低温烘烤酸固化氨基醇酸木器底漆的制备

低温烘烤酸固化氨基醇酸木器底漆的制备

□ 王 强,罗先平,刘宝山,刘 慧
(北京展辰化工有限公司,北京 101105)

0 前 言
现代木器涂料主要有聚氨酯涂料、硝基涂料、酸固化涂料、光固化涂料、不饱和聚酯涂料和水性涂料等六大类,在世界各地由于经济、文化、气候的不同有不同的发展。在我国,酸固化涂料在20世纪90年代初比较流行,现在主要用于出口家具,低温烘烤酸固化氨基醇酸树脂木器涂料以脲醛树脂作为交联剂,通过脲醛树脂的自交联以及与醇酸树脂的反应从而得到了硬度、柔韧性、保光保色性等都较好的涂膜。本文从各个角度测试了影响底漆性能的因素。

1 试验部分
1.1 试验参考配方(见表1)
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1.2 试验用原材料的选择
1.2.1 氨基树脂的选择
脲醛树脂是三大氨基树脂中的一种,它具有很好的柔韧性和附着力[1],是低温酸固化最常用的氨基树脂。本次试验采用的脲醛树脂所做试验的结果见表2。
从表2试验结果中可以看出,树脂3的综合性能良好。
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1.2.2 氨基树脂与蓖麻油改性短油度醇酸树脂的配比
为了得到理想的涂膜,试验了在40 ℃条件下氨基树脂与醇酸树脂的配比。试验结果表明,氨基与醇酸树脂固含量比为50/50时,涂膜的综合性能最佳,见表3。
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1.2.3 醇酸树脂的选择和搭配
采用单一的蓖麻油改性短油度醇酸树脂,其柔韧性与打磨性不能很好地进行互补,本试验采用蓖麻油改性醇酸树脂与豆油改性醇酸树脂进行搭配。在40 ℃条件下测定了涂膜的干燥时间、打磨性。试验结果表明蓖麻油改性醇酸树脂与豆油改性醇酸树脂的配比为5∶25最为理想,见表4。
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由表4可见,蓖麻油改性醇酸树脂能够赋予涂膜良好的柔韧性,但是用量过多会影响涂膜的打磨性,而大豆油改性醇酸树脂能够提供良好的干性和打磨性,同样也不能用量过多,否则影响涂膜的柔韧性。
1.2.4 打磨剂的选择
在底漆中都要选择一些粉体来提高涂膜的打磨性,本试验采用硬脂酸锌粉和蜡粉进行搭配,测试其用量对性能的影响。试验结果见表5。
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从表5可以看出,在加入打磨蜡粉后打磨性明显提高,主要体现在出粉较多。但由于打磨蜡价格比较高,在保证打磨性的前提下适当减少蜡的用量。

2 结果与讨论
2.1 酸催化剂的选择、用量对涂膜性能的影响
在氨基树脂涂料的固化过程中,通常采用强酸性催化剂进行催化固化。潜催化剂包括各种胺封闭的磺酸催化剂。在使用潜催化剂时,首先应发生解封反应(温度高于80 ℃),以产生活性酸催化剂,所以低温固化氨基树脂涂料不能采用胺封闭型的催化剂,而可采用硫酸、盐酸、磷酸和对甲苯磺酸等强酸[2],硫酸、盐酸活性很高,添加不当很容易发生胶化现象,在一
般的情况下都采用对甲苯磺酸。表6是在涂料中添加20%对甲苯磺酸溶液的比例对涂膜的影响。
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2.2 烘烤温度对涂膜性能的影响
在氨基醇酸涂料中有许多的活性基团,醇酸树脂中含有羟基、羧基, 氨基树脂中有亚甲基(-C H2-)、二亚甲基醚(-C H2O C H2-)、烷氧基甲基(=N-C H2O R)、羟甲基(=N-C H2O H)和亚氨基(=N H)[2],在酸的催化作用下,氨基树脂的活性基团既和醇酸树脂的活性基团反应,同时也发生自聚反应,各种反应非常复杂,在不同的温度下,各个反应不一样,形成的涂膜效果也不一样,表7是不同烘烤温度下形成的涂膜效果。
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在55 ℃以上烘烤,由于木材的含水率问题,有时会有一点形变, 4 0 ℃以下打磨时间较长,硬度上升慢,咬筋的情况容易出现,在大规模的流水线上不宜实施,因此最好把烘烤的温度控制在4 0~55 ℃。
2.3 溶剂对涂膜性能的影响
氨基醇酸涂料的部分反应原理[2]:
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根据上述反应可以看出干燥过程中会有较多的水生成,因此在慢干溶剂方面要加适当的和水可互溶的溶剂,才能保证涂膜不会发白以及较快地干燥,经过试验在湿度大的情况下(接近80%),在涂料中添加3%丙二醇乙醚涂膜也不会发白。在其他方面还要注意溶剂强弱和快慢的搭配。
2.4 助剂的选择
由于此种体系极性较高,消泡方面只需选用消泡能力较弱的就行,在防沉方面也得选用适合极性体系的防沉剂,否则打磨剂会出现硬沉淀。
2.5 影响底漆抗咬筋的方面
在一般的反应型固化的木器涂料中,酸固化涂料和聚氨酯涂料容易出现咬筋现象,这主要是反应形成的涂膜的交联密度不高以及形成的分子量不够大,容易被溶剂所溶胀,要减轻此种现象要从几方面着手:第一树脂要选高活性的,第二提高烘烤的温度,第三适当增加固化剂的用量,第四适当调低面漆体系的溶剂溶解能力。

3 结 语
丁醇醚化脲醛树脂与蓖麻油和大豆油改性短油度醇酸树脂在酸性催化剂作用下室温交联形成的涂膜打磨性好,抗咬筋效果良好,外观丰满,填充性好,抗流挂性能好,通常作为木器家具的底漆,可刷涂和喷涂,并且该木器涂料的生产工艺简单,生产周期较短,成本较低。但是在制造时,也需要注意控制各个组分的用量,以使涂膜的性能和外观达到最佳。 

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