汤 诚1，王念贵2，华成明1
(1.武汉仕全兴装饰涂料有限公司，武汉 430040； 2.湖北大学化学与化工学院，武汉 430062)
摘要：以甲基丙烯酸甲酯(MMA),丙烯酸丁酯(BA),苯乙烯(St),甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA),丙烯酸羟丙酯(HPA),功能单体(C10),丙烯酸(AA)采用半连续溶液聚合工艺,并通过二甲基乙醇胺(DMAE)中和,合成了一种具有特殊核壳结构的可自消光的水性羟基丙烯酸二级分散体,配合水性异氰酸酯哑光固化剂,制备出了水性双组分自消光木器涂料,研究发现,核,壳树脂Tg差值50℃消光效果良好,综合性能优异.
关键词：水性 双组分 自消光 哑光固化剂
0 前 言
在严峻的大气污染防治形势面前，北京规定2017年后，家具制造行业将全面禁止使用溶剂型涂料喷涂；由深圳市家具行业协会主导的“深圳标准”自2017年5月1日起将全面禁止使用溶剂型涂料和溶剂型固化剂在深圳地区使用。
环保风暴袭来，水性化、环境友好化指明行业发展走向。随着国内外多个法律、法规的逐步生效，对行业的管理日趋严格，大大限制了传统溶剂型涂料的生产和产品的使用。而水性涂料、环境友好型涂料标准的逐步出台，预示着新的机遇与挑战。水性涂料不可逆转的发展趋势，将是涂料企业未来的发展方向之一。高品质水性哑光木器涂料更是家具行业的一个重点方向，涂膜消光后给人良好的质感和舒适的感觉，很受人们青睐。目前市场上主要以外添加消光剂达到消光效果，容易出现分散不均匀导致清漆透明度不高，同时消光粉的加入会导致涂膜耐介质性能明显下降。本文拟合成一种可自消光的水性羟基丙烯酸分散体，并搭配哑光固化剂，配制水性双组分自消光木器涂料，从分子结构上到达消光效果。
1 实验部分
1.1 实验原料(见表1)
1.2 自消光丙烯酸二级分散体的制备
在装有搅拌器、滴液漏斗、冷凝管和温度计的四口烧瓶中，加入一定量的溶剂，开动搅拌升温到所需温度。将一部分单体、引发剂和链转移剂混合均匀，保持反应温度，滴加时间约4 h，保温反应1 h，得到疏水的核层树脂。将另一部分单体和AA混合均匀，用时3 h滴加到上述核树脂中，保温1 h，得到亲水的壳层树脂。降温至75 ℃，加中和剂DMAE搅拌30 min后，加水高速分散60 min，降温、过滤、出料，即得核壳结构的自消光丙烯酸二级分散体(2036)。具体技术指标见表2。
1.3 木器白漆/清漆的制备
将水性自消光丙烯酸二级分散体2036与水性异氰酸酯固化剂S-105(哑光固化剂，武汉仕全兴，100%固含量，—NCO含量22%)，按n(—NCO)/n(—OH)＝1.4制备木器用白漆、清漆，喷涂于木器样板上，室温养护7 d测试性能。
2 性能测试
2.1 粒径测试
采用马尔文激光粒度仪MS2000对2036分散体测试，结果如图1所示。
结果显示：分散体平均粒径171 nm，分布也很窄，所以在宏观上表现出泛蓝光的外观和优良的贮存稳定性。
2.2 凝胶渗透色谱(GPC)
对分散体进行凝胶渗透色谱测试，从图2可以看出合成的丙烯酸二级分散体数均分子量15 669，重均分子量32 201，分散度为2.055，较大的分子量和较窄的分散度，会使树脂表现出良好的机械性能和优异的耐性。
2.3 玻璃化转变温度对消光性能的影响
实验设计合成了不同核壳结构的丙烯酸树脂，这样核树脂会有一个Tg温度，壳树脂会有一个不同的Tg温度，实验发现，当两者Tg差值大于50 ℃时，配合哑光固化剂S-105会有很好的自消光效果。如图3所示，60°光泽会到20%以内，完全可以达到外加消光粉的效果。分析认为，正是因为两者较大的Tg差值，核、壳树脂与固化剂相容性有较大区别，再加上哑光固化剂本身的特殊结构，从而产生良好的自消光性能。
2.4 不同外加消光剂涂料与自消光涂料性能对比
采用市售二氧化硅消光剂，配套武汉仕全兴高光羟基丙烯酸二级分散体1036树脂和水性异氰酸酯固化剂S-101，配制成哑光双组分木器涂料，对比自消光丙烯酸二级分散体和哑光固化剂S-105配制的哑光双组分涂料，在得到同样光泽度20%的消光效果的情况下测试其机械性能和耐性指标(制板后晾置1 d，70 ℃干燥4 h检测)，如表3所示。
对比结果显示：外加消光剂贮存稳定性会稍差些，耐水耐醇性也稍差些，透明度一般。主要是添加的消光剂，在水性分散体这种非均相体系中容易出现分散不均匀，无机颗粒的加入导致涂膜致密度不够，耐性下降。影响涂膜透明度一般主要原因是二氧化硅与树脂对光的折射率不一致，消光剂用量过大时会出现发白、发雾的现象。而通过树脂自身结构消光则不存在以上问题，特别是在透明度上，成膜后均一的树脂涂层对光表现出一致性，使其哑光且有良好的透明度。另外，实验还对比两种树脂不加消光剂分别和两种固化剂复配的涂膜光泽度，如表4所示。
2.5 水性双组分自消光木器涂料配方与性能
将合成的自消光丙烯酸二级分散体2036与水性哑光固化剂S-105配成白漆和清漆的参考配方如表5所示，制板后按照GB/T 23999—2009的测试项目测试性能，结果如表6所示。
3 结 语
采用半连续法溶液聚合工艺合成了一种可自消光的丙烯酸二级分散体，该分散体树脂是一种特殊的核壳结构，核壳树脂两者Tg差值到达50 ℃以上时具有良好的自消光性能，同时配合哑光固化剂可制备出性能优异的双组分木器消光涂料，对比传统的外加消光剂涂料，具有更优的机械性能，更好的耐性，更佳的透明度和稳定性，且操作便捷成本占优。
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