水性木器漆中助剂的选择与应用

2014年05月28日

  1 前言

    水性木器漆的发展顺应了环保法规的要求,大量减少了木器漆中有机化合物的释放量(voc),正在成为继内外墙建筑乳胶涂料之后的又一市场热点。水性木器漆发展的原动力来自于水性树脂技术的创新、发展与成熟,漆膜的各项性能主要取决于水性树脂性能,但配方技术也占有重要的地位,而配方技术的核心就是助剂的选择与合理应用。

    与溶剂型木器漆一样,按施工的先后顺序,水性木器漆可分为水性腻子、水性封底漆、水性面漆;根据面漆中颜料的含量,面漆可分为清漆和着色漆;根据面漆的光泽度又可分为高光泽漆、半光面漆和哑光面漆等。它们各有其性能特点和要求。

    水性木器面漆在性能上与溶剂型木器漆要求相同,但是用水替代了有机溶剂后,从生产到施工、漆膜性能的控制等,均产生了新的技术难题,笔者在实践中发现,出现的技术难题可以从相对比较成熟的溶剂性木器漆技术和水性乳胶涂料技术两个角度考虑加以解决:一方面,水性木器漆多用于门窗、附墙板、地板、家具等,多为清漆,光泽从高光到哑光,透明、丰满度高、手感好、漆膜平整度高。在漆的润湿、流动、流平、漆膜表面缺陷控制等方面可以参考溶剂性木器漆的特点。另一方面,水性木器清漆中,树脂固含量大约占30%,其余60%~70%为水和有机溶剂。水的表面张力高,为72mn/m,对基材的润湿能力差;水性树脂体系为乳液型或水分散型,如果分散稳定,需要添加多种助剂,是一个较为复杂的体系,与溶剂型相比,体系的相容性易出现问题。溶剂型木器漆多为树脂溶液,有机溶剂的表面张力数值约为(30~40mn/m,润湿好,溶解能力强,体系相容性较好。因此,水性木器清漆作为一个水油两相体系,必然会存在表面张力不平衡、起泡与消泡、流动与流平等影响漆膜表面性能的问题。

   2 表面张力不平衡对水性木器面漆的影响

   2.1 润湿剂的选择

   水性木器漆从涂膜形成开始到干燥为止的过程中,始终存在表面张力不平衡的现象。

   首先是在润湿过程——指基材表面的空气被液体涂料所取代的过程,良好的润湿过程要保证液体涂料的表面张力小于基材的临界面张力。水性木器清漆的构成为水性树脂(30%)、水、助溶剂(多元醇醚类等)、助剂;水性树脂的种类有丙烯酸乳液、丙烯酸分散体、聚氨酯分散体(单组分、双组分)、丙烯酸/聚氨酯混合物等。水性木器树脂的表面张力与树脂的种类和分散状态有关,一般水性醇酸树脂、聚氨酯分散体的润湿性较好,而丙烯酸乳液或分散体的表面张力较高,润湿性较差。水的表面张力高,助溶剂的表面张力较低。要实现良好的润湿、铺展效果,必须选择适当的基材润湿剂。基材润湿剂能有效降低体系的表面张力,增加对木材的润湿剂能有效降低体系的表面张力,增加对木材的润湿性和渗透性,提高层间附着力。基材润湿剂主要为各类表面活性剂:非离子(如烷央基醚类)、阴离子、炔二醇类、聚醚改性聚硅氧烷类。作为水性木器润湿剂,要求用量小,降低表面张力效率高,相容性好,一般要溶于水,与体系其它组分相容性好,不会引起重涂和附着力下降的问题,低气泡,不稳泡,对水的敏感性低。常用的润湿剂性能比较见表1

    表1   润湿种类与性能对比

种类               牌号2              静态表张力             动态表张力   

非离子                        pe100                35阴离子                        h875                          37.00.1%1                            42.00.1%                                         30.00.5%                30.00.5%)氟碳类                                                              21.2                              72.4炔二醇类                                                          33.0                              35.0聚醚改性聚硅氧烷       h140                          250.5%                  500.5%

起泡性            重涂性               耐水

  1 前言

 

    水性木器漆的发展顺应了环保法规的要求,大量减少了木器漆中有机化合物的释放量(voc),正在成为继内外墙建筑乳胶涂料之后的又一市场热点。水性木器漆发展的原动力来自于水性树脂技术的创新、发展与成熟,漆膜的各项性能主要取决于水性树脂性能,但配方技术也占有重要的地位,而配方技术的核心就是助剂的选择与合理应用。

 

    与溶剂型木器漆一样,按施工的先后顺序,水性木器漆可分为水性腻子、水性封底漆、水性面漆;根据面漆中颜料的含量,面漆可分为清漆和着色漆;根据面漆的光泽度又可分为高光泽漆、半光面漆和哑光面漆等。它们各有其性能特点和要求。

 

    水性木器面漆在性能上与溶剂型木器漆要求相同,但是用水替代了有机溶剂后,从生产到施工、漆膜性能的控制等,均产生了新的技术难题,笔者在实践中发现,出现的技术难题可以从相对比较成熟的溶剂性木器漆技术和水性乳胶涂料技术两个角度考虑加以解决:一方面,水性木器漆多用于门窗、附墙板、地板、家具等,多为清漆,光泽从高光到哑光,透明、丰满度高、手感好、漆膜平整度高。在漆的润湿、流动、流平、漆膜表面缺陷控制等方面可以参考溶剂性木器漆的特点。另一方面,水性木器清漆中,树脂固含量大约占30%,其余60%~70%为水和有机溶剂。水的表面张力高,为72mn/m,对基材的润湿能力差;水性树脂体系为乳液型或水分散型,如果分散稳定,需要添加多种助剂,是一个较为复杂的体系,与溶剂型相比,体系的相容性易出现问题。溶剂型木器漆多为树脂溶液,有机溶剂的表面张力数值约为(30~40mn/m,润湿好,溶解能力强,体系相容性较好。因此,水性木器清漆作为一个水油两相体系,必然会存在表面张力不平衡、起泡与消泡、流动与流平等影响漆膜表面性能的问题。

 

   2 表面张力不平衡对水性木器面漆的影响

 

   2.1 润湿剂的选择

 

   水性木器漆从涂膜形成开始到干燥为止的过程中,始终存在表面张力不平衡的现象。

 

   首先是在润湿过程——指基材表面的空气被液体涂料所取代的过程,良好的润湿过程要保证液体涂料的表面张力小于基材的临界面张力。水性木器清漆的构成为水性树脂(30%)、水、助溶剂(多元醇醚类等)、助剂;水性树脂的种类有丙烯酸乳液、丙烯酸分散体、聚氨酯分散体(单组分、双组分)、丙烯酸/聚氨酯混合物等。水性木器树脂的表面张力与树脂的种类和分散状态有关,一般水性醇酸树脂、聚氨酯分散体的润湿性较好,而丙烯酸乳液或分散体的表面张力较高,润湿性较差。水的表面张力高,助溶剂的表面张力较低。要实现良好的润湿、铺展效果,必须选择适当的基材润湿剂。基材润湿剂能有效降低体系的表面张力,增加对木材的润湿剂能有效降低体系的表面张力,增加对木材的润湿性和渗透性,提高层间附着力。基材润湿剂主要为各类表面活性剂:非离子(如烷央基醚类)、阴离子、炔二醇类、聚醚改性聚硅氧烷类。作为水性木器润湿剂,要求用量小,降低表面张力效率高,相容性好,一般要溶于水,与体系其它组分相容性好,不会引起重涂和附着力下降的问题,低气泡,不稳泡,对水的敏感性低。常用的润湿剂性能比较见表1

 

    表1   润湿种类与性能对比

 

种类               牌号2              静态表张力             动态表张力   

非离子                        pe100                35阴离子                        h875                          37.00.1%1                            42.00.1%                                         30.00.5%                30.00.5%)氟碳类                                                              21.2                              72.4炔二醇类                                                          33.0                              35.0聚醚改性聚硅氧烷       h140                          250.5%                  500.5%

起泡性            重涂性               耐水性                水溶性

                                                                                          好强                                                                                                 较好强                                                                 好弱                                                                稍差                                差较强                            稍差                              较好                                稍差

溶性

                                                                                          好强                                                                                                 较好强                                                                 好弱                                                                稍差                                差较强                            稍差                              较好                                稍差

来源:苏州汇美染料有限公司
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