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0 前 言
水性木器涂料一直受到广大消费者的关注，但是，水性木器涂料本身还是存在一些在施工过程难于解决的问题，例如水溶性颜色板材与中密度纤维板制作实色涂装的色素渗出引起涂膜变色、贴皮板材含有单宁酸渗出导致涂膜变色等，这些问题都制约了水性木器涂料的迅速发展及市场占有率的提升。因此，开发一种水性木器封色素底漆配套使用，以解决色漆系列尤其是白色流程变色问题具有很强现实意义。本文就变色的原因进行了分析并对水性封色素底漆的主要组成物，即水性树脂、助溶剂、相关助剂等对封色素性能的影响进行了探讨。
1 试验部分
1.1 主要原材料与仪器设备
1.1.1 主要原材料
水性树脂：改性树脂A，普通底漆用树脂B、C；
助溶剂：DPNB，BCS;
消泡剂：消泡剂1、消泡剂2；
其他原材料：水性透明底漆、水性白色底漆、水性白色面漆、水性架桥剂。
1.1.2 仪器设备
SFJ-400砂磨分散多用机;精度0.01 g电子秤；W-71喷枪、树脂刷。
1.2 试验方法
依试验配方制漆后，然后用树脂刷在橡木贴面中纤板上刷涂封闭底漆，室温下干燥24 h后喷涂水性白色底面漆。为减少误差，对比流程在同一块素材上进行。
1.3 耐变色性能对比评价
样板在50 ℃烘箱中7 d，标准板为喷涂同一白色底面漆的玻璃板，对比二者变色情况。
2 结果与讨论
2.1 变色原因分析
(1)木材本身是亲水性的，其特性之一是吸水膨胀，失水收缩，因而其中的有色成分也具有亲水性从而能溶于水中。例如单宁酸，提纯后是淡黄色至浅棕色固体，暴露于空气中能变黑。溶于水、乙醇、丙酮，几乎不溶于苯、氯仿、乙醚及石油醚。从单宁酸的分子结构(见图1)也有体现，由于分子结构中含有大量的羟基，因而与水的相容性较好。而这些有色成分难溶于溶剂型涂料的常用溶剂中，故对溶剂型涂料几乎没有影响，因此，木材中有色成分的亲水性是水性涂料变色的根本原因。
（2）当涂料施工于木材表面时，木材中的有色成分会迅速溶解到涂料的连续相——水中，就像在涂料中又添加了颜色，从而改变了涂料的色相。因此，水性涂料中的水为木材中有色成分的溶解提供了基础条件。
(3)水性木器涂料的成膜物目前大多是水分散型的，成膜过程与传统的溶剂型涂料不同，成膜过程比较见示意图2。
从图2可以看出，在水性涂料中，聚合物以球形颗粒分散于水中，每个颗粒由不同数量的高分子聚合物所组成。它是一个非均相体系，高分子聚合物之间存在空隙，当水蒸发后球形颗粒经过了一系列物理化学过程：颗粒的堆积、颗粒的融结及聚合物链端的扩散等才能形成一个连续的薄膜。而溶剂型涂料在溶剂挥发后，直接形成了连续的薄膜，如硝基涂料、丙烯酸涂料等；或经过一定的
交联，形成更坚固的膜，如聚氨酯涂料、醇酸涂料等。因此，水性涂料的成膜初期涂膜不致密，而木材吸收了涂料中的水分后，在水分挥发干燥的过程中，有将木材中有色成分透过不致密、留有空隙的涂膜带往表面的趋势，最终导致有色成分浮于木材表面，形成变色。
2.2 试验结果探讨
水性封色素底漆配方主要由水性树脂、适当助溶剂以及相关的助剂（如湿润剂、消泡剂等）组成，以下将通过对比试验测试其对封色素效果的影响。
2.2.1 水性树脂的影响
选取3种不同水性树脂进行测试，相关数据见表1、表2。
测试流程：橡木素材→打磨→刷涂封闭底漆→打磨→水性白色底漆→打磨→水性白色面漆(平行制作空白色板，同时对比水性底漆添加架桥剂流程:水性透明底漆+10%水性架桥剂)。测试结果见表3。
注：1 → 5 为变色变化程度，1 为最差，5 为最好。
从表3试验结果中可以看出，用普通的水性树脂（B、C）制备的封闭底漆与没有底漆的空白流程相比，对素材变色有一些改善，但仍给人以明显的视觉差别，效果不佳；而用水性添加架桥剂因其交联密度高、所形成涂膜相对致密，故耐水性好，对亲水性单宁酸封闭效果好，从而防止有色成分上浮至素材表面，故而相对效果最好，最接近标准白板；同时用树脂A所制作流程则接近水性架桥剂流程，同样也是由于其树脂组成成分经特殊改性后在一定程度上也具备耐水封闭特性。但是如果从成本考虑，树脂A作为单组分相对具有明显成本优势，可选择作为封色素底漆主体树脂进行继续开发。因此制作水性封色素底漆（单组分）选择树脂是关键，需要从以下几个方面来进行考量：①交联密度尽量要高，在成膜过程当中能形成致密涂膜;②树脂耐水性要好;③树脂粒径尽量小，利于其渗透润湿。
2.2.2 助溶剂的影响
选取BCS与DPNB作为体系成膜助剂，其相关对比见表4、表5。
测试流程：木素材→打磨→刷涂封闭底漆(T1、T4)→打磨→水性白色底漆→打磨→水性白色面漆。
测试结果见表6。
由表6试验结果可知，在保证都能良好成膜的情况下，不同助溶剂的变色程度明显不同，使用在水中溶解度小的即疏水性助溶剂DPNB，变色程度很小，基本无变色;而使用与水互溶的即亲水性且溶解力强的助溶剂BCS，则有出现少许黄色渗出的现象，其原因正是由于BCS能与水互溶，同时其溶解力强极易渗透至木材中，从而与亲水性的有色成分相溶并且随之挥发而一起上浮至涂膜表层，从而出现渗色现象。因此在助溶剂的选择上尽量避免选择亲水性且溶解力强的助溶剂，如BCS等，而应当选择在水中溶解度小同时还需注意是否符合环保要求的有机溶剂，如DPNB，以达到较为理想的封色素效果。
2.2.3 消泡剂的影响
在前面测试配方中，消泡剂均有加入进行测试，故选取公司现有两种不同消泡剂进行对比测试。相关数据见表7、表8。
测试流程：橡木素材→打磨→刷涂封闭底漆(T5、T6)→打磨→水性白色底漆→打磨→水性白色面漆。
测试结果见表9。
从表9看到，两种消泡剂流程基本都无变色现象，只是在消泡效率方面有所不同，故消泡剂对封色素影响小，只需考虑其消泡功能即可。
2.2.4 其他助剂影响
水性木器涂料中还含有其他一些改善涂膜的助剂，如流平剂、润湿剂、增稠剂、平滑剂等，选择测试工作的总体原则还是应当紧紧围绕木材中单宁酸具有亲水性这个特点来开展。
3 结 语
木材的变色是由于木材中的亲水性有色成分溶解到涂料的水中所致，物理过程多于化学过程，是木材与水性涂料双重作用的结果，不同于溶剂型涂料因涂料中成膜物的分子结构进行了重排产生的变色，因此制作封色素水性底漆有以下几个考虑的方面：
（1）水性树脂是决定水性封闭底漆封闭性能的关键成分，尽量选用粒径小、耐水性好的水性树脂进行配方设计。
(2)助溶剂既要能保证水性成膜物能正常成膜及提供其他相应的性能，又不能增加木材中色素在水中的溶解度。疏水性、溶解力弱的助溶剂是较为理想的选择。
(3)由于木材中的有色成分具有亲水性，水性封闭底漆配方中其他原料的选用也是以不增加木材中有色成分在水中的溶解度为原则。
