水性木器增强底、面漆的探讨

0 前言 随着经济发展和人们观念的变化,在“油改水”的推动下,水性木器涂料迎来高速发展的黄金期,但全水性木器涂料体系要么价格不菲,要么不能达到国民对效果的认…

0 前言
随着经济发展和人们观念的变化,在“油改水”的推动下,水性木器涂料迎来高速发展的黄金期,但全水性木器涂料体系要么价格不菲,要么不能达到国民对效果的认可,特别是深导管全封闭效果长期放置就下陷的弊端。随着工艺的完善,发现溶剂型底漆加水性面漆的配套体系就能满足这一要求,特别是UV底漆加水性面漆。图1说明同一UV底漆,不同水性底漆对系统附着力的影响很大。建筑涂料已经进入了翻新的黄金期,虽然水性木器在家装领域并没有跟进,但是水性涂料特别适合翻新。不过常规水性涂料存在与翻新前的基材上的溶剂型木器涂料附着力不好的问题,本文采用
度技术进口的水性树脂,大幅度减少成膜助剂的使用量,甚至在特定施工环境中,不添加成膜助剂,从而制备很低VOC的水性木器涂料。本文主要从水性树脂种类及颜料体积浓度(PVC)等方面讨论了对溶剂型底漆附着力的影响。
同一UV底漆不同水性底漆附着力的结果

1 实验部分
1.1 原料
去离子水、分散剂、功能性助剂、消泡剂、增稠剂、杀菌剂、水性树脂、金红石型进口钛白粉、重钙、滑石粉,以上均为市售工业级。
1.2 实验基础配方(见表1)
实验基础配方

1.3 制备工艺
水性木器增强白面漆的制备工艺:在低速分散状态下,依次加入水性树脂、分散剂、杀菌剂、消泡剂、钛白粉、填料、成膜助剂、增稠剂,转为高速分散20 min左右,至细度合格。在中速搅拌下加入功能性助剂、去离子水、剩下的消泡剂、润湿剂,用剩下的增稠剂调整黏度,搅拌10 min,至无油缩。检测合格后过滤,计量包装。水性木器增强白底、清底及清面,工艺轻微调整即可。
1.4 技术性能指标及检测结果(见表2)
表2为水性木器增强白面漆的技术指标,清底、清面及白底,由于篇幅有限,不在此赘述。
水性木器增强白面漆技术指标及检测结果

注:1)耐碱性测试方法同常温耐水性,溶液换为10%Na2CO3水溶液(质量分数),实验时间1 h,实验后放置1 h观察。
2)耐碱性测试方法同常温耐水性,溶液换为50%乙醇水溶液(体积分数),实验时间1 h,实验后放置1 h观察。

2 结果与讨论

2.1 乳液的预选择
施工工艺:基材→喷涂不同溶剂型底漆1道→喷涂水性木器白面漆1道。
实验方案:测试溶剂型底基材上喷涂水性木器白面漆1道,测试附着力,按照GB/T 9286—1988标准评级。
2.1.1 不同类型乳液对附着力的影响(见表3)

不同类型乳液对附着力的影响

注:乳液A为进口脂肪族聚氨酯水性树脂,乳液B为进口芳香族聚氨酯水性树脂,乳液C为进口冷拼聚氨酯改性水性丙烯酸树脂,乳液D为进口反应型聚氨酯水性改性丙烯酸树脂,乳液E、F为户内用水性丙烯酸树脂,乳液F为户外用水性丙烯酸树脂。
从表3可以看出,乳液种类对附着力影响巨大,脂肪族聚氨酯水性树脂附着力一般,但价格高;芳香族聚氨酯水性树脂,价格较高,但耐光性差;无论冷拼或热拼聚氨酯改性水性丙烯酸树脂,附着力较差,且价格较高;水性丙烯酸树脂,附着力好,成本较低,选用水性丙烯酸树脂继续实验。
2.1.2 相同合成工艺不同最低成膜温度的影响(见表4)
相同合成工艺不同最低成膜温度的影响

从表4可以看出,相同合成工艺不同单体比例造就不同最低成膜温度,最低成膜温度越低的附着力越好。
2.1.3 不同合成工艺相同最低成膜温度的影响(见表5)
不同合成工艺相同最低成膜温度的影响

从表5可以看出,不同合成工艺相同最低成膜温度下,涂膜越软的附着力越好,常常表现为铅笔硬度越低。
2.1.4 水性树脂粒径的影响对附着力的影响(见表6)
水性树脂粒径的影响

从表6可以看出,粒径越细附着力越好。
2.2 不同PVC对附着力的影响
施工工艺:基材→喷涂不同溶剂型底漆1道→喷涂水性木器白面漆1道。
实验方案:测试溶剂型底基材上喷涂水性木器白面漆1道,测试附着力,按照实际附着力情况评分,5分最好,1分最差。
2.2.1 不同PVC在PU底基材上的影响(见图2)
不同PVC在PU底基材上附着力的影响
2.2.2 不同PVC在NC底基材上附着力的影响(见图3)
不同PVC在NC底基材上附着力的影响
2.2.3 不同PVC在PE底基材上附着力的影响(见图4)
不同PVC在PE底基材的附着力影响
2.2.4 不同PVC在UV底基材上的影响(见图5)
不同PVC在UV底基材的附着力影响

从图2~图5可以看出,不同乳液在不同溶剂型底漆基材上附着力有所不同,但基本是随着PVC的升高,附着力先下降,PVC在20%附近附着力最低;随着PVC的升高,附着力提升,当PVC在50%附近的时候,附着力达到最高,随后随着PVC的上升,附着力逐渐下降。
笔者认为:
(1)一款水性木器附着力增强清底漆或清面漆,PVC设定在0~5%,选择在4种溶剂型基材中相对附着力较好的乳液L或F作为配方的基料。
(2)一款水性木器附着力增强白面漆,PVC设定在15%~20%,选择在4种溶剂型基材中附着力相对较好的乳液L或F作为配方的基料。
(3)一款水性木器附着力增强白底漆,PVC设定在50%左右,选择在4种溶剂型基材中附着力相对较好的乳液L或I作为配方的基料。再分别结合施工要求,比如抗堆叠、快干、施工性、润湿性、柔韧性、铅笔硬度等。最后,选择乳液L为最终乳液,为水性木器增强漆所用。
2.3 配方的优化
从2.2实验结果可以知道,PVC在0~5%范围内,附着力都较好,能满足实际需求,常用的水性木器清底漆、清面漆配方设计思路就可以满足水性木器增强清底、面漆的要求,在此不做讨论。
2.3.1 滑石粉的添加量对水性木器附着力增强白底漆的影响(见表7)
滑石粉的添加量对附着力的影响

注:1表示性能最差,5表示性能最好。
从表7可以看出,随着滑石粉添加量的提升,打磨性逐渐提高,但附着力有所下降,根据实际需求,笔者认为滑石粉的添加量在3%~8%比较适合。
2.3.2 钛白粉的添加量对水性木器附着力增强白面漆的影响(见表8)
钛白粉的添加量对附着力的影响

注:1表示性能最差,5表示性能最好。
从表8可以看出,随着钛白粉的添加量的提高,遮盖力上升,当添加量到22%之后,提升有限;但耐性(耐水性等)随之下降。综合考虑,钛白粉的添加量在15%~22%最为合适,结合乳液的添加量,PVC控制在15%~20%最为合适。
2.4 施工工艺对附着力的影响
好的产品需要好的施工工艺才能体现其价值,因此要把对的产品用到合适的地方去,具体施工工艺对附着力的影响如表9所示。
施工工艺对附着力的影响

从表9可以看出,工艺1和工艺2对比,由于PU涂料干燥不充分,导致喷涂水性木器增强面漆后,溶剂的挥发影响水性涂料的成膜,从而附着力差;工艺4和工艺2对比,由于在喷涂水性面漆前,PU白底未打磨或打磨不充分,造成水性面漆不易附着,影响最终附着力;工艺3和工艺2对比,取消1道PU白底,增加1道水性附着力增强白底漆,结果附着力更好。笔者认为附着力增强底漆的附着力优于面漆,多了这道过渡,而整个工艺的涂膜厚度没有增加(甚至轻微降低),使得整体附着力上升。
 
3 结语
本文产品的配方根据水性木器附着力增强木器涂料的用途(清底、清面、白底、白面),精心控制PVC,采用梯度合成技术乳液,粒径细,均匀。加入一定量的颜填料或功能助剂,使之满足在不同溶剂型底漆上的涂装,根据施工环境,可以做到很低或无成膜助剂添加,满足低VOC客户的需求。

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