王柳生，Gabriele Pecce，黎呈锋，郑建鹏，练世斌(广东立邦长润发科技材料有限公司，广东惠州)
摘要：介绍了高固体分、高黏度水性开放木器涂料的配方体系中水性树脂及各种助剂的选择构思以及配制开放效果好、防流挂性能好、耐水性好的水性木器涂料。
关键词：水性木器涂料 高固体分 高黏度 开放效果
0 前 言
近几年来随着国家环保政策的一步步推进，人们自身绿色理念的加强，水性木器涂料的需求在木器涂料领域正成倍增长，全国家具厂正在刮起“水性化”的热潮。这就要求水性木器涂料有足够的宽容性和特点应对家具厂的各种需求。本文主要针对深导管类贴皮或实木基材来探讨一种高固体分、高黏度水性开放底漆的配方体系的设计构思。
1 配方设计原理
溶剂型体系特别是传统聚氨酯涂料有着很好的润湿性，做美式开放效果有很好的入孔性，而水性涂料由于配方中大部分是由水组成，水的表面张力为72mN/m，因此水性涂料相比聚氨酯涂料更难润湿导管。水性涂料的难润湿性又给配方设计者增加了很大的难度，特别是高固体分、高黏度的水性涂料，想要有更好的润湿入孔性，达到很好的开口效果简直是自相矛盾的事。那么既要达到高固体分、高黏度的涂料参数，又要满足良好的润湿性能，就要把配方调整到一个理想的平衡点。下面从几个方面来阐述如何达到这个平衡点。
1.1 水性树脂的选择
水性树脂是水性涂料配方中的主体部分，可以说主体树脂决定配方的主体性能。树脂的润湿性、耐水性差，再如何调整配方都不能改变其本质的物理性能，因此选择好的树脂是成功第一步。
水性树脂包括水性丙烯酸树脂、水性丙烯酸聚氨酯树脂、水性聚氨酯树脂等，通常水性丙烯酸树脂和水性丙烯酸聚氨酯树脂有着良好的耐水性、高硬度、高固体分，而水性聚氨酯树脂则有着良好的润湿性、透明度等。
树脂的选择主要基于润湿性、耐水性、透明度等几方面来考虑，表1中笔者挑选了市面上比较好的几大类型树脂来对比。
由表1可以看出，水性丙烯酸树脂和水性丙烯酸聚氨酯树脂乳液粒径相对较大，润湿性和透明度都要弱些，但水性聚氨酯树脂价格相对较贵，固体分也较低。水性丙烯酸树脂也有不同类型，表1中C类要比A、B性能要好，通常乳液外观偏清透型的要比乳白相的润湿性和透明度好，这是由于其乳液粒径比较小且均一。为了达到更好的润湿性、透明性、耐水性，可以将水性丙烯酸树脂与水性聚氨酯树脂复配，达到1＋1＞2的效果。
1.2 流变助剂的选择
对于要求立面涂装的开放体系，流变助剂无疑起了至关重要的作用，特别是在高黏度、高固体分的水性配方中。在确定主体树脂之后首先选择的应当是流变助剂。选择好的流变助剂有利于达到流平与流挂的平衡；有利于获得更好的雾化效果和高剪黏度以达到最佳的入孔性；有利于体系更好地脱泡，增加透明度等。
水性木器涂料配方中常用的流变助剂种类主要有缔合型聚氨酯类、碱溶胀丙烯酸类、气相二氧化硅类、锂蒙脱石、硅酸盐类、聚酰胺蜡类等。笔者针对常用的几种类型的流变助剂进行比对，如表2所示。
由表2可以看出，综合性能最好的是缔合型聚氨酯类型，也是当前使用最广泛的流变助剂。气相二氧化硅类防流挂效果好，流平相对较差，且分散细度难达到要求；硅酸盐类需制成半成品浆，半成品稳定性不好，添加到配方中较稳泡，给体系消泡带来挑战；聚酰胺蜡类添加量稍大易成果冻状，且受温度影响大，超过50 ℃完全不起作用。笔者认为在设计配方时可灵活搭配高低剪切增稠剂用量，达到最好的流挂、流平平衡；在防流挂要求的条件下可搭配少量硅酸盐类或者聚酰胺蜡类型的助剂，以达到更好的防流挂效果。
1.3 成膜助剂的选择
水性木器涂料中常用的成膜助剂有DPM、PM、PnB、DPnB、BCS、DB、Texanol-12等。好的成膜性应具有安全环保、添加量少、干燥快以及最有效地降低水性树脂的最低成膜温度等条件[2]。成膜助剂的选择基于以下原则：首先，满足成膜需求，即保证涂料在不同环境下均能良好地成膜；其次，满足客户施工条件需求，即依据现场客户所使用喷涂方式来调节涂料的出枪性；再者，满足客户打磨与打包时间的需求，即要求涂料的实干时间能达到客户要求；最后，能否满足国家标准和行业标准，即VOC含量是否符合国标，有无有毒害挥发气体，气味能否接受等。高固体分、高黏度水性涂料在进行成膜助剂筛选时要注意快干与慢干溶剂的搭配，可挑选能提高润湿性的溶剂，在实际配方中我们甚至要尝试多种溶剂复配调节表干与实干的平衡。表干太快无法润湿和流平，太慢则会易流挂；同时又要保证实干要快，溶剂脱除要干净。
1.4 润湿剂的选择
选择合适的润湿剂对高固体分、高黏度水性涂料尤为重要，合适的润湿剂能在一定的程度上极大地改善涂膜的润湿性能。市面上常见的润湿剂有硅氧烷双生结构型(TEGO Twin 4100)、氟改性有机硅(FS61)、聚醚改性硅氧烷(BYK-346)等。
挑选润湿剂须在确认主体树脂后进行。因为每种润湿剂对不同树脂所表现出来的润湿性能不尽相同，所以需要一个个去测试，挑选出最合适的一个甚至两三个搭配使用。评估润湿性的同时不可忽略的两个关键因素是相溶性、稳泡性。
1.5 消泡剂的选择
在高黏度体系中，给消泡剂的选择带来更大的挑战，黏度越高，泡越难从涂料中脱出，所以在配方设计中往往要达到强消泡性，即要有脱泡型、破泡型、抑泡型的等多种配合。上述所说到合理的流变助剂有助于脱泡，因此应该在确认流变体系之后选择适合主体树脂的消泡剂体系。
市面上常见的脱泡剂如TEGO Airex 902W等，破泡剂如BYK-024等，消微泡剂如BYK-022等。选择消泡剂时首先要重点评估消泡剂的相溶性，即不能给涂料带来大的涂膜弊病，如缩孔等；其次要评估消泡剂的长效性，即消泡剂的持久性，通常涂料热储后喷板进行评估；再者要评估对透明度的影响，相溶性差的消泡剂不仅会带来缩孔，还可能会影响透明度，同时消微泡能力不够也会直接影响透明度；最后要评估的是对涂膜流平的影响，通常相溶性差的消泡剂往往会带来橘皮现象。
1.6 打磨助剂的选择
打磨助剂通常选择硬脂酸锌、硬脂酸锌浆、硬脂酸钙、硬脂酸钙浆等，有时甚至可以加入少量滑石粉。选择打磨助剂主要先看打磨性，然后看是否影响耐水性，再看是否影响透明度，最后看是否稳泡。根据这个思路去评估打磨助剂可以方便快捷地找到合适的产品。
2 高固体分高黏度水性开放清漆实施案例与结果讨论
2.1 配方实例
表3是高固体分、高黏度水性开放透明底漆配方实例，其具有很好的入孔性、防流挂性等。
表4为高固体分、高黏度水性开放透明面漆配方实例，具有防流挂好、手感佳、流平好、耐水佳等优异性能。
2.2 样漆工艺流程(见表5)
2.3 开放效果图示
以不同的底漆和面漆组合搭配进行开放效果比较。A、B、C、D 4种方案开放效果如图1所示。
2.4 结论分析
表6为A、B、C、D方案物理性能比较。
依据图2与表6结果显示，配方中加入聚氨酯可以有效地提高体系的润湿性能，并可以改善耐水性；高固体分、高黏度的施工方式如上所述是用高压混气喷枪或者普通压力喷枪，常规W71岩田枪是无法喷出该效果，这里要明确做出说明；硅酸盐类流变助剂会明显带来罐内消泡问题，其防流挂性能不错，好处就是少量添加此类流变助剂对体系黏度无影响；在此次配方体系中聚酰胺蜡类是较好的辅助流变助剂，少量(不超过0.3%)添加可以明显提高防流挂效果且不带来黏度变化和稳泡的问题。
3 结 语
高固体分、高黏度水性开放清漆设计原理为选择润湿性好水性丙烯酸树脂并拼入少量聚氨酯为主体树脂；再筛选流挂与流平性较好的缔合型聚氨酯增稠剂，以此为主体复配少量防流挂性好的流变助剂达到最佳的平衡；最后评估润湿与消泡剂。配方设计的要点是把开罐黏度控制与施工黏度一致，尽量不加水以改变体系主体性能，并使用合理的施工方式，如高压混气喷涂等。高固体分、高黏度水性开放清漆改变了传统的研发思路，即水性开放清漆需低固体分、低黏度才能获
得良好的润湿开放性。按照此配方设计原理和施工方式可以解决目前开放清洗的涂装多次、无法立面喷涂等诸多问题。
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