室温固化双组分水性木器涂料

C生H1NA黜PAINT20060■、／ 1■_ 室温固化双组分水性木器涂料 朱万章(诲洋化工研究院，青岛266021) 摘要：一种新颖的室温固化双组分水性木器 涂料与相应的单组分涂料相比，其显著特点涂 膜有极好的附着力、更高的硬度、优异的耐水、 耐烫、耐溶剂和抗粘连及耐污渍性等0其配漆后 的适用期室温下可迭50d以上，涂料的综合性能可 与溶剂型漆相媲美。 关键词：水性木器涂料；室温固化双组分涂 料；耐溶剂性 中图分类号：TQ630．7文献标识码：A 文章编号：1006—2556(2006)01—0030—03 ●-。‘一-_■一 l 刖罱 由于符合环保要求，水性涂料近年来受到高度 重视并取得了长足的进展。水性涂料最大的优点在 于有很低的有机挥发物(VOC)含量，甚至几乎可 达到零VOC的水平。室温固化水性木器涂料作为水 性涂料的重要组成部分在国内已得到推广，现已在 家庭装饰领域开始崭露头角。 现有市场上的室温固化水性木器涂料多为单组 分体系，通过水分挥发后形成不可水溶性的涂膜。在 此过程中可以形成分子内交联，如水性醇酸体系和 水性氨酯油体系靠空气中的氧气发生交联，也可能 因乳液本身含有酮羰基／酰肼类化含物，随水分挥发 发生交联。然而这种交联对涂膜性能的提高十分有 限，与溶剂型聚氨酯，特别是溶剂型双组分聚氨酯相 比，单组分水性木器涂料尚难望其项背。其性能的巨 大差距阻碍了水性木器涂料的推广应用，特别是在 要求较高的场合，如家具制造业和工业涂料上的应 用。 制成室温固化的双组分水性木器涂料是显著提 高涂膜性能的一个重要途径，由于要求室温固化，因 而更增加了配漆的难度。 以下介绍的双组分水性木器涂料是一种新颍的 双组分水性涂料。其优异的性能可与溶剂型涂料相 媲美，但配漆及施工比一般双组分水性涂料更加方 便。 2 实验部分 2．1 主要原材料 (1)丙烯酸改性聚氨酯分散体ER一05(青岛颐 中实业公司)。该分散体固含量≥33％，粘度 <500mPa·S。(2)JL一01交联剂，透明无色稀液，青 岛颐中实业公司。(3)各种助剂，分别取自BYK公司、 海川公司等。 2．2制备方法 主料按一般单组分水性木器涂料的方法制备， 在ER一05水分散体中逐次分别加入流平剂、成膜助 剂、消泡剂、增稠剂等，充分混匀。 在使用前将其加入JL-01固化剂混匀过滤，适 当放置后即可涂装。 3结果与讨论 3．1 甲、乙组分 双组分水性木器涂料主料ER-05型丙烯酸改性 聚氨酯分散体。该分散体为核壳结构型，固体分≥ 33％、粘度小，外观乳白有半透明性，分散体分子中 含有羟基和羧基。以ER-05分散体加上消泡剂、流 平剂、增稠剂、表面改性剂等制成甲组分。 乙组分为儿一0l交联剂，外观无色清液。每100 份甲组分添加(1～7)份乙组分，混合均匀后仍类似 甲组分，漆液外观和粘度无显著变化。 水性涂料多用异氰酸酯固化剂制成双组分体系， 国内外这类固化剂种类繁多，品种各异，但是大多混 合十分困难，甚至虽经亲水改性也不易迅速分散在 乳液和水分散体中。而研制的双组分水性涂料混合 极易，用手轻加搅动就可混合均匀，很适合DIY型 现场加工。 3．2施工性能 3．2．1适用期 双组分水性木器涂料与双组分溶剂型漆一样， 配好漆后有一个适用期的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，20℃下漆液粘度随 22‘。‘。。1“。。。“。。““。’。。。。。“。’————。’+。—、‘。‘‘‘。‘‘‘。‘。。。。——。————“。——。”‘。。。‘“。‘。。‘。‘——一1赫E三三三三三兰聪匡三三三三兰 图1漆液粘度随时间的变化 时间的变化见图l。 从图1中可见粘度变化相当缓慢，15d内无很大 的变化，粘度在(19．1～19．8)S；18d后粘度增至 |N罢习。。与。兰呈罢吊全舌5呈甬；召呈矗兰呈罢吊全舌5呈 团 万方数据 21s左右，涂刷无影响，更无分层、凝胶、增稠等异 常现象。继续存放至35d，双组分涂料的外观和涂刷 施工时仍未观察到异常现象。 在适用期上水性涂料与溶剂型涂料有着完全不 同的现象，双组分溶剂型涂料配漆后粘度逐渐增长， 超过适用期后粘度增高至完全不能施工，也不能再 用溶剂稀释。然而，在水性环氧体系曾经发现配漆后 粘度无显著变化，但在超过某一时间后，漆液涂装不 再能形成良好涂膜。在这种情况下配漆后的适用期 不能以粘度变化来确定，而要以施工能否形成良好 涂膜的时间来确定。 本水性木器漆配漆后18d涂装仍能很好成膜，存 放35d涂装仍无异常，可见20V下适用期长达35d以 上。这是其他类型的室温固化双组分水性涂料，如亲 水异氰酸酯或氮丙啶化合物固化的水性涂料是根本 不育邑相比的。 3．2．2陈化 双组分水性木器涂料配漆后宜陈化后再用，20 ℃下最好陈化2h以上。陈化时间不够的涂膜有可 能出现微裂纹或尘粒状现象，特别是施工温度较低 时更有可能出现这些弊病。夏季配漆后可接使用。 3．3硬度 3．3．1硬度随固化时间的变化 用摆杆硬度计测定的两种配方室温固化涂膜硬 度随时间的变化如图2所示。 图2室温下固化时间对漆膜硬度的影响 由图2可见，1d之内涂膜硬度即可达到最终硬 度的70％以上，7d后硬度基本达到最大值。 涂装后于50。C下烘烤，涂膜硬度随时间的变化 见图3。1h后硬度接近最终值，(5～7)h后硬度基 本恒定。50。C下固化lh，近似于室温(20～23)℃条 件下固化ld。因此，该涂料用于工业化生产时，在 不太高的温度下适当加温，可以大大缩短加工等待 O．8 鞘 0 固化时间／h 图3涂膜硬度随时间的变化(50。C) N煮盖意‰熬矗嘉■ 时间。 3．3．2固化剂用量对涂膜硬度的影响(见图4) 固化剂中的活性基团与聚氨酯分散体中的官能 团反应后交联，固化剂过多并无益处。图4表明随着 固化剂用量的增加，涂膜硬度先增加，后减少，硬度 的峰值在固化剂用量为1％～3％达到。过多的固化剂 起了增塑作用，涂膜硬度反而下降。 0．8 越0．6 霪¨ 赚0．2 O ／，_．——————k O 1 2 3 4 5 6 7 8 固化剂用量(质量分数)／％ 图4涂膜硬度随固化剂用量的变化 3．3．3最终硬度 双组分涂料的硬度高于单组分涂料。加入2％固化 剂的双组分涂料涂膜固化15d后，其硬度可达0．67，而 用类似水分散体制成的单组分涂料涂膜硬度为0．59， 可见固化剂能明显提高涂膜硬度。在另一种水性涂 料的配方中，未加固化剂时涂膜的硬度最多只能达 到0．69，当加入3％的固化剂后涂膜的最终硬度提 高到了0．82。高硬度的涂膜更适合用于家具和地板 涂装。 3．4附着力 双组分涂料的附着力有显著提高，在红、白、黑 胡桃、红胡桃、水曲柳、红松、梧桐等木板上用划格 粘胶粘带的方法测得附着力均为0级，表明这种漆对 木材的附着力极优。此外，在玻璃板上的单组分涂料 涂膜经自来水浸泡24h后起泡并可很容易地揭去；而 双组分涂料浸泡3个月仍不起泡且很难刮下。此外， 双组分涂料的层间附着力也明显增大，不会出现层 间附着不良的现象。 3．5耐水性 从两方面考察了涂膜的耐水性：①测定涂膜的吸 水率；②水浸泡试验。 3．5．1吸水率 将单、双组分涂料浇于隔离纸上，干透后制成试 片，裁取约lcm2大小试片，于蒸馏水中浸泡24h后， 吸干表面水测吸水率。交联后的试样吸水率大大下 降，其结果见表1。 3．B．2水浸泡 双组分涂料长时间水浸泡涂膜不泛白、不起泡、 涂料不会从玻璃板上脱落，有良好的耐水性。而相应 的单组分涂料则可能产生轻度变浊或泛白、起泡、玻 ZHONGGUOTULIAo2 0 0 6年 第21卷 第1期 万方数据 C熹INA黜PAINT20060■UH 1一 表1 单、双组分涂料某些性能比较 璃板附着不良、易剥除。木板上的情况与之类似，双 组分涂料浸水不泛白、不脱落。 3．6耐溶剂性 单组分水性木器涂料，无论是丙烯酸型还是聚氨 酯类的，耐溶剂能力都很差，乙醇、甲苯和丙酮这类 有机溶剂极易破坏涂飚而双组分水性木器涂料耐溶 剂性极好。 以工业酒精、甲苯或丙酮为溶剂，棉球蘸溶剂在 玻璃板上已固化好的涂膜上来回擦拭，一个来回为一 次，擦程约5cm，结果双组分涂料擦700次不破坏、 不泛白，而相应的单组分涂膜擦几十次就溶破了(如 表1所示)。 3．7耐碱性 经5％NaOH溶液腐蚀后单组分涂料涂膜呈深棕 黑色，干后碎裂，涂膜完全破坏；双组分涂料涂膜为 浅棕黑色，涂膜完整不脱落，可见双组分涂料的耐碱 腐蚀性大大提高，这是一般单组分涂料根本不能比的 (如表1所示)。 3．8耐烫性 将开水置于不锈钢杯中，涂膜上倒上开水，把杯 压在已充分固化的双组分涂料涂膜上，lOmin后取下 观察无明显烫痕；而单组分涂膜上烫痕深，永不能消 除，并且涂膜变白(干后可恢复)。可见交联后的涂 膜基本消除了单组分涂膜的严重弊病——热塑性，表 现出了溶剂型交联聚氨酯涂料的效果一热固性。 3．9耐污渍性 以中国人常见的几种液体：蒸馏水、绿茶、巴西 咖啡、酱油(老抽)、山西陈醋和化学黑墨水做污渍 源，滴在涂膜上3h后洗去，观察污渍情况。以10分 制评价：无任何痕迹为10分，微显水圈痕迹，干后 消失为9，微泛白为8，化学墨水有明显痕迹(呈深 绿色1，淡绿6)(见表2)。显然，经交联后的双组分 涂料涂膜的耐污渍性大大提高。试验的几种有色物 表2单、双组分涂膜耐污渍性比较 项目 蒸馏水绿茶咖啡酱油 陈醋 9 10 墨汁 l 6 单组分涂料8 8 8 10 双组分涂料 10 10 10 10 中，除化学黑墨水略显痕迹外，其余的不会对涂膜 造成不良影响，而单组分涂料的抗污渍性较差。 3．10 抗粘连性 单组分涂料涂装后数天内不能叠压，否则会发 生严重粘连。双组分涂料实干后就有良好的抗粘连 性，1d后叠压基本不粘连，可见双组分涂料更加适 宜快速施工的需要。 4结论 通过添加<4％的无毒交联固化剂制得了双组分 水性木器涂料，与相应的单组分涂料相比，各方面 性能有了显著提高；适用期20。C下可达35d以上，在 夏季较高温度下适用期也在10d以上，这是溶剂型双 组分聚氨酯和其它双组分水性涂料望尘莫及的。适 用期长大大方便了施工，并可避免不必要的物料浪 费。此外，该涂料的固化剂粘度极低、亲水性好，稍 加搅动两组分就可混合均匀，这也是完全不同于传 统聚氨酯固化剂交联水性涂料的显著特点之一。 由于这种双组分涂料依然保持了环境友好的优 势，性能又有了质的飞跃，大大拓宽了水性木器涂 料的应用范围，可以用在过去单组分水性木器涂料 因性能欠佳而受限制的许多领域，可取代溶剂型木 器漆。最大限度地减少了有害溶剂的排放，而且由 此产生的新思路还有望促进在塑料制造、皮革涂饰、 包装材料，甚至水性防锈涂料、水性工业涂料和水 性特种涂料研制方面获得新的突破。 收稿日期2005-09-28 万方数据 室温固化双组分水性木器涂料 作者： 朱万章， Zhu Wanzhang 作者单位： 海洋化工研究院,青岛,266021 刊名： 中国涂料 英文刊名： CHINA PAINT 年，卷(期)： 2006，21(1) 被引用次数： 1次 引证文献(1条) 1.伍忠岳.叶荣森.刘志刚 双组分水性木器涂料发展现状及存在问题[期刊论文]-中国涂料 2008(1) 本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_zhonggtl200601013.aspx 授权使用：河北科技大学(hbkjdx)，授权号：a68fe9f7-f10d-4a89-a6f5-9e9d0100da0b 下载时间：2011年3月5日