室内装修用水性木器漆的性能研究

室内装修用水性木器漆的性能研究

尹静晨,彭超
(江苏省建筑科学研究院有限公司,江苏丰彩新型建材有限公司,江苏南京210009)

0 引言
当前全球涂料面临的挑战是: 既要遵循更严格的挥发有机物VOC 限制条例,同时又要保持涂料的高性能和有竞争力的市场价格。漆膜外观在木器漆体系中本来就非常重要, 它对于透明清漆体系更为重要。除了对底材起保护作用,用于木器清漆体系的产品还必须保持木材的美观。重大的技术突破和改进已经被逐步引入到不同的水性技术中, 但在透明木器清漆应用中依然遭受到来自传统溶剂型涂料的挑战, 溶剂型木器涂料一直以来以其应用性良好,并提供良好漆膜性能和外观而获广泛认可。文章中, 我们将介绍最新一代应用于水性木器涂料的丙烯酸—聚氨酯聚合物的研究进展。它们既可满足家具工业涂装要求,也可适合一般装饰装修市场需要。在这些应用领域最重要的性能需求是:快干,抗粘连性好,耐化学品性,良好的机械性能,耐干、湿热,硬度建立等,以及良好的湿膜和干膜外观。

1 几种水性木器漆乳液的介绍
提及水性木器漆产品, 其关键就在于主要原材料乳液的选择,下面先介绍一下市场上主流的几种乳液类型:
1.1 以丙烯酸为主要成分的水性木器漆,主要特点是附着力好,不会加深木器的颜色,但耐磨及抗化学性较差,漆膜硬度较软,铅笔法测试为HB,丰满度较差,综合性能一般,施工易产生缺陷。因其成本较低且技术含量不高,是大部分水性漆企业推向市场的主要产品。这也是大多数人认为水性漆不好的原因所在。
1.2 以丙烯酸与聚氨酯的合成物为主要成分的水性木器漆,其特点除了秉承丙烯酸漆的特点外,又增加了耐磨及抗化学性强的特点,有些企业标为水性聚酯漆。漆膜硬度较好,铅笔法测试为1H ,丰满度较好,综合性能接近油性漆。
1.3 聚氨酯水性漆,其综合性能优越,丰满度高,漆膜硬度可达到1.5H-2H ,耐磨性能甚至超过油性漆,使用寿命、色彩调配方面都有明显优势,为水性漆中的高级产品。

2 不同体系水性木器漆的性能情况
综上所述,我们对乳液的选择实验结果如下:
2.1 硬度建立时间对比
通过图1, 我们来看下几种不同乳液的硬度以及硬度建立时间的对比。

水性木器漆的硬度是反映一个产品最终能否被消费者接受的一个重要因素, 也是其与溶剂型木器漆对抗的一个难点所在。普通丙烯酸的硬度相比聚氨酯来说, 是一个弱项,由于其VOC 和成膜性的要求,较难在聚合物的玻璃化温度和硬度之间获得不错的平衡。从图1 不难看出,纯聚氨酯乳液和丙烯酸-聚氨酯乳液这两种均能得到比较理想的硬度效果, 而且随着时间的推移,其硬度会呈明显的逐渐上升至稳定的趋势。

2.2 抗粘连性能对比
抗粘连性能主要是木器在涂膜后可能干燥后短时间内堆积在一起,特别是在高温天气或装船集装箱的情况下,容易使涂膜发生粘连,从而造成木器分开后涂膜的损坏,因此对此项性能的要求在家具厂等地方会显得尤为突出。我们测试抗粘连性是按以下方法测试的:
将养护7 d 的6 块样板( 白榉贴面胶合板70 mm×150 mm)堆积,从下到上放置顺序为:(1)一块面朝上;(2)两块面朝下;(3)一块面朝上;(4)两块面朝下。保证两块面对面、两块面对背接触。在样板上施加直径约70 mm,质量为500 g 的砝码,置于(50±2)℃烘箱中4 h。除去压力后使样板分离, 检查分离时的难易程度以及涂膜表面的破坏程度(可见痕迹),结果的判断以“粘连等级”和“表面损坏等级”两种形式表示,每一种形式又根据不同程度分为6 个等级,具体如下。
粘连等级表面损坏等级
A=自由下落分离0=没有损坏
B=轻微敲打后分离1≤1%的损坏
C=施加轻微拉力后分离2=1%-5%的损坏
D=施加中等拉力后分离3=6%-20%的损坏
E=施加极大拉力后分离4=21%-50%的损坏
F=要使用工具才能分离5≥50%的损坏
结果以“粘连等级”和“表面损坏等级”相结合表示。MM表示面对面,MB 表示面对背。通常情况下,两组MM 结果应一致,两组MB 结果应一致,如不一致,取较差的为最终结果。
从表1 可以看出:聚氨酯体系的乳液和丙烯酸-聚氨酯体系的乳液在抗粘连性能方面都有出色的表现, 而普通丙烯酸乳液的表现较差。

2.3 常温耐水性对比
木器漆的作用就是保护并美观木器产品, 如果遇到受潮或者浸泡短时间后就产生了涂膜的病态, 会使原本光鲜亮丽的木器损坏,因此常温下是否有一定的耐水性能,也是检测一个产品好坏的标准之一。

表2 不难看出,聚氨酯、丙烯酸两种乳液的耐水性能是不理想的,而丙烯酸-聚氨酯体系的乳液在常温耐水性方面却表现良好。
2.4 耐热性
耐热性也是家装木器清漆比较重要的性能之一。尤其是桌面涂装时,此性能尤为重要。耐热性非为湿热和干热,耐热性不好的涂层,在热源消失后,会出现泛白、失光甚至鼓泡等涂膜病态。我们做耐热性测试制板是用150 mm×150 mm 的白榉贴面胶合板,刷涂两道清漆,养护7d 后进行测试。耐干热性是把试板放在烘箱中(70±2) ℃,实验时间为15 min。耐湿热性是把盛有刚烧开的热水的铝制容器放在试板上, 中间放上5 层浸透水的滤纸,试验时间也是15 min。

2.5 耐化学品性

耐化学品性测试是在70 mm×150 mm 白榉贴面胶合板上涂刷两道清漆,养护7 d 后测试。(见表3)
表3 耐化学品性测试(评判标准0-5,5:最好)

2.6 涂膜表观性能对比
刚才提到过木器清漆的美观作用, 在这里就得到了体现。水性木器清漆能否像溶剂型木器清漆一样很好的展现木材的天然的纹理感,如何使深色木质材料不变色,不产生乳白色浑浊不透明感。这里也做了几种乳液的对比数据。(见图3)

注:1 为丙烯酸-聚氨酯;2 为丙烯酸;3 为聚氨酯
综上所述, 我们可以看到这几种乳液综合性能指数具体表现状况。(见表4)
表4 综合性能指数(5-最好0-最差)

3 结语
由以上实验结果,我们不难看出,丙烯酸-聚氨酯体系的乳液在性价比上是比较均衡的一种水性木器漆乳液,丙烯酸乳液虽然价格上有优势,可是性能欠缺较多,而聚氨酯乳液在性能上相对表现也比较好, 但是其价格是非常昂贵的,因此,想要做好水性木器漆,想要进入溶剂型木器漆一枝独秀的市场,主要原材料乳液的选择还是至关重要的,当然,合适的才是最好的,侧重点不同会得到不一样的结果。

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