摘要 : 以丙烯酸聚氨酯分散體 ER -05 研制的水性木器涂料性能優良 , 通過對涂料中各種助劑的選擇 , 確定了它們在涂料中的合理配比 , 生產出滿足市場需求的水性木器涂料。
關鍵詞 : 丙烯酸聚氨酯核 / 殼結構分散體 ; 水性木器涂料 ; 水性涂料助劑
近年來 , 我國不斷出臺了一些環保法規來限制室內裝飾裝修材料中有害物質的排放 , 因此 , 在許多場合溶劑型漆在家庭裝修上受到了限制 , 水性木器涂料在這種形勢下得以長足發展。水性涂料因以水代替溶劑 , 大大降低了 VOC 的排放 , 從而逐漸受到廣大消費者的青睞。從環境、生態、人類自身健康著眼水性涂料的未來 , 無疑是涂料發展的方向之一。本文討論了該涂料主要原料的選擇、配方和性能測試結果。
1 實驗部分
1 . 1 原材料及規格水性木器涂料用原材料及規格見表 1 。
表 1 水性木器涂料用原材料及規格
1 . 2 生產工藝
先用 AMP -95 將 ER -05 乳液的 p H 值調至 8 ～ 9 , 然后加入成膜助劑、潤濕流平劑、消泡劑進行分散混合 (1 ～ 1 . 5) h , 用增稠劑調節粘度至合適的施工粘度 , 檢測性能指標并刷板確認合格后過濾 , 包裝。
2 結果與討論
2 . 1 成膜助劑的選擇
乳液只有在外界環境溫度高于其最低成膜溫度 (MMF T) 時才能形成一張完整、連續的涂膜。但是如果成膜助劑選用不當就會造成成膜困難、涂膜失光 , 更有甚者會影響到后期的儲存穩定性。試驗中先將成膜助劑用 ER -05 乳液配成 2 % 、 2 . 5 % 、 3 % 、 3 . 5 % 質量分數的混合液 , 并在 2 ℃ 的冰箱中放置 3h 后刷板 , 觀察 ER -05 涂料的成膜情況 , 其結果如表 2 所示。可見成膜助劑用量在 3 % 以上時低溫成膜性能良好。
表 2 成膜助劑用量與低溫成膜情況
然后 , 選定成膜助劑用量為 3 % 的試樣作 50 ℃ 熱儲存穩定性試驗 , 并觀察試樣的粘度變化情況見表 3 。從中發現兩種成膜助劑對涂料液熱穩定性的影響完全不同 : 加入醇酯 -12 后對 ER -05 涂料的穩定性有較大的影響 , 熱儲存期只有半個月左右。但二乙二醇乙醚可提高涂料液的熱穩定性 , 50 ℃ 時存放 1 年也不會凝膠。因此 , 經過試驗選用二乙二醇乙醚作為成膜助劑。
表 3 成膜助劑對涂料液熱穩定性的影響 ( 50 ℃ )
2 . 2 潤濕流平劑的選擇
潤濕流平劑對涂膜的外觀、光澤和消泡效果都有很大的影響。如果潤濕流平劑選用的不合適 , 涂膜則會出現刷痕重、桔皮、縮孔和有難以消除的氣泡等缺陷 , 嚴重地影響涂膜質量 , 從而給產品帶來負面影響。試驗中使用的潤濕流平劑有 : B YK -346 、 W -77 和 450 三種 , 試驗情況如表 4 所示。
表 4 潤濕流平劑試驗情況
由表 4 結果可以看出流平劑 450 較為合適 , 效果最好。
2 . 3 消泡劑的選擇
消泡劑是一種低表面張力的物質。因此 , 當消泡劑的品種和用量使用不當時會產生縮孔、針眼、起泡不消等缺陷 , 并且如果消泡劑和乳液搭配不當 , 在以后的儲存過程中消泡劑的消泡效率會下降 , 從而影響產品質量的穩定性。試驗所用消泡劑品種有 : BYK-037 、 808 、 024 、 D -1293 、 SA -3 、 825 和 822 。試驗情況如表 5 所示。
表 5 消泡劑的消泡情況
從以上消泡情況可以看出 , 消泡劑 808 和 822 的消泡效果好 , 二者的加入范圍都較寬 , 很適合 ER -05 體系。但 808 的加入量較 822 少得多 , 故從經濟角度考慮選用 808 為消泡劑。
2 . 4 增稠劑的選擇
增稠劑不僅在施工時可控制涂膜的流變性能 , 同時又可使體系增稠 , 增加涂膜在立面上的抗流掛性能 , 所以選增稠劑要兼顧高、中、低各種剪切速率下的流變性能。經過試驗選用 RM -2020 和 SN -612 為體系增稠劑 , 并根據施工要求控制體系粘度 ( 涂 -4 杯 ) , (20 ～ 50) s 為好。
3 水性木器涂料配方的確定及涂膜性能檢測
3 . 1 配方的確定
經過上述條件試驗 , 最終確定了 ER -05 乳液的水性木器涂料基本配方見表 6 。添加適當的消光粉可制成啞光漆。
表 6 ER -05 水性木器涂料基本配方
3 . 2 性能檢測根據表 6 配方 , 按照涂料生產工藝配漆 , 制板檢測涂膜性能如表 7 所示。
從表 7 結果可以看到 , 以 ER -05 乳液生產的涂料綜合性能較好 , 除一般性能外 , 水浸不泛白 , 吸水率較低 , 對溶劑有一定的耐受性 , 耐污漬性較好、凍融穩定性好等 , 完全可以滿足一般木器裝修涂料的要求。其中良好的耐水性和低吸水率使得施工和使用中涂膜不會出現泛白現象 , 優異的凍融穩定性保證了冬季運輸和貯存的安全 , 這些水性木器涂料經常碰到的重要問題得到了很好的解決。根據基本配方可制成清漆、啞光漆和各種色漆。
表 7 涂膜性能檢測指標
4 結 論(1) 成膜助劑的種類對乳液的穩定性有較大的影響 , 用量對成膜性有很大影響。對 ER -05 乳液體系 , 成膜助劑應選用二乙二醇乙醚 , 其用量應在 3 % 以上。所選用的各種助劑對配方進行了優化。
(2) 以水性丙烯酸改性聚氨酯分散體 ER -05 為基料 , 并配以合適的助劑制備而成的水性木器涂料綜合性能優良。在基本配方的基礎上可制成清漆和不同光澤的啞光漆 , 也可制成各種色漆。
(3) 該水性木器涂料主要適用于家庭裝修 , 現已投放市場 , 具有很好的市場前景和經濟效益。
