二液型PU水性木器涂料的开发

0 前 言
环保涂料通常指乳液涂料,但是乳液很容易受气温、湿度等外界条件的影响,并且这些因素也会对涂料干燥性和涂膜外观产生很大影响。为了减少涂料成膜时所受到的不良影响,可以通过降低M F T(最低成膜温度)的方式解决,但是如果M F T降低,T g点亦会随之变低,从而会产生“发粘、易污染”的问题。
因此,我们把溶剂型面漆的各项物性作为目标,以环保为开发目的,研究设计了丙烯酸氨基甲酸酯交联反应的二液型水性涂料。

1 试验部分
1.1 开发新型的水分散型聚异氰酸酯
以前的水分散型聚异氰酸酯主要有2种类型:
一种是强制分散型,另一种是导入亲水基、乳化剂来增加水分散力型。但是,这2种类型由于容易与水发生副作用反应,引起起泡、交联密度降低等问题,从而造成涂膜物性不良。
新型水分散型聚异氰酸酯,在聚异氰酸酯的外侧分布有疏水层(C H M A),在疏水层的外侧覆盖亲水层,此种结构可以有效地隔离异氰酸酯与水的接触。氨基甲酸酯交联本身具有抑制异氰酸酯与水发生副作用反应的功能,所以可有效地提升涂料的物性。对比如下:

1.2 多元醇一侧含有氢氧基的乳液涂料
因为在乳液中加入了氢氧基,使其具有反应性。由于把更小的粒子进一步微粒化,使其反应性提升,另外因为导入高T g单体,其耐水性、耐候性得到提升。

1.3 分散配方的探讨
原来的乳液涂料使用界面活性剂或者水溶性树脂分散颜料,在乳液中混合,因此,如果在水中残留有易溶解于水的成分,则会造成涂料的耐水性、耐候性下降。在本产品中,由于导入了可分散的特殊水性树脂,消除了引起耐水性、耐候性下降的因素,可稳定地分散打磨性颜料。

1.4 试验配方(见表1)

1.5 试验结果
将同业水性一液型涂料、同业溶剂型一液和二液型涂料及大宝溶剂系二液型涂料作为比较对象,其比较数据如表2所示。耐候性试验结果见图1。
用途:木地板涂装;
素材:松木;
流程:把以上各种涂料以相同涂布量涂装3次(主要为木地板面漆涂装的次数)。


在作业性方面,因为是水性涂料,所以没有刺激性气味,重涂时也没有起皱的问题。另外,在同业水性涂料中,涂膜丰满度不好,原来的水性涂料须涂装4~5次。将本涂料与各种溶剂型涂料进行比较,其干燥性、目陷性及丰满度等性能均优良,由于使用了分子量较大的乳液,所以涂料的填充性非常好。并且,与原来的水性涂料相比,在耐沸水性、耐化学性及耐候性方面性能优良。

2 涂装流程
用于家具涂装时的流程如表3所示,并且除本产品外,还须具备表3中产品。

作为家具用涂装流程,把透明面漆到填充着色大致可分为表3中5个方法。现在,在中国及日本已经将样品制作完成,今后将进行广泛的推广。

3 结 语
在开发本产品过程中,能够有效地抑制原来水性涂料二液型异氰酸酯的副作用反应,并能使其充分反应,从而大大地提升了涂料的物性,其性能可等同或者超出原来的溶剂系二液型涂料。
本产品是着眼于环保性能,重点使用于木地板现场涂装而开发设计的涂料,在日本大宝化学工业株式会社先行开发,并已经取得了日本国内的F☆☆☆☆(控制甲醛的标准)认证及生态标志认证(限制VOC释放量的标准)(生态标志认证标准见附录)。今后,将把此种水性涂料技术更广泛地向中国国内的木地板、家具等涂装方面进行推广。附录 关于日本国内的生态标志认证标准必须要满足以下(1)~(3)所有的要求:
(1)涂料中的碳化氢系溶剂含量须符合以下数值:
溶剂型涂料 10 g/L以下
水性涂料
乳液涂料 1 g/L以下
其他涂料 10 g/L以下
(2)涂料中的V O C(沸点23~260 ℃的挥发性有机化合物)含量须符合以下数值:
溶剂型涂料 200 g/L以下
水性涂料
V1标准 1 g/L以下 室内装修用涂料
V2标准 10 g/L以下
V3标准 50 g/L以下 其他涂料
(3)其他
不添加被限制使用的化学物质,甲醛的释放量为5 μ g/h/m2以下,并且不使用卤素、氟利昂(Freon)等化合物。
由于本产品所使用的原料中不含有以上规定的物质,详细内容省略。
本产品已于2006年9月取得日本国内生态标志认证。在日本,作为水性二液型涂料取得生态标志认证的产品中,尚属首次。

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