水性木器漆迪高增稠劑的刷涂性能及涂膜性能探討
根據(jù)不同類(lèi)型迪高增稠劑的特點(diǎn)以及刷涂施工的流變狀態(tài)的特點(diǎn)，通過(guò)不同迪高增稠劑的搭配來(lái)滿(mǎn)足水性木器涂料刷涂的施工需求。但是不同的迪高增稠劑的配合方式對(duì)水性木器漆漆膜的性能有不同的影響。采用纖維素迪高增稠劑與聚氨酯迪高增稠劑時(shí)，影響漆膜的豐滿(mǎn)度，但是不影響漆膜水性木器漆迪高增稠劑的刷涂性能及涂膜性能探討。
目前國(guó)內(nèi)裝飾裝修材料中涂料部分主要用的還是溶劑型涂料，如聚氨酯漆和硝基漆。其中含有相當(dāng)一部分溶劑，在干燥過(guò)程中，會(huì)完全揮發(fā)。這些溶劑給環(huán)境造成了污染，影響了涂料施工者或家具使用者的身體健康。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)溶劑型涂料的限制逐步嚴(yán)格。許多國(guó)家出臺(tái)了相應(yīng)的法律。如我國(guó)在2005年8月正式實(shí)施的GB18581(室內(nèi)裝飾裝修材料溶劑型木器漆有害物質(zhì)限量)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)重金屬含量以及溶劑揮發(fā)量作了明確的規(guī)定[1]。近幾年，水性涂料發(fā)展非常迅速。目前歐洲，美國(guó)，加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家，水性木器涂料已經(jīng)占據(jù)整個(gè)木器涂料市場(chǎng)的10%；在歐洲國(guó)家，水性色漆和透明罩面的用量已占40%。在北歐，水性漆在木地板的應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到地板涂料的80%，水性UV涂料的使用非常普遍[2]。
在國(guó)內(nèi)，水性涂料也得到了飛速發(fā)展。特別是在裝修市場(chǎng)，由于對(duì)漆膜的性能如硬度，豐滿(mǎn)度等要求相對(duì)較低，加上人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，水性漆的市場(chǎng)越來(lái)越大。家庭裝修時(shí)，由于施工場(chǎng)所及施工條件的限制，一般采用刷涂的方式。為了達(dá)到良好的漆膜效果，要求漆膜光澤均勻，無(wú)明顯刷涂痕跡。相對(duì)于溶劑型涂料中的樹(shù)脂，水性涂料是以水作為主要溶劑，如水性清漆樹(shù)脂固含大約30 %，其余60 %～70 %為水和助溶劑。水的表面張力很高，為72×10-3 N·m-1，對(duì)底材的潤(rùn)濕性能相對(duì)比較差，刷涂時(shí)容易產(chǎn)生明顯的刷痕[3]。由于水性涂料的溶劑結(jié)構(gòu)以及成膜過(guò)程與溶劑型涂料有很大的差異，在設(shè)計(jì)配方時(shí)，需要考慮許多不同的因素。文章選用的樹(shù)脂為嘉寶莉化工自己生產(chǎn)的自交聯(lián)聚氨酯乳液，從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，從多個(gè)角度來(lái)分析水性木器涂料施工和性能的影響因素。
兩組水性清漆配方：采用纖維素增稠劑和聚氨酯增稠劑的體系，通過(guò)調(diào)整纖維素增稠劑的用量來(lái)檢測(cè)性能的變化；采用丙烯酸增稠劑和聚氨酯增稠劑的體系，通過(guò)調(diào)整丙烯酸增稠劑的用量來(lái)檢測(cè)性能的變化。
水性清漆制作工藝
用電子天平稱(chēng)量聚氨酯丙烯酸共聚物分散體于分散機(jī)中，調(diào)節(jié)分散機(jī)的速度至550～650r/min，預(yù)分散15min，然后在攪拌狀態(tài)下加入去離子水、乙二醇丁醚、增稠劑、潤(rùn)濕劑和分散劑，攪拌10min；調(diào)高分散機(jī)轉(zhuǎn)速至2200～2400r/min，分散40～50min，要求分散后的細(xì)度小于35μm；然后降低分散速度至550～650r/min，依次加入蠟液，防腐劑，流平劑和消泡劑，配方2 中還加入氨水；最后用160目的濾布過(guò)濾，得到所需要的清漆。
水性清漆漆膜的制作
采用刷涂的方式涂刷在涂料水性底漆的木板上，檢測(cè)刷涂性能、光澤、豐滿(mǎn)度等漆膜性能。采用噴涂的方式直接將水性面漆涂覆在玻璃板上以及馬口鐵板上。在玻璃板上檢測(cè)耐磨性和耐水性，在馬口鐵上檢測(cè)附著力，硬度和柔韌性。
性能檢測(cè)
水性木器清漆的施工性能以及漆膜性能見(jiàn)表3。
不同配方的施工性能和漆膜性能
結(jié)果與討論
流變助劑的特性以及對(duì)刷涂性能的影響
流變助劑的作用
流變助劑在水性木器漆中是非常重要的組成部分，它可以提供防沉作用，尤其適用于含有粉料如填充劑或者消光粉體系。另外一個(gè)作用是改變施工狀態(tài)，如防止輥涂時(shí)出現(xiàn)飛濺，立面刷涂時(shí)出現(xiàn)流掛。同時(shí)流變助劑對(duì)刷子的痕跡以及刷涂時(shí)的手感有明顯的影響。
流變助劑的分類(lèi)及其特性
用于水性木器涂料的流變助劑分為四大類(lèi)：無(wú)機(jī)增稠劑類(lèi)、纖維素增稠劑類(lèi)、聚丙烯酸類(lèi)、聚氨酯類(lèi)。根據(jù)增稠劑與乳膠粒子的作用關(guān)系可以分為締合型和非締合型。無(wú)機(jī)增稠劑對(duì)光澤以及透明度的影響比較大，對(duì)表面活性劑比較敏感，主要應(yīng)用在色漆和結(jié)構(gòu)顏料工業(yè)。纖維素增稠劑主要包括羥甲基纖維素、羥乙基纖維素和羥丙基纖維素，具有增稠效率高，相容性好，穩(wěn)定性高，防止流掛性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。纖維素增稠劑也有較多明顯的缺陷：可能影響流平性能，容易造成刷痕，容易引起飛濺，另外對(duì)涂料光澤有一定影響。丙烯酸類(lèi)增稠劑為陰離子型，該類(lèi)增稠劑含有離子，其耐水性和耐堿性比較差。而耐水性，耐醇性是家具漆的重要指標(biāo)，在化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)里有明確要求。因而丙烯酸類(lèi)增稠劑的應(yīng)用受到限制。聚氨酯增稠劑具有良好的流平性能，不易產(chǎn)生飛濺，不影響涂膜的光澤，甚至可增加光澤，具有良好的耐水性，耐劃傷性能及生物穩(wěn)定性。通過(guò)以上分析，只有聚氨酯類(lèi)增稠劑是用于水性木器漆的最佳選擇。
水性涂料的流變狀態(tài)
水性涂料在不同時(shí)期，如在貯存、運(yùn)輸以及施工等情況，所承受的剪切速率有差別。同時(shí)不同的施工方式，涂料所受的剪切速率也有較大的差異。如流平和流掛的剪切速率在0.01～0.1s-1，刷涂的剪切速率在1000～10000s-1，輥涂的剪切速率在10000～100000s-1，噴涂的剪切速率在100000～1000000s-1。在設(shè)計(jì)涂料配方時(shí)應(yīng)當(dāng)全面衡量涂料的流變狀態(tài)，以便獲得良好的貯存性能和施工性能，刷涂時(shí)有良好的手感、流平好。
流變助劑的組合與涂料施工和性能的關(guān)系
由于流變助劑的選擇以及不同流變助劑搭配的比例和用量不同，所設(shè)計(jì)的水性涂料的流變狀態(tài)會(huì)有很大差別。通常會(huì)有三種情況：第一種是流變曲線基本水平，也就是隨著剪切速率的增大，涂料的粘度變化不大。這種情況通常出現(xiàn)在單純用某些聚氨酯類(lèi)增稠劑。對(duì)于含有一定粉料的體系，加入的增稠劑較多時(shí)，如曲線1，在較低剪切速率時(shí)，涂料體系的粘度也不高，為了達(dá)到比較好的放沉效果，需增加增稠劑用量。另一方面，由于在高剪切速率時(shí)，涂料的粘度仍然比較高，要達(dá)到合適的施工粘度，需要加大稀釋用水的用量。這樣會(huì)降低成膜的有效成分，漆膜的豐滿(mǎn)度和光澤都會(huì)下降。如果減少增稠劑的用量，如曲線2，施工時(shí)有效成分可以提高，得到較好的漆膜效果。但是在低剪切速率時(shí)，如在貯存階段，涂料有可能出現(xiàn)沉淀。曲線1 和曲線2 的配方設(shè)計(jì)是不科學(xué)的。同樣曲線4 的配方體系也存在問(wèn)題，在低剪切速率時(shí)，涂料的粘度比較高，能夠有很好的放沉效果。在高剪切速率時(shí)涂料的粘度變得很低，此時(shí)刷涂手感很差，厚度和流平性能難以保證。曲線3 所代表的涂料的流變狀態(tài)比較理想。低剪切速率時(shí)的粘度比較高，高剪切速率時(shí)的粘度正好在合適的刷涂粘度區(qū)域。
增稠劑的組合與涂料刷涂性能
增稠劑用量的變化會(huì)引起刷涂性能的變化。對(duì)于纖維素增稠劑，用量較少時(shí)，刷痕較少，漆膜平整光滑，當(dāng)纖維素增稠劑用量增加到一定程度時(shí)，刷痕比較明顯，由于纖維素增稠劑過(guò)多，導(dǎo)致涂料的在施工剪切力消失后粘度回復(fù)過(guò)快，影響漆膜流平。但對(duì)于丙烯酸類(lèi)增稠劑，用量的變化對(duì)漆膜的刷痕影響不明顯，這與增稠劑的特性有關(guān)。選擇纖維素增稠劑時(shí)，應(yīng)該選擇中等粘度的纖維素增稠劑，同時(shí)控制用量，這樣既可以滿(mǎn)足低剪切速率時(shí)的防沉要求，又可以保證良好的刷涂效果。
增稠劑的組合與涂料耐水性能
耐水性能是對(duì)家具涂膜的一項(xiàng)重要指標(biāo)。隨著丙烯酸類(lèi)增稠劑1130 增加時(shí)，其涂膜的耐水性能明顯變差，這與丙烯酸類(lèi)增稠劑含有離子，對(duì)電解質(zhì)含量敏感有關(guān)。而含有纖維素類(lèi)增稠劑，其耐水性不受增稠劑639 變化的影響。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，使用纖維素類(lèi)增稠劑漆膜表干比較快，對(duì)漆膜硬度增加，但是對(duì)漆膜的豐滿(mǎn)度有一定負(fù)面影響，這與這類(lèi)增稠劑本身的分子量比較大以及分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。而使用丙烯酸類(lèi)增稠劑對(duì)漆膜豐滿(mǎn)度和光澤都沒(méi)有明顯影響，因?yàn)楸┧犷?lèi)增稠劑分子量相對(duì)比較小，對(duì)漆膜性能影響不明顯。
水性木器漆采用不同增稠助劑搭配可以得到良好的刷涂性能，采用不同的助劑搭配會(huì)影響漆膜的性能。采用纖維素增稠劑與聚氨酯增稠劑時(shí)，影響漆膜的豐滿(mǎn)度，但不影響漆膜的耐水性，而采用丙烯酸增稠劑聚氨酯和增稠劑時(shí)，不影響漆膜的豐滿(mǎn)度，但是對(duì)漆膜的耐水性有影響。由于家具的日常使用經(jīng)常會(huì)與水接觸，對(duì)耐水性要求比較高，應(yīng)該采用纖維素增稠劑與聚氨酯增稠劑配合方式。水性涂料用于家庭裝修是社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)。在設(shè)計(jì)水性涂料配方時(shí)，需要根據(jù)不同的涂料體系，選擇合適的流變助劑，優(yōu)化不同流變助劑的組合，以達(dá)到良好的流變狀態(tài)以及刷涂性能。同時(shí)也要注意搭配其它的改型助劑，如流平劑，消泡劑和蠟液，以獲得最佳的漆膜效果，滿(mǎn)足家庭使用的需要。
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