林进辉，李 進，江宛芸
(东莞大宝化工制品有限公司，广东东莞 523820)
摘要：介绍了关于水性木器双组分透明开放清漆的研发背景和具有优异的入孔性能的水性双组分木器涂料配方设计思路，重点探讨了水性羟丙乳液的选择、固化剂的搭配、润湿剂及流变助剂的选择对其开放效果及其他物理化学性能的影响，确定了最优实验参数，开发出了具有优异开放效果的水性双组分透明清漆。
关键词：双组分；水性木器涂料；入孔性；配方设计
0 前 言
近年来，随着国家环保法律法规的管控日趋严格，公众对环境的关注度也越来越高，传统型的溶剂型涂料因挥发性有机化合物(VOC)的大量排放，其应用越来越受到限制，随之水性涂料引起了涂料及其产业链从业者广泛的研究兴趣。近几年，越来越多的涂料生产厂和家具厂开始大力推行水性涂料以取代传统的溶剂型涂料。水性木器涂料从而迎来了黄金发展期，但水性木器涂料仍存在诸多缺陷，如入孔性差、耐水性差、耐溶剂差、干燥慢等缺点，限制了水性木器涂料的广泛应用。
用于水性木器的单组分涂料的应用因其成本低和施工简单，目前取得较大的进展，但存在耐水耐溶剂差、机械性能差、热黏冷脆、抗黏连性差等缺点，与传统溶剂型涂料相差甚远，不适合高物性需求的木器涂装。而双组分水性涂料涂膜物理化学性能接近于传统涂料，故可应用于高物性需求的涂装。同时开放式涂装的涂装效果自然，能凸显出木纹纹理，受到木器涂装行业的青睐。
由于水的表面张力很高，水性涂料在实际涂装过程中容易引起润湿不良、缩边、凹穴等问题，造成入孔性不佳。同时因双组分体系丰满度明显较单组分好，其开放效果与水性单组分相比存在天然的劣势，故水性双组分的开放式涂装成为业界较难解决的难题。本文着力于改善水性双组分涂料的开放效果，研究了树脂及各类助剂对其入孔性的影响，研制出高入孔性能的水性双组分透明清底漆。
1 实验部分
1.1 实验原料和设备(见表1、表2)
1.2 水性木器双组分高入孔透明开放底漆配方及制备工艺
实验研究了水性木器双组分高入孔透明底漆配方，见表3。
生产工艺：将水性树脂在600 r/min条件下加入消泡剂，800 r/min分散20 min，依次加入润湿剂、经水稀释的成膜助剂和打磨助剂，600 r/min分散10 min，搅拌均匀过滤后待用。
1.3 性能检测(见表4)
2 结果与讨论
2.1 树脂的选择
树脂的选择对涂料的最终性能和涂装效果最为关键，高羟值树脂能得到物理化学性能较好的涂膜，但丰满度太好不利于开放式涂装。为获得与溶剂型涂料相当的入孔性与涂膜物理化学性能，实验选择了羟基含量中等的(1.5～2.5 mg KOH/g)水性羟基丙烯酸树脂。树脂的选择主要基于润湿入孔性、硬度、耐化性、透明性等几方面考虑，优选市面比较好的几种水性羟基丙烯酸树脂，各树脂性能比较结果如表5所示。
2.2 固化剂的选择
固化剂的选择对水性双组分木器涂料的涂膜性能具有关键性的作用，以前面所选树脂体系分别测试市场上常见的几款固化剂，测试其基本性能。测试结果显示固化剂对润湿入孔无明显差异，但对透明性、硬度及耐性有明显影响，综合全面物性，固化剂C为最优选物性，具体结果如表6所示。
2.3 润湿剂的影响
水性木器涂料的润湿效果取决于水性涂料的表面张力，当涂料表面张力小于基材表面能时，水性涂料才能得到良好的润湿。同时润湿剂选择要区分动态润湿和静态润湿。喷涂施工过程中，涂料雾化成微小的小液滴，而小液滴与基材之间的界面面积是不断变化的，此种润湿称为动态润湿。而喷涂完成后，涂料与基材之间的界面面积固定不变，此时为静态润湿。入孔润湿性的关键在于平衡动态润湿与静态润湿，动态润湿较好能使涂料液滴迅速钻入木孔，静态润湿较好能使涂料湿膜保持较低的均一的表面张力，不至于木孔周边的涂料堆积造成臃肿及开花等现象。
市场上常见的水性润湿剂包括聚醚改性硅氧烷、氟改性有机硅、硅氧烷双生结构型及炔二醇类双子型润湿剂，本实验优选几种市面常见的润湿剂，以前面所选的树脂体系分别加入0.2%的润湿剂测试其动静态表面张力，测试结果如图1所示。
测试结果显示，炔二醇类双子表面活性剂即润湿剂B能明显降低动态表面张力，利于喷涂施工中的动态润湿，涂料小液滴迅速入孔，而氟改性有机硅润湿剂D能最大限度地降低静态表面张力，有利于喷涂后的涂料流平润湿，以减少涂料因表面张力不均导致的臃肿、缩边、开花等涂膜弊病。故综合润湿剂B和润湿剂D的优点，配方测试以两种润湿剂结合导入配方。
2.4 流变性能的影响
涂料的流变性能在开放式涂装，尤其是立面开放式涂装起着至关重要的作用。良好的流变性能可以获得更好的雾化效果以及流平流挂平衡，分别以市场上常见的聚氨酯增稠剂测试其中低剪黏度，评估其流变性能对涂料开放效果、流挂等基本性能的影响，黏度调整结果如表7所示。
依据表7黏度测试数据计算其6 r/min的黏度与60 r/min时黏度的比值，记为触变值。依据触变值的不同测试其对涂料的开放效果及流平性、流挂性的影响，测试结果如表8所示。结果表明，当触变值在1.31～1.96时，开放效果逐渐变好；到1.96最佳，再增加触变值开放效果反而变差，且流挂较好不影响流平，故以触变值1.96为最佳触变体系。
3 应用案例
由于水本身的高表面张力对于涂料入孔性是极大的阻力，透过上述一系列的方式改善，在有限的条件之下创造最佳开放效果，并成功将此系列产品推广到不少客户端(如：上海太亿家具有限公司、上海震旦办公家具有限公司)进行使用，并得客户一致的赞赏，图2为客户端的产品生产成果展示。
4 结 语
水性开放式涂装因其入孔润湿不良造成的开放效果较差，制约了水性木器涂料开放式涂装的应用与推广。本文通过研究水性树脂、水性固化剂以及润湿剂和流变性能对其开放效果及基本性能的影响，研制出具备高入孔性能的透明底漆，该透明底漆物理化学性能优异，已广泛应用于黑胡桃、花梨和沙比利等木质家具的全开放式涂装，获得良好的市场反馈。
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