0 前言
随着人们对环保和健康要求的日益提高,水性涂料,特别是水性木器涂料凭借其低污染、不燃、施工方便等优点,受到人们的青睐,在市场上得到了广泛应用。水性木器涂料按其光泽来分,可分为哑光、半哑和亮光。在实际应用中,我们发现水性乳液做哑光清漆存在较多的困难,特别是传统消光粉的分散性、涂料的贮存稳定性、涂膜透明度、涂料的流变性,在工艺和配方方面,都需要做大量的调整才能做到满意的配方。本文研究了消光乳液和传统消光粉的添加量对清漆的光泽、黏度、通透性和贮存稳定性的影响。
1 试验部分
1.1 主要原材料和仪器设备
主要原料:水性乳液、消光乳液,中山市易科思化工;消光粉,进口;消泡剂1、消泡剂2、分散剂、润湿流平剂,迪高;成膜助剂1、成膜助剂2、流变助剂,陶氏;增稠剂,明凌;流平剂,巴斯夫。以上原料均为工业级。
仪器:BGD740/1高速分散机,上海将来实验设备有限公司;标准型天平HZT-A2000,美国康州HZ电子有限公司;NDJ-5S旋转黏度计,上海平轩科学仪器有限公司;PUSHEN WGG-60型数显光泽度仪,统富机电设备有限公司;SZQ湿膜制备器;黑白卡纸;调漆刀等。
1.2 基础配方
基于消光乳液的水性木器涂料和基于消光粉的水性木器涂料的基础配方分别如表1、表2所示。
1.3 制备工艺
基于消光乳液的水性木器涂料的制备工艺:将水性乳液、消光乳液依次加入容器中,搅拌均匀,加入消泡剂1,600 r/min搅拌5 min;将成膜助剂1、成膜助剂2、流变助剂、润湿流平剂、增稠剂、H2O混合均匀后,缓慢加入快速的搅拌容器中,1 200 r/min搅拌10 min;加入消泡剂2、防腐剂搅拌5 min后过滤出料。
基于消光粉的水性木器涂料的制备工艺:将水性乳液、分散剂、消泡剂1依次加入容器中,搅拌均匀,加入消光粉,1 200 r/min快速分散至细度小于30μm;将成膜助剂1、成膜助剂2、流变助剂、润湿流平剂、增稠剂、H2O混合均匀后,缓慢加入快速的搅拌容器中,1 200 r/min搅拌10 min;加入消泡剂2、防腐剂搅拌5 min后过滤出料。
1.4 测试方法
光泽检测:用200 μm湿膜制备器将清漆刮到黑白卡纸上,干燥24 h后,采用统富机电设备有限公司产的PUSHEN WGG-60型数显光泽度仪测光泽。
黏度检测:采用上海平轩科学仪器有限公司生产的NDJ-5S旋转黏度计,2号转子,12 r/min,温度25℃。
通透性检测:用100 μm湿膜制备器将清漆刮到透明玻璃板上,干燥24 h后,对比其通透性。
2 结果与讨论
2.1 消光剂添加量对光泽的影响
消光乳液和消光粉的添加量对光泽的影响分别如图1、图2所示。


由图1、图2可知,随着消光乳液和消光粉添加量的增加,清面漆的光泽均降低;这是因为消光乳液和消光粉的加入使涂膜表面变得粗糙不平整,使光线的散射部分增强,反射光强度消弱,从而达到消光效果。
由图1、图2还可知,当消光乳液的添加量占整个乳液含量的20%时,清面漆的光泽为五分光,消光乳液的添加量占整个乳液含量的40%时,清面漆的光泽为三分光;而消光粉的添加量为1%左右时,清面漆的光泽为五分光,消光粉的添加量为1.5%时,清面漆的光泽为三分光,消光乳液的消光效率明显低于消光粉,这是因为消光乳液是采用特殊的化学结构使其具有消光作用[1],其有效成分较少,而消光粉是因为其微观结构上的海绵状的多孔性颗粒凸现于涂料表面而消光[2],其有效成分较多的原因。
2.2 消光剂的添加量对黏度的影响
消光乳液和消光粉添加量对黏度的影响如图3、图4所示。


由图3可知,在增稠剂添加量为0.2%时,随着消光乳液添加量的增加,清面漆的黏度增加,这是因为消光乳液的特殊化学结构使其很容易增稠,不同光泽的清面漆可通过减少增稠剂的用量来达到。
由图4可知,在增稠剂添加量为0.3%时,随着消光粉添加量的增加,清面漆的黏度迅速减少,当消光剂的添加量为3%,增稠剂用量0.3%时,清面漆的黏度仅为30 mPa·s,黏度较低,贮存极不稳定。原因可能是消光粉的结构影响增稠剂大分子在水溶液中的展开,使增稠剂中大分子的疏水链段与乳胶粒子的接触机会减少,阻碍了立体网络的形成,影响了清面漆黏度的增加[3]。
2.3 消光剂对通透性的影响
通透性是清面漆的重要指标之一,通透性不好的清面漆在黑胡桃等深色板材上涂装后涂膜容易发白,使得木纹不清晰,影响其装饰效果。用100 μm湿膜制备器将清漆刮到透明玻璃板上,干燥24 h后,对比其通透性。无论是消光乳液,还是消光粉,随着添加量的增加,清面漆的通透性变差,这是因为随着添加量的增加,光线散射增强的原因。在相同光泽条件下,基于消光乳液的清面漆的通透性好于基于消光粉的清面漆,这可能是因为清面漆中消光乳液的胶粒粒径远远小于清面漆中消光粉的粒径的原因。
2.4 消光剂的沉降性
将相同光泽、不同消光剂的哑光清漆产品加水调成大致相同黏度,在常温条件下将试样放置3 d,取上层清液测取光泽,同时手工搅拌比较沉淀的多少,光泽差别越大,沉淀越多,说明该消光剂越容易沉淀[4]。不同种类、不同含量的消光剂沉降性如表3所示。由表3可知,在相同黏度、光泽为30%左右时,3 d后基于消光粉的清面漆的光泽变化率为9.0%,而基于消光乳液的清面漆的光泽变化率仅为1.5%,这是因为消光粉本身为粉体在乳液中的悬浮性差,而消光乳液本身就是乳液和乳液的混溶性优异,故消光粉的沉降性明显快于消光乳液。

由表3还可知,在光泽为30%左右时,基于消光粉的清面漆的光泽变化率为9.0%;在光泽为40%左右时,基于消光粉的清面漆的光泽变化率为8.1%,这说明光泽越高,消光粉的沉降性越差,这是因为光泽高时消光粉用量少,沉降速度慢所致。
3 结论
(1)随着消光乳液和消光粉添加量的增加,清面漆的光泽均降低,通透性降低。
(2)随着消光乳液添加量的增加,清面漆的黏度增加;而随着消光粉添加量的增加,清面漆的黏度迅速减少;消光乳液的增稠性好于消光粉的增稠性。
(3)在相同光泽条件下,基于消光乳液的清面漆的通透性好于基于消光粉的清面漆。
(4)消光乳液的沉降性好于消光粉的沉降性。