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0 前 言
近年来,单组分水性木器涂料由于符合低有机挥发分(V O C)要求且使用简便,在D I Y木器涂料市场以及工业木器涂料市场已得到越来越多的应用。传统的丙烯酸乳液与聚氨酯分散体包括相互改性的产品在上述市场已被广泛采用。但是耐水性、耐溶剂性、抗粘连性的不足是上述产品普遍存在的问题,也是影响和阻碍这些产品乃至水性单组分木器涂料推广的瓶颈所在。为此,本文探讨了自交联型聚氨酯分散体H y p o m e r W P U-3401在单组分水性木器涂料中的应用。
1 试验部分
水性木器涂料根据应用场合的不同,对树脂的性能要求也会不同,如用于户外涂装会更强调树脂的耐候性,用于地板涂装会更强调树脂的耐磨性,用于桌面涂装会更强调树脂的耐划性和耐化学、耐污、耐溶剂性。但概括来说水性木器涂料除了对树脂在施工性、成膜性、干性、涂膜表观效果、耐磨耐划性、柔韧性、耐候性等有一定要求以外,目前在D I Y木器涂料市场尤其是在工业木器涂料市场特别关注的树脂性能是：①耐水性；②耐醇性；③对象涂装以后是否能够在尽可能短的时间内堆积而无粘连问题；④外销物品在集装箱内的温度要到60～70 ℃,在如此的环境条件下,涂膜是否有回粘问题；⑤热水杯接触后,涂膜表面是否有起泡、泛白、印痕等问题产生；⑥硬度状况。试验内容即针对上述问题展开,同时将自交联型聚氨酯分散体H y p o m e r W P U-3401与市场上同类型产品、水性聚氨酯分散体、丙烯酸乳液、H y p o m e r W P U-3401∶丙烯酸乳液＝1∶1混和物做了对比。试验配方如表1所示。
2 试验结果
2.1 耐水性
耐水性包括耐常温水与耐沸水。养护7 d的样板在水中浸泡一定时间后取出,观察涂膜表观的变化。试验结果如表2所示。
注：0→5表示好→差。
涂膜的耐水性不论是用于D I Y部分还是工业涂装部分都很重要。H y p o m e r W P U-3401的耐水性明显优于聚氨酯分散体和市场上同类型产品,在耐沸水部分的表现也明显优于丙烯酸乳液。
2.2 耐醇性
耐醇性包括耐50%乙醇和耐75%乙醇。养护7 d或养护14 d的样板经药棉局部接触1 h后和手工来回擦拭20次后观察涂膜表观的变化。试验结果如表3所示。
注：0→5表示好→差。
耐醇性差是水性聚氨酯分散体普遍存在的问题,H y p o m e r W P U-3401通过自交联技术的引入,提高了成膜的致密性,使其表现有非常优异的耐醇性,耐醇性也明显优于市场上同类型产品。同时H y p o m e r W P U-3401的耐碱性与耐污性也要好于丙烯酸乳液与聚氨酯分散体,试验结果如表4所示(养护7 d的样板经药棉局部接触1 h后涂膜表观的变化)。
注:0→5表示好→差。
2.3 抗粘连性/抗高温回粘性
养护一定时间的样板面对面接触后,在440 k g/m2的压力下分别在50 ℃和70 ℃各自放置4 h,观察涂膜粘连情况和涂膜破坏程度。试验结果如表5所示。
注：A→F表示粘连情况由好→差,0→5表示破坏程度由好→差。
由于在成膜时发生的交联反应使得H y p o m e rW P U-3401形成的是三维立体结构的涂膜,从而使其显示出比热塑性的丙烯酸乳液与聚氨酯分散体有明显突出的抗高温回粘性，抗高温回粘性也明显优于市场上同类型产品。并且丙烯酸乳液拼用H y p o m e r W P U-3401,可以明显改善由丙烯酸乳液带来的涂膜高温易回粘的问题,这一点对工业用水性木器涂料用于外销物品表面的涂装尤为宝贵。同时H y p o m e r W P U-3401的涂膜与热水杯接触后,也显示出明显的优势,在试验条件下涂膜表面无起泡、泛白、粘连、明显印痕问题产生。
2.4 耐杯压
耐杯压实验包括耐干压和耐湿压两部分。干压为沸水杯与涂膜表面直接接触,湿压为沸水杯与涂膜之间有一层水。养护一定时间的样板与一定重量的沸水杯接触一定时间后,观察涂膜表观的变化。
试验结果如表6所示。
注：0→5表示好→差。
2.5 硬度
在马口铁与玻璃板上制备样板,测定铅笔硬度的变化,以无痕为检测标准。试验结果如表7所示。
H y p o m e r W P U-3401可以提供较好的最终硬度,较好的硬度会体现在7 d之后。同时H y p o m e rW P U-3401也具有较好的耐磨性,试验结果如表8所示。因此H y p o m e r W P U-3401也可以用于D I Y涂装的木地板涂料。
3 原因分析
与传统的溶剂型树脂的分子级成膜机理不同,通常的丙烯酸乳液与聚氨酯分散体是通过水分和助溶剂的挥发、粒子的聚集、融合而成膜的,且其成膜的质量会受到配方因素、施工环境和施工条件等诸多因素的影响。与相同或相似分子结构的溶剂型树脂相比,水性树脂成膜的致密性要差得多,因此在耐溶剂和耐化学品性方面尤显不足,且作为热塑性树脂,在抗高温回粘性方面也是表现欠佳的。那么,要提高水性树脂涂膜的质量,关键是要提高水性树脂成膜的致密性。自交联型聚氨酯分散体H y p o m e r W P U-3401是通过空气氧化作用而成膜的,其成膜过程为：首先通过水分和助溶剂的挥发、粒子的聚集、融合而形成热塑性涂膜,然后分子结构中的不饱和基团在空气中的氧气作用下进行氧化交联反应,形成三维结构的热固性涂膜。从而弥补了通常的丙烯酸乳液与聚氨酯分散体与先前使用的溶剂型涂料相比在耐溶剂、耐化学品性和抗高温回粘性方面的不足。同时通过原料的选择、分子量的设计、官能度的控制,使得自交联型聚氨酯分散体H y p o m e rW P U-3401与市场上同类型产品相比,在耐水性、耐醇性、抗粘连性方面的性能表现更加突出。
4 结 语
自交联型聚氨酯分散体H y p o m e r W P U-3401克服了传统的丙烯酸乳液与聚氨酯分散体在耐水性、耐醇性、抗粘连性方面的不足,并具有优秀的施工性、成膜性、耐磨性、硬度和凸显木纹的表观效果,是一支在D I Y木器涂料市场以及工业木器涂料市场用于单组分木器涂料体系的具有吸引力的树脂产品。
