罗宏运，李璠，杨远，周通通(河北晨阳工贸集团有限公司，河北保定 072550)
摘要：高羟值丙烯酸乳液复配中羟值丙烯酸乳液,搭配羟基聚氨酯达到更宽泛的施工性能,合适的n(-NCO):n(-OH)施工比例得到更佳的雾化性能,不同沸点的成膜助剂搭配得到更佳的挥发梯度,鲜映度及开放时间.
关键词：水性 木器 双组分 高光
0 前 言
随着人们对环保、安全、健康要求的提高，国家及各地方环保法律法规的出台，水性木器涂料也越来越受到社会的重视，因其环境友好、安全、健康被人们所接受，市场前景良好。但也有一些细分领域的特殊功能性水性木器涂料难以很好地应用推广。双组分高光涂料在光泽度、清晰度、硬度及施工宽泛性方面一直以来都是研发的难点。
本实验所制备的水性双组分高光涂料，以水性双组分白面高光涂料为例，是用水性羟基丙烯酸乳液和水性羟基聚氨酯多元醇为主成膜物质，以HDI型水分散性异氰酸酯为固化剂，以不同沸点的成膜助剂调整到合适的挥发速度及开放时间，合适的消泡及润湿平衡，获得在常温环境下施工宽泛、性能优异的涂层。
1 实验部分
1.1 实验原料
乳液：高羟基水性羟基丙烯酸乳液A，万华；中羟基水性羟基丙烯酸乳液B，帝斯曼；水性羟基聚氨酯乳液C，科思创。
固化剂：HDI型水分散性异氰酸酯A，科思创；HDI型水分散性异氰酸酯B，迪爱生。
成膜助剂：二丙二醇二甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚，陶氏。
助剂：消泡剂、润湿剂、分散剂，迪高。
颜填料：钛白粉，科慕。
1.2 实验仪器设备(见表1)
1.3 基础配方及实验过程(见表2～表5)
1.4 性能检测(见表6)
2 结果分析与讨论
2.1 羟值乳液筛选与搭配
双组分高光产品乳液的选择以高羟基丙烯酸乳液为首要。高羟基丙烯酸乳液最终的高交联密度，可达到光泽及物化性能的要求。而中羟基丙烯酸乳液相对更好的开放时间、更高的无泡膜厚可大大提高产品施工的宽泛性。加入适量的羟基聚氨酯乳液可以提升因中羟基丙烯酸乳液的交联密度不高而造成的硬度、抗划伤、抗黏连、丰满度、耐化学品性能上的不足，从而达到体系上总体的均衡。表7为乳液A、B、C的性能参数。
2.2 固化剂的筛选
选用高—NCO含量的HDI型水分散性异氰酸酯为主，同时也可搭配少许—NCO含量较低的IPDI的异氰酸酯固化剂以提升开放时间及硬度。以科思创的XP2655为例，表8是通过不同的n(—NCO)∶n(—OH)施工比例对比涂膜各项性能差异。
由表8可看出当n(—NCO)∶n(—OH)施工比例为1.2∶1时，其光泽、硬度、耐水均不佳；而当n(—NCO)∶n(—OH)施工比例为2.5∶1时，涂膜出现痱子现象且活化期远不及其他3组。
由于—NCO在水性体系中会与水有不同程度的反应，并生成副产物。其中二氧化碳的生成多少直接影响活化期体系黏度的变化，以及涂膜外观是否平整、光滑，涂膜内是否足够致密。
实际上—NCO最终能与乳液中—OH反应的量远低于添加量。因此合适的n(—NCO)∶n(—OH)施工比例既要保证足够的交联密度以达到最终涂膜物化性能，又要考虑不能严重过量而造成表面缺陷。就以上实验而言，当n(—NCO)∶n(—OH)在1.5～2时，涂膜的综合性能及外观为最佳状态。
2.3 成膜助剂的搭配
水性双组分体系中，因固化剂对乳液的成膜有很大的促进作用，成膜助剂的添加在降低乳液成膜温度的同时，更多是为体系平衡到更合适的开放时间，解决涂膜外观上的痱子、暗泡、流平等问题。不同沸点的成膜助剂由于挥发速率不同，会在涂装后不同时间相继挥发或残留。对光泽影响在于不同角度光泽上的差异。差异大发蒙产生雾影，差异小则鲜映性好。表9就3种成膜助剂不同比例搭配比对20°、60°、80°光泽差异。表9为主漆体系内3种成膜助剂不同比例搭配6组实验，以低沸点成膜助剂为主、高沸点成膜助剂为辅，3个角度光泽差异相对较小，清晰度、鲜映度明显优于以高沸点成膜助剂为主、低沸点成膜助剂为辅的涂膜。
2.4 表面活性剂的选择
2.4.1 不同类型润湿剂在相同体系中对涂膜影响(见表10)
由表10可看出，炔二醇类型的润湿剂在体系中涂膜效果最佳，氟碳类和传统有机硅改性硅氧烷均有明显暗泡现象。
2.4.2 不同类型消泡剂在相同体系中对涂膜影响(见表11)
由表11可看出，炔二醇类型的消泡剂在体系中涂膜流平性、光泽度最佳，乳化型聚醚改性硅氧烷和乳化型聚醚改性硅氧烷型消泡剂随体系的相容性变化，相容性越差消泡能力强，润湿流平越差，光泽及透明度越差，产生雾影。
水性双组分高光体系中表面活性剂的选择注重润湿流平剂与消泡剂的平衡，考虑乳液和颜填料的自身特点，最终达到体系平衡。润湿剂以不稳泡为前提，消泡剂以相容性好易添加为前提，同时注重后期贮存稳定性。炔二醇系列的润湿剂、消泡剂会更适用于水性双组分高光体系(如空气化工的104E等)，润湿和消泡能力的不足可通过加大用量来解决。色漆的色浆研磨中也可用相对偏消泡的炔二醇，起到消泡作用的同时也有利于对颜填料的润湿，从而近一步减少分散剂用量。
2.5 底漆与高光面漆的搭配
双组分高光面漆对于其底漆的要求相对于其他双组分亚光面漆更高，若底漆与面漆的搭配不合理，易出现如塌陷、失光、针眼、咬底现象。底漆配方设计要充分考虑到其硬度、交联密度、平整度、孔吸率和颜基比。
涂膜镜面效果如图1所示，涂膜缺陷效果如图2所示。
3 结 语
经过研究，可以从以下方面进行筛选、控制，实现水性双组分高光木器涂料的制备。
(1)选用高羟值丙烯酸乳液复配中羟值丙烯酸乳液加入适量的羟基聚氨酯乳液，达到更宽泛的施工性。
(2)选择合适的n(—NCO)∶ n(—OH)施工比例，保证足够的交联密度以达到最终涂膜物化性能，考虑不能严重过量而造成表面缺陷。
(3)选择不同沸点的成膜助剂搭配达到更佳的挥发梯度、开放时间以及鲜映度。
(4)选择不稳泡、易添加的表面控制剂。解决暗泡、缩孔等表面缺陷，注重体系内的总体平衡。
文章发表于《中国涂料》2019年
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