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0 引 言
中国家具与家庭装修行业的高速发展,带动了国内木器涂料的快速增长,而涂料产品的国际化竞争,又对木器涂料提出了愈来愈高的技术要求。国内市场上传统的PU透明木器漆很难同时兼具柔韧性和高硬度性。柔韧性好的木器漆虽然碰撞不易开裂,但硬度较低,漆膜容易磨花。硬度高的木器漆虽然耐划伤性能好,但柔韧性差,碰撞容易发白或开裂。为了满足广大客户对木器漆柔韧性和硬度的高要求,我们研发了耐划伤耐冲击木器漆。通过市场测试证明此漆不仅具有优异的耐划伤性,而且具有良好的耐冲击性能,同时由于油漆的透明度高、重涂性佳,即使面对各种损伤也能轻易修复,不留痕迹。
1 性能测试
按GB /T6739—1996喷涂在马口铁上,用PPH – I型铅笔硬度计测定硬度; 按GB /T1720—1979 喷涂在马口铁上, 用QFZ型附着力试验仪测定附着力;按GB /T6742—1986喷涂在马口铁上,用YZQ – Ⅱ圆柱型弯曲试验仪测定柔韧性;按GB /T 1732—1993喷涂在马口铁上,用QCJ型漆膜冲击器测定耐冲击性。最终样品按三底一面施工到贴实木皮中纤板上,干燥48 h后用弹簧式撞击仪测试(冲击力30 kg/ cm2 ) ,观察是否发白、变色或开裂。
2 结果与讨论
211 底漆体系的选择与调配
21111 底漆树脂的选择
底漆作为基材与面漆的中间层,起承上启下的作用,必须具备良好的打磨性、填充性、增厚保护,改善性能等功能。底漆树脂一般会选用相对分子质量较大、固含量高、丰满度好的快干型醇酸树脂。此外为了满足受冲击后漆膜不脱层、不发白、不开裂,底漆树脂还必须具备良好的柔韧性、附着力和耐冲击性能。本研究选用了FE20 – 70D、FE20 – 70F、FE10 – 70、PJ11 -70K醇酸树脂作为备选树脂进行测试,结果如表1所示。
由表1可知, FE20 – 70F和FE10 – 70,干燥速度快,且柔韧性、附着力和耐冲击性能优异。但FE20 – 70F的硬度偏低,打磨性稍差,因此本研究选用FE10 – 70作为底漆树脂。
21112 底漆填料量的调配
为了提高底漆的打磨性和填充性,同时降低成本,一般会在底漆中添加硬脂酸锌、滑石粉、透明粉等透明填料。但如果填料添加过多,会影响透明度,重涂或冲击后也容易发白。因此应该控制底漆体系的填料量。本体系中只添加硬脂酸锌和滑石粉,其用量对耐冲击性的影响见表2。
注: (1)w (填料)为滑石粉相对于底漆的含量; ( 2 )体系中添加了011%有机锡和011%叔胺类催干剂; (3)固化剂为85% TD I/TMP加成物与15% TD I三聚体的混合物。
由表2可知,在本体系中底漆填料量超过8%时,冲击后易发白,因此将底漆的填料量控制在8%以内。
21113 底漆催干剂的用量
为了提高底漆的干燥速度,特别是冬天的干燥速度,一般会在体系中添加适量的有机锡或叔胺类催干剂。这些催干剂可以大大提高底漆干燥速度,但也会缩短活化期,使得漆膜变脆,耐冲击能力下降。其中叔胺类催干剂对耐黄变性能有很大的影响,因此要控制其用量。催干剂用量对底漆性能的影响见表3。
注: (1)A—有机锡类催干剂; B—叔胺类催干剂; (2)底漆的填料量为8%; (3)固化剂为85%TD I/TMP加成物与15%TD I三聚体的混合物。
由表3可知,在本体系中有机锡和叔胺类催干剂总添加量应控制在0.3%以下。过量的催干剂会缩短活化期,碰撞时也容易出现开裂。因此底漆夏季用配方添加0.1%有机锡催干剂,冬季用配方则添加0.1%有机锡催干剂和0.1%叔胺类催干剂。
21114 底漆固化剂的调配
底漆常用固化剂有TD I/TMP加成物和TD I三聚体等。前者固化的漆膜柔韧性好,但干燥较慢,而TD I三聚体固化的漆膜比较脆,但干燥较快,因此选择两者搭配使用,两者配比对底漆性能的影响见表4。
由表4可知,在本底漆体系中TD I三聚体的添加量不宜超过15% ,否则会缩短活化期,受冲击时则容易出现发白、开裂现象。因此本文底漆固化剂用85% TD I/TMP加成物搭配15% TD I三聚体。
注: (1) C—TD I/TMP加成物(自产) ; D—TD I三聚体(自产) ; (2)底漆的填料量为8%; (3)体系中添加了011%有机锡和011%叔胺类催干剂。
212 面漆体系的选择与调配
21211 面漆树脂的选择
要达到良好的耐冲击性能和耐划伤性能,面漆树脂应当具备良好的柔韧性和附着力,同时必须具有较高的硬度。本研究选择FE38 – 60、FE38 – 70、3108 – 60、207 – 70、PJ11E -70D树脂进行测试,结果如表5配方。
由表5可知, PJ11E – 70D具有较高羟值,漆膜的交联密度高,所以硬度最高,但柔韧性和附着力稍差。蓖麻油改性的FE38 – 70具有较好的柔韧性、附着力和耐冲击性能,但硬度稍差,因此选择PJ11E – 70D与FE38 – 70拼用,经过试验得出最佳比例为1∶2。
21212 面漆耐划增硬填料的选择
为了达到较好的耐划伤性,一般会在体系中添加适量能提高漆膜硬度的填料,如:玻璃粉、硅微粉、纳米陶瓷粉等。其中硅微粉的价格较低,但性能一般,高速分散时容易发黑。纳米陶瓷粉则具有较高的透明度和耐划伤性能,可以用在光泽和重涂性要求较高的体系,但价格昂贵。玻璃粉的价格适中,性能优异,能满足多数体系要求,但玻璃粉的密度较大,容易沉淀,因此需要注意防沉的控制。为了达到较好的性价比,选用玻璃粉来提高漆膜的硬度和耐划伤性能,其用量对面漆性能的影响见表6。
注:添加量为玻璃粉相对于面漆的含量。
由表6可知,随着玻璃粉添加量的增加,体系的硬度和耐划伤性能逐渐提高,透明度和重涂性则逐渐降低,当添加量超过5%之后漆膜耐冲击性明显变差,容易发白甚至开裂。因此将玻璃粉的添加量控制在5%左右。
21213 面漆其他材料
VAGH (羟改性氯乙烯/醋酸乙烯共聚物)具有高韧度、持久柔顺性和耐磨性,在PU亚光面漆中添加适量的VAGH可以提高体系的附着力、柔韧性、硬度和手感,同时能够提高溶剂的释放性。经过反复试验测试后, 选择在体系中添加7%VAGH液(20% ) 。此外还添加适量的聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡粉和有机硅滑爽助剂,以降低漆膜表面摩擦系数,提高漆膜的手感和耐磨性。
21214 面漆固化剂的调配
由于面漆要求具有较高的硬度和抗划伤性,固化剂应尽量选用进口TD I三聚体固化剂与TD I/TMP加成物搭配使用。其中TD I三聚体固化剂可以适当提高比例,如果能采用耐黄变固化剂效果更佳。本研究选用OK1DS与L – 75调配50%固含量面漆固化剂,其用量对面漆性能的影响见表7。
由表7可知,随着三聚体固化剂(OK.DS)用量的增加,面漆的表干速度加快,漆膜光泽降低,耐划伤性能提高,用量在25%左右的时候,漆膜的耐划伤性能可以达到较好的效果, 同时耐冲击后不出现发白和开裂现象。当比例超过25%后,体系表干较快,流平性较差,漆膜变脆,耐冲击能力下降,容易开裂。因此面漆固化剂中添加25%的OK.DS。
3 结 语
(1)通过试验得出底漆树脂选用干燥速度较快、打磨性好、柔韧性和附着力较好的大豆油改性醇酸树脂FE10 – 70,在体系中添加约8%的滑石粉和适量的硬脂酸锌粉,夏天配方添加0.1%有机锡催干剂,冬天则添加0.1%有机锡催干剂和0.1%叔胺类催干剂调整干速。配套85% TD I/TMP加成物搭配15% TD I三聚体的固化剂,得到的漆膜干速较快,打磨性好,耐冲击性能优异。
(2)选择高羟值高硬度的脂肪酸改性醇酸树脂PJ11E -70D与附着力佳、柔韧性好的蓖麻油改性醇酸树脂FE38 – 70以1∶2的比例拼用,在体系中添加约5%的玻璃粉提高体系硬度和耐划伤性能,添加7%VAGH液( 20% )提高体系的附着力、坚韧性、硬度和手感,添加适量的聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡粉和有机硅滑爽助剂,以降低漆膜表明摩擦系数,提高漆膜的手感和耐磨性。配套25%的OK.DS搭配75% TD I/TMP加成物的面漆固化剂,得到的漆膜硬度高,附着力、柔韧性好,耐划伤和耐撞击性能优异。
