用丙烯酸聚氨酯分散体ER – 05 研制的水性木器涂料

近年来, 我国不断出台了一些环保法规来限制室内装饰装修材料中有害物质的排放, 因此, 在许多场合溶剂型漆在家庭装修上受到了限制, 水性木器涂料在这种形势下得以长足发展。水性涂料因以水代替溶剂, 大大降低了VOC 的排放, 从而逐渐受到广大消费者的青睐。从环境、生态、人类自身健康着眼水性涂料的未来, 无疑是涂料发展的方向之一。本文讨论了该涂料主要原料的选择、配方和性能测试结果。

1  实验部分
1.1  原材料及规格
水性木器涂料用原材料及规格见表1 。
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1.2  生产工艺
先用AMP – 95 将ER – 05 乳液的pH 值调至8~9 , 然后加入成膜助剂、润湿流平剂、消泡剂进行分散混合(1~1.5) h , 用增稠剂调节粘度至合适的施工粘度, 检测性能指标并刷板确认合格后过滤, 包装。

2  结果与讨论
2.1  成膜助剂的选择
乳液只有在外界环境温度高于其最低成膜温度(MMFT) 时才能形成一张完整、连续的涂膜。但是如果成膜助剂选用不当就会造成成膜困难、涂膜失光, 更有甚者会影响到后期的储存稳定性。试验中先将成膜助剂用ER – 05 乳液配成2 %、2.5 %、3 %、3.5 %质量分数的混合液, 并在2 ℃的冰箱中放置3h 后刷板, 观察ER – 05 涂料的成膜情况,其结果如表2 所示。可见成膜助剂用量在3 %以上时低温成膜性能良好。
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然后, 选定成膜助剂用量为3 %的试样作50 ℃热储存稳定性试验, 并观察试样的粘度变化情况见表3 。从中发现两种成膜助剂对涂料液热稳定性的影响完全不同: 加入醇酯- 12 后对ER – 05 涂料的稳定性有较大的影响, 热储存期只有半个月左右。但二乙二醇乙醚可提高涂料液的热稳定性,50 ℃时存放1 年也不会凝胶。因此, 经过试验选用二乙二醇乙醚作为成膜助剂。
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2.2  润湿流平剂的选择
润湿流平剂对涂膜的外观、光泽和消泡效果都有很大的影响。如果润湿流平剂选用的不合适, 涂膜则会出现刷痕重、桔皮、缩孔和有难以消除的气泡等缺陷, 严重地影响涂膜质量, 从而给产品带来负面影响。试验中使用的润湿流平剂有: BYK -346 、W – 77 和450 三种, 试验情况如表4 所示。
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由表4 结果可以看出流平剂450 较为合适, 效果最好。

2.3  消泡剂的选择
消泡剂是一种低表面张力的物质。因此, 当消泡剂的品种和用量使用不当时会产生缩孔、针眼、起泡不消等缺陷, 并且如果消泡剂和乳液搭配不当, 在以后的储存过程中消泡剂的消泡效率会下降, 从而影响产品质量的稳定性。试验所用消泡剂品种有: BYK- 037、808、024、D – 1293、SA – 3、825和822。试验情况如表5 所示。
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从以上消泡情况可以看出, 消泡剂808 和822的消泡效果好, 二者的加入范围都较宽, 很适合ER – 05 体系。但808 的加入量较822 少得多, 故从经济角度考虑选用808 为消泡剂。
2.4  增稠剂的选择
增稠剂不仅在施工时可控制涂膜的流变性能,同时又可使体系增稠, 增加涂膜在立面上的抗流挂性能, 所以选增稠剂要兼顾高、中、低各种剪切速率下的流变性能。经过试验选用RM – 2020 和SN- 612 为体系增稠剂, 并根据施工要求控制体系粘度(涂- 4 杯) , (20~50) s 为好。

3  水性木器涂料配方的确定及涂膜性能检测
3.1  配方的确定
经过上述条件试验, 最终确定了ER – 05 乳液的水性木器涂料基本配方见表6 。添加适当的消光粉可制成哑光漆。
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3.2  性能检测
根据表6 配方, 按照涂料生产工艺配漆, 制板检测涂膜性能如表7 所示。
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从表7 结果可以看到, 以ER – 05 乳液生产的涂料综合性能较好, 除一般性能外, 水浸不泛白,吸水率较低, 对溶剂有一定的耐受性, 耐污渍性较好、冻融稳定性好等, 完全可以满足一般木器装修涂料的要求。其中良好的耐水性和低吸水率使得施工和使用中涂膜不会出现泛白现象, 优异的冻融稳定性保证了冬季运输和贮存的安全, 这些水性木器涂料经常碰到的重要问题得到了很好的解决。根据基本配方可制成清漆、哑光漆和各种色漆。

4  结 论
(1) 成膜助剂的种类对乳液的稳定性有较大的影响, 用量对成膜性有很大影响。对ER – 05 乳液体系, 成膜助剂应选用二乙二醇乙醚, 其用量应在3 %以上。所选用的各种助剂对配方进行了优化。
(2) 以水性丙烯酸改性聚氨酯分散体ER – 05为基料, 并配以合适的助剂制备而成的水性木器涂料综合性能优良。在基本配方的基础上可制成清漆和不同光泽的哑光漆, 也可制成各种色漆。
(3) 该水性木器涂料主要适用于家庭装修, 现已投放市场, 具有很好的市场前景和经济效益。 

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