 漆膜光泽测试：GB/T 9754—2007 测定漆膜的光泽；
(6) 漆膜硬度测定法摆杆阻尼测试：GB/T 1730—1993中的B 法测定漆膜的摆杆硬度。

2 结果与讨论
2.1 乳液的筛选
对乳液的黏度，成膜硬度，成膜耐水性，成膜干燥时间和成膜丰满度进行了对比。对比试验所用的基础配方为表2 中的基础比例。检测结果如表3 所示：4 种品种表干时间几乎无差别，而ER-36 的丰满度、耐水性、硬度较好，故确定ER-36 为选用乳液。

注：评价级别为很好、好、一般、差。
2.2 助剂的筛选
2.2.1 消泡剂性能对比试验
消泡剂的性能试验主要考察消泡剂的抑泡性、消泡性、脱泡性，各消泡剂单独使用的试验结果见表4。
表4 消泡剂单独使用的试验结果

由表4 可知Foamex825 具有很好的抑泡和脱泡功能，还具有较为明显的润湿、流平作用；Airex902w 具有良好的消泡、破泡功能并且平整度相对比较好。测试消泡剂功能用的基础配方为ER-36 90%、DB 3%、DPnB 3%、消泡剂4%。
表5 配合实际的试验配方可知，将Foamex825 和Airex902w 配合使用，同时可以起到抑泡、消泡和润湿作用，得到比较满意的消泡效果，并且涂刷在木板上的表观效果也比较好，所以选择将Foamex825 和Airex902w 配合使用，应用的基础配方见表2。
表5 消泡剂配合使用的试验结果

2.2.2 润湿性能对比实验
仍然用表2 中的基础配方进行漆膜的润湿性能检验。此性能是通过观察漆膜涂刷在木板上，木纹的清晰程度来检查润湿剂对木材表面的润湿性能，通过对比试验得出Wet270 的润湿性能及抗缩孔性比较优良。润湿剂的润湿性能比较见表6。
表6 润湿剂的润湿性能比较

2.2.3 成膜助剂的选择
成膜助剂多为相对分子质量较大的高沸点有机化合物，迁移速度慢，挥发速率低，延长了达到最终硬度的时间。水性涂料成膜后成膜助剂对涂料硬度展现影响的两个主要因素是：成膜助剂在涂料中的迁移速度和在空气中的挥发速度[9-10]。邻苯二甲酸酯类的增塑剂不能挥发，而是随时间的推移缓慢移至漆膜表面，带来的问题是涂膜长时间表现出抗粘连性差和耐划伤性差，并且易粘尘。醇酯类成膜助剂一般比醇醚类成膜助剂挥发慢，所以用醇酯作成膜助剂的硬度展现也慢。通过比较数据得出，DB 和DPnB的黏度比较低，蒸发速率比较快，水溶性比较好，并且加入DPnB 后漆膜的硬度比醇酯-12 等助溶剂在7 d 后的硬度升高得快，而加入DB 后漆膜的MFFT(最低成膜温度)相对有所降低，故选用DB 和DPnB 这两种助溶剂，其具体数据如表7。

2.2.4 增稠剂性能对比实验
水性树脂的黏度比较低，在贮存中消光粉容易发生沉降，影响使用；另外在施工时，还会发生流挂现象。因此配置涂料时有必要增稠，以增加一次施工膜厚，提高丰满度，改进刷涂施工性。增稠剂对比试验所用的配方仍为表2 的基础配方，由于增稠剂的有机成分含量过高，故将WT-204 用水稀释成50%的水溶液，把WT-202 用DB 稀释成50%的溶剂溶液，这样不仅容易分散均匀，同时也避免了突然加入增稠剂后造成局部增稠过快而分散盘又不能够尽快分散开造成的絮凝现象。通过加入后的表观状态，将WT-202 和WT-204 结合起来加入，漆膜表面状态良好，刷涂效果也良好。增稠剂性能对比试验结果见表8。
表8 增稠剂性能对比试验

2.3 配方的性能检测
通过实验对比选出了试验材料，试验检测结果见表9所示。