1前言
由于符合環(huán)保要求，水性涂料近年來(lái)受到高度重視并取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。水性涂料的優(yōu)點(diǎn)在于有很低的有機(jī)揮發(fā)物(VOC)含量，甚至幾乎可達(dá)到零VOC的水平。室溫固化水性木器涂料作為水性涂料的重要組成部分在國(guó)內(nèi)已得到推廣?，F(xiàn)已在家庭裝飾領(lǐng)域開(kāi)始嶄露頭角。
現(xiàn)有市場(chǎng)上的室溫固化水性木器涂料多為單組分體系，通過(guò)水分揮發(fā)后形成不可水溶性的涂膜。在此過(guò)程中可以形成分子內(nèi)交聯(lián)，如水性醇酸體系和水性氧酯油體系靠空氣中的氧氣發(fā)生交聯(lián)，也可能因乳液本身含有酮羰基／酰肼類化含物，隨水分揮發(fā)發(fā)生交聯(lián)。然而這種交聯(lián)對(duì)涂膜性能的提高十分有限，與溶劑型聚氨酯，特別是溶劑型雙組分聚氨酯相比，單組分水性木器涂料尚難望其項(xiàng)背。其性能的巨大差距阻礙了水性木器涂料的推廣應(yīng)用，特別是在要求較高的場(chǎng)合，如家具制造業(yè)和工業(yè)涂料上的應(yīng)用。
制成室溫固化的雙組分水性木器涂料是顯著提高涂膜性能的一個(gè)重要途徑，由于要求室溫固化，因而更增加了配漆的難度。
以下介紹的雙組分水性木器涂料是一種新潁的雙組分水性涂料。其優(yōu)異的性能可與溶劑型涂料相媲美，但配漆及施工比一般雙組分水性涂料更加方便。
2實(shí)驗(yàn)部分
2．1主要原材料
(1)丙烯酸改性聚氯酯分散體ER-05(青島頤中實(shí)業(yè)公司)。該分散體固含量≥33％，粘度<500mPa·s。(2)JL-01交聯(lián)劑，透明無(wú)色稀液，青島頤中實(shí)業(yè)公司。(3)各種助劑，分別取自BYK公司、海川公司等。
2．2制備方法
主料按一般單組分水性木器涂料的方法制備，在ER-05水分散體中逐次分別加入流平劑、成膜助劑、消泡劑、增稠劑等，充分混勻。
在使用前將其加入JL-01固化劑混勻過(guò)濾，適當(dāng)放置后即可涂裝。
3結(jié)果與討論
3．1甲、乙組分
雙組分水性木器涂料主料ER-05型丙烯酸改性聚氨酯分散體。該分散體為核殼結(jié)構(gòu)型，固體分≥33％、粘度小，外觀乳白有半透明性，分散體分子中含有羥基和羧基。以ER-05分散體加上消泡劑、流平劑、增稠劑、表面改性劑等制成甲組分。
乙組分為JL-01交聯(lián)劑，外觀無(wú)色清液。每100份甲組分添加(1～7)份乙組分，混合均勻后仍類似甲組分，漆液外觀和粘度無(wú)顯著變化。
水性涂料多用異氰酸酯固化劑制成雙組分體系，國(guó)內(nèi)外這類固化劑種類繁多，品種各異，但是大多混合十分困難，甚至雖經(jīng)親水改性也不易迅速分散在乳液和水分散體中。而研制的雙組分水性涂料混合極易，用手輕加攪動(dòng)就可混合均勻，很適合DIY型現(xiàn)場(chǎng)加工。
3．2施工性能
3．2．1適用期
雙組分水性木器涂料與雙組分溶劑型漆一樣，配好漆后有一個(gè)適用期的問(wèn)題，20℃下漆液粘度隨時(shí)間的變化見(jiàn)圖1。
從圖1中可見(jiàn)粘度變化相當(dāng)緩慢，15d內(nèi)無(wú)很大的變化，粘度在(19．1～19．8)s，18d后粘度增至21s左右，涂刷無(wú)影響，更無(wú)分層、凝膠、增稠等異?，F(xiàn)象。繼續(xù)存放至35d，雙組分涂料的外觀和涂刷施工時(shí)仍未觀察到異?，F(xiàn)象。
在適用期上水性涂料與溶劑型涂料有著完全不同的現(xiàn)象，雙組分溶劑型涂料配漆后粘度逐漸增長(zhǎng)，超過(guò)適用期后粘度增高至完全不能施工，也不能再用溶劑稀釋。然而，在水性環(huán)氧體系曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)配漆后粘度無(wú)顯著變化，但在超過(guò)某一時(shí)間后，漆液涂裝不再能形成良好涂膜。在這種情況下配漆后的適用期不能以粘度變化來(lái)確定，而要以施工能否形成良好涂膜的時(shí)間來(lái)確定。
本水性木器漆配漆后18d涂裝仍能很好成膜，存放35d涂裝仍無(wú)異常，可見(jiàn)20℃下適用期長(zhǎng)達(dá)35d以上。這是其他類型的室溫固化雙組分水性涂料，如親水異氰酸酯或氮丙啶化合物固化的水性涂料是根本不能相比的。
3．2．2陳化
雙組分水性木器涂料配漆后宜陳化后再用，20℃下陳化2h以上。陳化時(shí)間不夠的涂膜有可能出現(xiàn)微裂紋或塵粒狀現(xiàn)象，特別是施工溫度較低時(shí)更有可能出現(xiàn)這些弊病。夏季配漆后可接使用。
3．3硬度
3．3．1硬度隨固化時(shí)間的變化
用擺桿硬度計(jì)測(cè)定的兩種配方室溫固化涂膜硬度隨時(shí)問(wèn)的變化如圖2所示。
圖2室溫下固化時(shí)間對(duì)漆膜硬度的影響
由圖2可見(jiàn)，1d之內(nèi)涂膜硬度即可達(dá)到最終硬度的70％以上，7d后硬度基本達(dá)到值。涂裝后于50℃下烘烤，涂膜硬度隨時(shí)間的變化見(jiàn)圖3。1h后硬度接近最終值，(5～7)h后硬度基本恒定。50℃下固化1h，近似于室溫(20～23)℃條件下固化1d。因此，該涂料用于工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)，在不太高的溫度下適當(dāng)加溫，可以大大縮短加工等待時(shí)間。
固化劑中的活性基團(tuán)與聚氨酯分散體中的官能團(tuán)反應(yīng)后交聯(lián)，固化劑過(guò)多并無(wú)益處。圖4表明隨著固化劑用量的增加，涂膜硬度先增加，后減少，硬度的峰值在固化劑用量為1％～3％達(dá)到。過(guò)多的固化劑起了增塑作用，涂膜硬度反而下降。
由于符合環(huán)保要求，水性涂料近年來(lái)受到高度重視并取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。水性涂料的優(yōu)點(diǎn)在于有很低的有機(jī)揮發(fā)物(VOC)含量，甚至幾乎可達(dá)到零VOC的水平。室溫固化水性木器涂料作為水性涂料的重要組成部分在國(guó)內(nèi)已得到推廣?，F(xiàn)已在家庭裝飾領(lǐng)域開(kāi)始嶄露頭角。
現(xiàn)有市場(chǎng)上的室溫固化水性木器涂料多為單組分體系，通過(guò)水分揮發(fā)后形成不可水溶性的涂膜。在此過(guò)程中可以形成分子內(nèi)交聯(lián)，如水性醇酸體系和水性氧酯油體系靠空氣中的氧氣發(fā)生交聯(lián)，也可能因乳液本身含有酮羰基／酰肼類化含物，隨水分揮發(fā)發(fā)生交聯(lián)。然而這種交聯(lián)對(duì)涂膜性能的提高十分有限，與溶劑型聚氨酯，特別是溶劑型雙組分聚氨酯相比，單組分水性木器涂料尚難望其項(xiàng)背。其性能的巨大差距阻礙了水性木器涂料的推廣應(yīng)用，特別是在要求較高的場(chǎng)合，如家具制造業(yè)和工業(yè)涂料上的應(yīng)用。
制成室溫固化的雙組分水性木器涂料是顯著提高涂膜性能的一個(gè)重要途徑，由于要求室溫固化，因而更增加了配漆的難度。
以下介紹的雙組分水性木器涂料是一種新潁的雙組分水性涂料。其優(yōu)異的性能可與溶劑型涂料相媲美，但配漆及施工比一般雙組分水性涂料更加方便。
2實(shí)驗(yàn)部分
2．1主要原材料
(1)丙烯酸改性聚氯酯分散體ER-05(青島頤中實(shí)業(yè)公司)。該分散體固含量≥33％，粘度<500mPa·s。(2)JL-01交聯(lián)劑，透明無(wú)色稀液，青島頤中實(shí)業(yè)公司。(3)各種助劑，分別取自BYK公司、海川公司等。
2．2制備方法
主料按一般單組分水性木器涂料的方法制備，在ER-05水分散體中逐次分別加入流平劑、成膜助劑、消泡劑、增稠劑等，充分混勻。
在使用前將其加入JL-01固化劑混勻過(guò)濾，適當(dāng)放置后即可涂裝。
3結(jié)果與討論
3．1甲、乙組分
雙組分水性木器涂料主料ER-05型丙烯酸改性聚氨酯分散體。該分散體為核殼結(jié)構(gòu)型，固體分≥33％、粘度小，外觀乳白有半透明性，分散體分子中含有羥基和羧基。以ER-05分散體加上消泡劑、流平劑、增稠劑、表面改性劑等制成甲組分。
乙組分為JL-01交聯(lián)劑，外觀無(wú)色清液。每100份甲組分添加(1～7)份乙組分，混合均勻后仍類似甲組分，漆液外觀和粘度無(wú)顯著變化。
水性涂料多用異氰酸酯固化劑制成雙組分體系，國(guó)內(nèi)外這類固化劑種類繁多，品種各異，但是大多混合十分困難，甚至雖經(jīng)親水改性也不易迅速分散在乳液和水分散體中。而研制的雙組分水性涂料混合極易，用手輕加攪動(dòng)就可混合均勻，很適合DIY型現(xiàn)場(chǎng)加工。
3．2施工性能
3．2．1適用期
雙組分水性木器涂料與雙組分溶劑型漆一樣，配好漆后有一個(gè)適用期的問(wèn)題，20℃下漆液粘度隨時(shí)間的變化見(jiàn)圖1。
從圖1中可見(jiàn)粘度變化相當(dāng)緩慢，15d內(nèi)無(wú)很大的變化，粘度在(19．1～19．8)s，18d后粘度增至21s左右，涂刷無(wú)影響，更無(wú)分層、凝膠、增稠等異?，F(xiàn)象。繼續(xù)存放至35d，雙組分涂料的外觀和涂刷施工時(shí)仍未觀察到異?，F(xiàn)象。
在適用期上水性涂料與溶劑型涂料有著完全不同的現(xiàn)象，雙組分溶劑型涂料配漆后粘度逐漸增長(zhǎng)，超過(guò)適用期后粘度增高至完全不能施工，也不能再用溶劑稀釋。然而，在水性環(huán)氧體系曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)配漆后粘度無(wú)顯著變化，但在超過(guò)某一時(shí)間后，漆液涂裝不再能形成良好涂膜。在這種情況下配漆后的適用期不能以粘度變化來(lái)確定，而要以施工能否形成良好涂膜的時(shí)間來(lái)確定。
本水性木器漆配漆后18d涂裝仍能很好成膜，存放35d涂裝仍無(wú)異常，可見(jiàn)20℃下適用期長(zhǎng)達(dá)35d以上。這是其他類型的室溫固化雙組分水性涂料，如親水異氰酸酯或氮丙啶化合物固化的水性涂料是根本不能相比的。
3．2．2陳化
雙組分水性木器涂料配漆后宜陳化后再用，20℃下陳化2h以上。陳化時(shí)間不夠的涂膜有可能出現(xiàn)微裂紋或塵粒狀現(xiàn)象，特別是施工溫度較低時(shí)更有可能出現(xiàn)這些弊病。夏季配漆后可接使用。
3．3硬度
3．3．1硬度隨固化時(shí)間的變化
用擺桿硬度計(jì)測(cè)定的兩種配方室溫固化涂膜硬度隨時(shí)問(wèn)的變化如圖2所示。
圖2室溫下固化時(shí)間對(duì)漆膜硬度的影響
由圖2可見(jiàn)，1d之內(nèi)涂膜硬度即可達(dá)到最終硬度的70％以上，7d后硬度基本達(dá)到值。涂裝后于50℃下烘烤，涂膜硬度隨時(shí)間的變化見(jiàn)圖3。1h后硬度接近最終值，(5～7)h后硬度基本恒定。50℃下固化1h，近似于室溫(20～23)℃條件下固化1d。因此，該涂料用于工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)，在不太高的溫度下適當(dāng)加溫，可以大大縮短加工等待時(shí)間。
固化劑中的活性基團(tuán)與聚氨酯分散體中的官能團(tuán)反應(yīng)后交聯(lián)，固化劑過(guò)多并無(wú)益處。圖4表明隨著固化劑用量的增加，涂膜硬度先增加，后減少，硬度的峰值在固化劑用量為1％～3％達(dá)到。過(guò)多的固化劑起了增塑作用，涂膜硬度反而下降。