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0 前 言
随着消费者环境意识日益提高，国家政策法规的大力支持，促使工程师们不断完善水性木器涂料配方并使其应用日趋成熟。其中水性封闭底漆十分关键，在家具厂和家庭装修都不可避免用到一些易渗色木材，如橡木、杨木、水曲柳等实木，以及实木贴面板、饰面板等。经过水性工程师的比较，阳离子聚合物在此应用上封闭效果出色，在家具和家装领域开始应用。阳离子聚合物经常含有氨基类官能团，能够和木材中的纤维及一些化学物质如单宁酸等互相作用，产生良好的附着力及封闭性。
1 阳离子产品及应用方向
作为提供多种涂料体系的特种聚合物和解决方案的领先制造商，因泰聚合物（INTERPOLYMER） 在阳离子聚合物的研究开发和应用实践已达10年之久，目前阳离子系列已实现国产化，具体产品和应用见表1。
SYNTRAN 6304最早开发，在欧洲市场已经成功应用于DIY涂料。SYNTRAN 6305和6306是根据国内市场特点先后推出的产品，目前SYNTRAN 6305已开始应用于家装封闭底漆，SYNTRAN 6306用于家具封闭底漆。因泰聚合物阳离子稳定性好，可以设计清漆或实色漆。因泰的阳离子树脂是通过在聚合物链上引入质子化的氨基官能团制备而成。当用酸中和时，带正电荷的氨基变成水溶性，聚合物粒子开始溶胀，达到原体积的数倍，乳白色的分散体渐渐变成透明的聚合物阳离子溶液。如图1所示。中和时，在pH值4.0～7.0范围内，酸性越强，聚合物链段会越舒展，聚合物的黏度就会越高，同时透明性也会提高。
2 阳离子封闭底漆配方设计
水性阳离子树脂是用于水性木器涂料原材料家族中的后来者、新生儿，配方工程师往往希望它可以和常规阴离子产品一样使用， 把阴离子产品配套的助剂、填料、制备工艺等照搬到含阳离子的配方中，这样在产品开发中或多或少碰到问题。由于助剂填料配套问题，大多数配方工程师将其设计成清漆，但市场上实色封闭底漆同样需要。在实色漆中使用的一些原材料可以做如下推荐，见表2。
Tipure R706是水性木器涂料中广泛使用的颜料，打浆时在低黏度下也容易分散，添加量控制在30%以内。在阳离子体系中使用的填料包括滑石粉和煅烧高岭土，细度最好在1 250目数以上。滑石粉在配方中能够改善打磨性，添加量控制在5%以内，但如果配方设计黏度过低，容易沉底。配方中煅烧高岭土可以代替部分颜料，自身鳞片状结构，对阻隔涂层下部物质渗出有一定帮助，添加量可以在10%左右。碳酸钙类填料在阳离子体系中会酸解，不推荐使用。
润湿分散剂采用非离子型，典型产品为BYK190，常用的阴离子分散剂在配方中会和阳离子树脂起反应，导致配方短时间贮存即出现严重分层失效。流变改性剂Tylose H10000 NG4可以用在打浆阶段，提高分散效率，该产品呈现粉末状，加入水中，不需要将pH调制碱性，可以快速分散溶解成透明黏稠液体。BYK-420可以提高低剪切黏度和贮存稳定性，BYK-425可以提高高剪切黏度，推荐的流变改性剂对提高配方黏度效率最高，而一般的PU类增稠剂需要更大的添加量。
根据推荐的原材料，可设计清漆或实色漆配方，表3～表5是一些推荐的配方。
在配制实色漆时，推荐以下工艺，可以得到最佳效果。浆料部分：按顺序加入列表4中的成分，用JFS通用型高速分散机在1 500 r/min下分散15 min，直到颜填料细度< 30 μm。调漆部分： 在1 500 r/min搅拌的情况下，向SYNTRAN 6305中缓慢添加浆料，混合5 min后，降低速度至1 000 r/min添加成膜助剂、消泡剂、增稠剂，继续混合15 min。降低转速至300r/min，混合10 min后出料。可以通过100 μm线棒在黑白卡纸上涂布来快速看成膜外观，涂膜平整光洁无颗粒即可。
3 封闭性能评估方法
阳离子底漆和普通阴离子面漆采用刷涂方式，各只刷1遍。阳离子底漆需要充分干燥，才能上面漆，试验条件为室温干燥24 h再涂面漆。涂好面漆的样板放置1周后，采用加速试验来看封闭效果。加速试验条件为温度40 ℃，相对湿度90%，放置48 h。阳离子的封闭效果可以通过对比测试来得出。可以选择的基材包括：各种渗色或单宁酸渗出严重的实木板材如橡木、杨木等，深色贴面板如黑胡桃，模拟渗出物板材等。当然用客户提供的各类实木板来测试说服力最好，这里提供几种模拟渗出物板材供参考。
单宁酸面板。市场上有单宁酸成品出售，将单宁酸用乙醇和水混合物（1∶1）溶解配制成5%的单宁酸溶液备用。用该溶液涂刷黑胡桃贴面胶合板，黑胡桃基材木材导孔深容易吸收。涂刷3遍，每遍间隔半小时，干燥后备用。
色素面板。购买水溶性染料作为色素，例如活性红141（颜料索引号RR141），溶解方法同上配制成5%的溶液。用该色素涂刷榉木贴面板，榉木颜色浅容易着色。涂刷3遍，每遍间隔0.5 h，干燥后备用。
4 应用局限及新产品开发
针对油脂严重渗出的松木，阳离子封闭底漆没有显著作用，加速试验后，可见白漆表面黏稠黄褐色的油脂。客观来讲，这类基材是未经过脱脂处理，客户过分苛求。另一方面来看，松木油脂中大部分不是单宁酸成分，阳离子对此作用不明显。但对轻度油脂渗出的松木基材，阳离子封闭底漆的应用效果良好。阳离子封闭底干燥速度比普通阴离子产品要慢一些，在最新产品SYNTRAN 6306上，做过改进，基本可以满足家具施工的要求。对密度板、质量差的饰面板，阳离子的封闭性没有像实木基材上那样好。究其原因可能是其本身固含量偏低，干燥速度慢，导致水分渗透基材的几率高，这部分使得纤维溶胀，破坏涂层致密性，从而纤维中的色素迁移出来。在一些应用场合，封闭底漆需要有足够好的耐水和耐化学品性能，这对阳离子聚合物是极大的挑战，因为聚合单体中的阳离子成分是亲水性，而其比例较大，所以耐水相对一般封闭底聚合物要差一些。阳离子聚合物中关键原材料价格高昂，致使树脂成本高，同时现阶段配合阳离子树脂使用的原材料种类有限而且单价较高，所以配方师用阳离子设计配方成本压力较大，但考虑到其特有的封闭性，还是能够被一些终端客户所接受。改善阳离子产品，提高自身性能，扩大应用领域，在国内因泰聚合物在不断探索，其中有两个试验型产品见表6。
5 结 语
水性阳离子封闭底漆封闭效果好，可以封闭木材上水溶性污渍、色素、单宁酸等。阳离子树脂稳定性好，根据推荐的原材料，可以设计不同的清漆和实色漆。新型阳离子产品可以扩大其在水性木器涂料上的应用。
