水性木器涂料的研制

水性木器涂料的研制 赵玉凤 　王喜平 　刘俊东 (乌鲁木齐市科发展精细化工有限公司 ,乌鲁木齐 830017) 摘 　要 :以丙烯酸单体和甲苯二异氰酸酯为主要原料合成适合于木器漆用水性聚氨酯乳液 ,并 通过分散剂、润湿剂、成膜助剂、消泡剂等助剂对涂料状态和其成膜性能影响 ,确定了 它们在涂料中的合理配比。检测 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明其性能完全达到国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 规定。 关键词 :丙烯酸聚氨酯复合乳液 ;水性木器涂料 ;助剂 1　前言 由于地球环境不断恶化 ,国际社会对产 品环保要求愈加严格 ,我国也不断出台了一 些相关环保法规来限制室内装饰装修材料中 有害物质的排放 ,因此 ,无溶剂涂料、粉末涂 料、水性涂料也渐渐成为未来涂料市场主要 发展方向。水性木器涂料因以水代替溶剂 , 大大降低了 VOC的排放 ,从而渐渐受到广大 消费者的青睐。 本文以丙烯酸单体和甲苯二异氰酸酯 ( TD I)为主要原料合成适合于木器用聚氨酯 丙烯酸 ( PUA )乳液 ,并通过润湿剂、成膜助 剂、消泡剂、增稠剂等助剂对涂料状态、施工 性能和其成膜性能影响 ,得到了综合性能优 良的水性木器涂料。 2　实验部分 2. 1　聚氨酯丙烯酸乳液合成 在搅拌下将甲苯二异氰酸酯 ( TD I)、聚 醚加入反应烧瓶中 ,加热到 80℃,保温 1h进 行预聚 ,然后分别加入 1、4 - 丁二醇和二羟 基丙烯酸进行扩链反应 ,得到亲水聚氨酯预 聚体。降低温度到 45℃,加入甲基丙烯酸甲 酯、甲基丙烯酸丁酯、二甲基乙醇胺、N - 甲 基吡咯烷酮搅拌均匀 ,在高速分散下加入去 离子水和乙二胺 ,加热到 60℃开始滴加偶氰 二异丁氰的丙酮溶液 ,反应时间 2. 5h, 105℃ 保温 0. 5h,反应完成后蒸出其中多余溶剂 , 加入氨水 ,调节 pH值 8～9,冷却出料 ,得到 我们需要的聚氨酯丙烯酸乳液。 2. 2　水性木器涂料配制 2. 2. 1　原材料及规格 水性木器涂料用原材料及规格见表 1。 表 1　水性木器涂料用原材料及规格 原料名称 规格 产地 PUA乳液 自制 BYK - 346 工业 德国 BYK公司 BYK - 037 工业 德国 BYK公司 F - 385 工业 北京富特斯化工公司 F - 386 工业 北京富特斯化工公司 F - 104 工业 北京富特斯化工公司 F - 8034 工业 深圳海川公司 H - 436 工业 深圳海川公司 H - 140 工业 深圳海川公司 F - 1620 工业 深圳海川公司 AN - 253 工业 深圳海川公司 SN - 612 工业 深圳海川公司 DR - 2 工业 德国罗姆哈斯公司 醇酯 - 12 工业 吉林石化 乙二醇丁醚 分析纯 天津试剂公司 2. 2. 2　实验步骤 将 PUA 乳液放入高速分散机 ,逐步加入 4 　　　　　　　　新疆化工　　　　　　　　2007年第 2期 润湿剂、消泡剂、成膜助剂进行分散混合 (1～ 1. 5) h,用增稠剂调节至合适的施工粘度 ,检测 性能指标 ,合格后过滤 ,得到我们所需产品。 3　结果与讨论 3. 1　成膜助剂的选择 成膜助剂是降低乳液最低成膜温度 (MFT)的助剂 ,MFT是乳液粒子能形成一张 完整、连续的涂膜最低温度 ,所以是乳液涂料 重要性质。如果成膜助剂选用不当就会造成 成膜困难、涂膜失光 ,更有甚者会影响到后期 的储存稳定性。 常用成膜助剂为醇酯类和醇醚类 ,它们 代表性成膜助剂分别是十二碳酯醇和乙二醇 丁醚。它们加入量和我们合成 PUA乳液最 低成膜温度见表 2。 表 2　成膜助剂用量与低温成膜情况 成膜助剂 加入量 ( % ) 十二碳酯醇 的 MFT(℃) 乙二醇丁醚 的 MFT(℃) 1 18 17. 5 1. 5 14. 5 14. 8 2 9. 8 9. 2 2. 5 7. 5 6. 5 3 4. 2 4. 0 3. 5 3. 0 3. 2 4 2. 8 3. 0 　　由表 2可看出 ,成膜助剂用量在大于 3% (质量比 )以上时 ,该乳液在 4℃具有较好 成膜性能。由于多元醇醚类成膜助剂表面张 力低 ,挥发过程中其表面张力变化不大 ,有利 于涂膜良好表面形成 ,我们选用乙二醇丁醚 作为该配方中成膜助剂。 3. 2　润湿剂的选择 水性木器涂料在施工过程中涉及涂料对 木质基材润湿问题 ,而且润湿剂对涂膜的外 观、光泽和消泡效果都有很大的影响。如果润 湿剂选用的不合适 ,涂膜则会出现刷痕重、桔 皮、缩孔和有难以消除的气泡等缺陷 ,严重地 影响涂膜质量 ,从而给产品带来负面影响。试 验中使用的润湿剂有 BYK - 346、F - 385和 F - 386三种 ,加入量分别为 0. 4% ,结果见表 3。 表 3　润湿剂试验情况 润湿剂 施工润湿性 流平性 消泡性能 BYK - 346 良好 刷痕轻 ,流平较好 气泡少 , 成膜 过程易消泡 F - 385 较差 刷痕重 气泡多 , 成膜过程不易消泡 F - 386 较好 刷痕轻 ,流平好 气泡少 , 成膜 过程易消泡 　　由表 3结果可以看出 BYK - 346、F - 386性能接近、从成本考虑我们选择 F - 386。 3. 3　消泡剂的选择 水性涂料在生产和施工过程会产生大量 气泡 ,当这些气泡不能及时消除就会产生缩 孔、针眼、起泡不消等缺陷 ,并且如果消泡剂 和乳液 ,其他助剂搭配不当 ,在以后的储存过 程中消泡效率会下降 ,从而影响产品质量的 稳定性 ,试验所用消泡剂品种有 : BYK - 037、 F104、F - 1620,结果见表 4. 表 4　不同消泡剂施工性能对比表 消泡剂 涂刷起泡性 成膜消 泡性能 流平性 BYK - 037 涂刷起泡少 能消 有刷痕 F - 104 涂刷起泡较多 难消 ,有针 孔 有刷痕 F - 1620 涂刷起泡基本没有 能消 轻微刷痕 　　由表 4可见 , F - 1620综合性能最好 ,我 们选择 F - 1620作为该体系消泡剂。 3. 4　增稠剂的选择 针对水性木器涂料清漆而言 ,其主要成 分为液体 ,添加增稠剂的目的是达到适当粘 度以利于施工 ,所以增稠剂选择集中在有机 增稠剂 ,有机增稠剂包括纤维素类、碱溶涨型 和聚氨酯缔合型。 纤维素类增稠剂是因为其分子中含有大 量羟基 ,溶于水后与水分子形成氢键 ,成为立 体网状结构 ,从而产生增稠效果 ;碱溶型增稠 剂是增稠剂在碱性体系下 ,其分子结构中羟 基在静电排斥作用下使得高分子结构聚合物 定向排列 ,流动性降低 ,整个体系粘度提高 , 52007年第 2期　　　　　　　　新疆化工　　　　　　　　 在高剪切情况下其粘度迅速降低 ;聚氨酯缔 合型增稠剂具有亲水端和疏水端 ,在体系中 形成疏水端与聚合物在内 ,亲水端在外胶束 , 形成立体网状结构 ,在高剪切情况下具有较 高粘度 ,由于根据其不同特点 ,经过试验选用 碱溶涨型 DR - 2和聚氨酯缔合型 SN - 612 为体系增稠剂 ,取得较好增稠效果。 3. 5　其它助剂选择 作为完整涂料体系 ,涂料储存稳定性能 也是考虑的问题 ,例如杀菌、防霉、体系 pH 值、防冻等都需要加入相应助剂以确保体系 稳定。 4　水性木器涂料配方的确定及涂膜性 能检测 4. 1　配方的确定 经过上述条件试验 ,最终确定了该 PUA 乳液的水性木器涂料基本配方 ,见表 5。 表 5　水性木器涂料基础配方 原 　　料 含量 % (质量比 ) PUA乳液 85～90 去离子水 2～5 润湿剂 0. 1～0. 2 消泡剂 0. 3～0. 5 成膜助剂 3～4 增稠剂 1 0. 2～0. 3 增稠剂 2 0. 1 杀菌剂 0. 05～0. 1 防冻剂 1～2 4. 2　性能检测 根据表 5配方 ,按照涂料生产工艺配漆 , 制板 ,涂膜性能如表 6所示。 　　从表 6结果可以看到 ,该涂料综合性能 较好 ,除一般性能外 ,水浸不泛白 ,对溶剂有 一定的耐受性 ,耐污渍性较好 ,冻融稳定性好 等 ,完全可以满足一般木器涂料装修的要求。 优异的冻融稳定性保证了冬季运输和贮存的 安全 ,这些水性木器涂料经常碰到的重要问 题得到了很好的解决。 表 6　涂膜性能指标 检测项目 实际检测指标 检测标准 固含量 ( % ) 30. 5 GB /T 6751 光泽 (60度 ) 91 GB /T 9754 表干 ( h) (25℃) 0. 5 GB 1728 实干 ( h) (25℃) 2 GB 1728 硬度 0. 6 GB 1730 附着力 (级 ) ≤2 GB /T9286 粘度 (涂 4杯 ) ( S) 32 GB /T1732 耐水性 72h,无起泡 ,无脱落 ,轻微失光 耐冻融性 - 10℃～室温条件各 2h,五个循环 ,涂料外观正常 ,性能不变 耐溶剂 擦拭 (乙醇 ) 150次膜破 ,稍失光 耐污渍性 (红茶水 ) 25℃浸泡 24h,不泛白 ,洗净 ,凉干 后不显痕迹 5　结论 以本研究制取 PUA乳液为基料 ,并配以 合适的助剂制备而成的水性木器涂料综合性 能优良 ,在无特殊要求情况下 ,该水性木器涂 料完全可以用于木器家具使用。在基本配方 的基础上可制成清漆和不同光泽的哑光漆 , 也可制成各种色漆。 参 考 文 献 [ 1〗　童身毅 ,吴壁遥. 涂料树脂合成与配方原理 [M ]. 华中理工大学出版社 , 1991, 3. [ 2〗　文秀芳 ,程江等. 水性木器涂料的研究进展 [ J ]. 涂料工业 , 2004, (7) : 34 - 37. [ 3〗　徐玲 ,张先进 ,胡志滨. 助剂在水性木器漆中的 应用 [ J ].中国涂料 , 2004, (8) : 41 - 44. [ 4〗　杨群 ,李树才 ,高明杰. 缔合型聚氨酯增稠剂在 乳胶漆涂料中的应用 [ J ]. 涂料工业 , 2002, (1) : 10 - 12. [ 5〗　刘国杰. 聚氨酯水分散体涂料的广泛应用 [ J ].现代涂料与涂装 [ J ]. 2000, (3) : 16 - 19. [ 6〗　周杰 ,张旭东 ,仇诗其. 水性聚氨酯 -丙烯酸木 器清漆的研究 ,现代涂料与涂装 [ J ]. 2006, (11) : 7 - 101 收稿日期 : 2007 - 05 - 10。 作者简介 :赵玉凤 ,女 ,助工 , 1995年毕业于新疆广播 电视大学化学工程专业 ,现就职于乌鲁木齐市科发展 精细化工有限公司技术部 ;联系电话 : 13579839237。 6 　　　　　　　　新疆化工　　　　　　　　2007年第 2期