表面助劑對水性木器漆性能影響 |
| 發(fā)表時間：2011-3-17 |
現(xiàn)在消費者和生產(chǎn)廠家對于水性木器漆的認識已經(jīng)比前幾年有了很大的進步。對于消費者而言，水性涂料比溶劑型涂料更環(huán)保，這已經(jīng)成為不爭的事實，也不需要更多的宣傳。對于生產(chǎn)廠家而言，有越來越多的企業(yè)開始涉足水性木器漆領(lǐng)域，包括一些很大的企業(yè)，如立邦多樂士等。然而水性木器漆的產(chǎn)品技術(shù)，比較幾年前，似乎沒有太多的進步，許多跨國公司仍然在推廣著十年前的水性木器漆用樹脂，價格仍然高高在上，特別是一些進口的水性聚氨酯(PUD）仍然讓許多的涂料企業(yè)望而卻步。水性木器漆用的助劑技術(shù)水平雖然有所提高，但是對于水性木器漆的質(zhì)量提高有限。和溶劑型木器漆相比，水性木器漆的諸多性能依然不能夠令人滿意。 水性木器漆的配方一般說來比較的簡單，基本上就是樹脂乳液加水加溶劑加助劑。樹脂乳液決定漆的基本性能，溶劑和水對漆的性能影響不大。而助劑的選擇往往能夠?qū)λ阅酒髌岬哪承┬阅馨l(fā)揮一定的影響。對于水性木器漆而言，表面效果尤其重要，本文列舉了四種類型的產(chǎn)品，都可以應(yīng)用在水性木器漆中，包括有機硅增滑劑、聚乙烯蠟乳液、硬脂酸鋅乳液、納米膠體二氧化硅。下面就來分別討論和對比這四種產(chǎn)品在水性木器漆中的作用。
成分與應(yīng)用 聚乙烯蠟乳液一般呈現(xiàn)半透明淡黃色外觀，通過聚乙烯蠟的高速分散并添加乳化劑后得到的具有納米粒徑的分散體，具有高硬度高溶點的特點。聚乙烯蠟乳液一般也是用到水性木器漆的面漆中。和有機硅增滑劑一樣，聚乙烯蠟乳液隨著水分的揮發(fā)，聚乙烯蠟微粒失去了它的親水性，浮于涂層上面，發(fā)揮著它的蠟的作用。聚乙烯蠟乳液可在任何階段加入。 硬脂酸鋅，為白色輕質(zhì)粉狀，分子式：ZN(C17H35COO）2，有滑膩感，不溶于水，溶于熱的乙醇、苯和松節(jié)油等有機溶劑，遇強酸則分解為硬脂酸和相應(yīng)的鋅鹽。在溶劑型木器漆中，硬脂酸鋅往往用在底漆里提高底漆的打磨性，對打磨性要求不高且成本低的白底漆當(dāng)中也有不加硬脂酸鋅的，靠添加大量的滑石粉來提高打磨性。由于硬脂酸鋅親油疏水，在水性木器漆中直接使用往往容易沉降，而且沉降后往往不容易再分散開，因此往往需要添加一定的分散劑和氣相二氧化硅來起到分散防沉的作用�，F(xiàn)在市場上也有分散好的硬脂酸鋅乳液，可以直接添加到水性木器漆中。 納米膠體二氧化硅是以水為分散介質(zhì)的無機高分子聚偏硅酸的膠體溶液。其二氧化硅粒子多以球狀單個或多個聚結(jié)分散，干燥過程隨著水份的不斷蒸發(fā)，二氧化硅粒子間能形成牢固的Si-O鍵，其粒子也不斷地增大最終穩(wěn)定分散于有機樹脂中。
添加比例與成本 作為水性木器漆的助劑，首先考慮產(chǎn)品的添加量和使用成本。有機硅增滑劑價格比較貴，往往都需要三四百元一公斤，但是添加量也往往比較的低，大概在千分之一到五，綜合使用成本是每公斤水性木器漆增加1元到2元的使用成本。聚乙烯蠟乳液的成本相對比較便宜一點，進口產(chǎn)品的價格也不過在25元每公斤，但是添加量也比較大，往往每公斤水性木器漆需要添加2-4%，綜合使用成本在每公斤水性木器漆增加0.5元到1元的成本。硬脂酸鋅粉體的價格比較便宜，價格在12到16元，添加比例在2%左右，而40%含量硬脂酸鋅乳液的價格往往在25元左右每公斤，添加量一般在4-6%，因此每公斤水性木器漆的增加成本在1元到1.5元。納米膠體二氧化硅價格往往比較便宜，30%含量的膠體二氧化硅價格基本在6元到10元，一般涂料中的添加量在10%，所以對于水性木器漆的配方成本增加為每公斤0.6元到1元不等。
透明度與豐滿度 透明度和豐滿度是對木器漆的基本要求，尤其是中國市場的客戶對豐滿度的要求很高。而且對于DIY市場，油漆工為了減少人工，也希望木器漆能夠有比較好的豐滿度，可以少刷幾遍就可以展現(xiàn)豐滿的漆膜效果。透明度和樹脂中各成分的折射率差值以及漆膜中分散相的粒徑有關(guān)系，如果各組分的折射率相近則漆膜透明，反之則漆膜呈現(xiàn)白色霧影，漆膜較薄的情況下，霧影不明顯，但是當(dāng)漆膜厚度超過一定程度的情況下，霧影就非常影響漆膜效果了。豐滿度除了和涂刷遍數(shù)有關(guān)，往往和水性木器漆的固含量有直接的關(guān)系，流平性好的漆也容易得到較好的豐滿度。 有機硅增滑劑由于添加量低，加之本身完全分散在水中，因此對木器漆的透明度沒有任何的影響，同時由于添加量低，對水性木器漆的豐滿度也沒有任何幫助。用于水性木器漆的聚氨酯和丙烯酸樹脂的折射率基本都是1.6左右，聚乙烯蠟的折射率為1.557，加之聚乙烯蠟基本分布在漆膜的表面，所以對漆膜的透明度也沒有什么的影響，由于大部分聚乙烯蠟乳液的固含量為35%，比一般水性木器漆的固含量30%略高，因此可以對漆膜的豐滿度有所提高。硬脂酸鋅的折射率為1.48，水法生產(chǎn)的硬脂酸鋅是無法用在透明木器漆中的，主要是因為雜質(zhì)太多。而直接法生產(chǎn)的硬脂酸鋅在純度上是能滿足要求的，但是由于與成膜樹脂有較大的折射率差，添加較多的硬脂酸鋅仍然對漆膜的透明度影響很大。二氧化硅的折射率為1.5，但是由于納米二氧化硅的粒子粒徑極細，相比較而言透明度尚可，即使在10%的添加量的前提下，仍然有比較好的透明度。應(yīng)用在水性木器漆中的納米膠體二氧化硅固含量一般在30%，在很多配方中幾乎是當(dāng)水用。在不改變成膜樹脂乳液用量的前提下，可以很大程度的提高涂料的固含量，從而提高漆膜的豐滿度。
手感與打磨性 水性木器漆往往分成底漆和面漆，對于底漆和面漆有不同的技術(shù)要求。對于面漆我們往往要求很好的手感，主要是希望手感滑爽，摩擦系數(shù)小。而打磨性則希望漆膜在砂皮的打磨下，能夠形成粉狀脫落，同時漆膜變得平整光滑。手感和打磨性是兩個有關(guān)聯(lián)又有區(qū)別的技術(shù)要求。一般情況下我們采用比較粗的砂皮打磨底漆，采用比較細的砂皮打磨面漆，對于最后一道面漆往往不打磨，所以要求面漆有較好的流平性，同時表面沒有縮孔，麻點等等漆膜缺陷。本文所討論的四種產(chǎn)品，除了納米膠體二氧化硅外，其他三種都能夠幫助漆膜提高手感，因為他們都會在表面富集，由于材料本身的差異和添加量的區(qū)別，三者之間的區(qū)別又是明顯的，有機硅增滑劑主要側(cè)重于漆膜的抗劃傷，而聚乙烯蠟乳液主要是提高漆膜的手感，硬脂酸鋅主要是提高漆膜的打磨性。而納米膠體二氧化硅則有點類似于填料均勻分布于涂料中，對于手感幾乎沒有太多的改善，由于二氧化硅本身的硬度極高，因此可以很好的提高漆膜的打磨性。
硬度與抗粘性 硬度是水性木器漆相比較于溶劑型木器漆性能差距最大的地方，很多涂料廠家都想盡各種辦法提高水性木器漆的硬度，而作為消費者也習(xí)慣性的用手指甲使勁在漆膜表面劃一下，來感知下漆膜的硬度�？拐承酝陀捕扔嘘P(guān)系，但是助劑在這方面可以有比較大的作用，可以極大地改善漆膜的抗粘連性。 有機硅增滑劑的增滑效果最好，對硬度卻沒有幫助，這源于聚硅氧烷的超低的表面張力以及較高的分子量。但是這種的增滑作用，一定程度上可以欺騙硬度計，特別是鉛筆硬度計。對比添加過有機硅增滑劑和沒有添加過的漆膜，在測試硬度的時候，筆尖往往是容易滑過添加了有機硅增滑劑的漆膜表面，而不能夠刺破漆膜，從而主觀上讓我們感覺漆膜的硬度較沒有添加有機硅增滑劑的漆膜硬度高。聚乙烯蠟乳液在熔融溫度往往在120度左右，也有高達140度左右的，因此聚乙烯蠟乳液本身的硬度還是可以的，但是作為添加劑的聚乙烯蠟乳液在涂料中并不能夠形成連續(xù)相，而是像一塊塊巖石分布在大海里，只可以起到潤滑的作用。有機硅增滑劑和聚乙烯蠟乳液對于漆膜的抗粘連性都會有所幫助，當(dāng)然與配方中的添加量也有關(guān)系。因為它們都會在表面富集，所以抗粘連的效果比較明顯。硬脂酸鋅對于漆膜的硬度增加不大，但是對抗粘連的幫助卻比較明顯，否則的話砂皮在打磨漆膜表面的時候，就會粘砂皮的。納米膠體二氧化硅對于漆膜硬度肯定是有一定幫助的，因為本身的極高的硬度，加之比較高的添加量，但是其對硬度的增加作用非常的有限，畢竟二氧化硅只是分散相，均勻分散于樹脂的連續(xù)相中，二氧化硅只在粒子內(nèi)部形成si-o鍵，而粒子之間則完全沒有聯(lián)系，所以對于漆膜硬度沒有太多幫助，但是對于抗粘性卻能夠起到比較大的作用，對于一些低端的水性木器漆，玻璃化溫度比較低，夏季返粘的情況完全可以通過添加納米膠體二氧化硅來改善抗粘連性的。 看來硬度的問題還是得靠成膜樹脂，添加非交聯(lián)性的助劑都不能夠提高漆膜硬度，但是對于抗粘連性卻還是有不少幫助的。
結(jié)論 盡管各種助劑產(chǎn)品可以部分的改善水性木器漆的各項性能，但是水性木器漆的基本性能決定于成膜樹脂，為合適的產(chǎn)品應(yīng)用選擇合適的成膜樹脂是第一前提，比如說戶外水性木器漆，一般選擇丙烯酸類的，玻璃化溫度不可太高，否則木頭的熱脹冷縮會導(dǎo)致漆膜開裂，家庭裝修的水性木器漆往往選擇丙烯酸聚氨酯類，因為這類產(chǎn)品最能夠適應(yīng)家庭裝修多變的施工環(huán)境，而木地板，桌面等平面，雙組份的水性木器漆則是最佳的選擇。 本文只是討論了四種典型的水性木器漆用表面助劑，其實還有很多的產(chǎn)品對于水性木器漆的性能有所幫助。比如說添加些異氰酸酯，不管是水性聚氨酯還是水性丙烯酸體系中，不管樹脂乳液是否含有羥基或者羧基，漆膜的各方面性能均會有所提高，但是異氰酸酯本身單價很高，反應(yīng)活性很強，調(diào)配后的漆膜活化時間有限，均限制了它的應(yīng)用。 因此選擇什么的添加劑，需要根據(jù)應(yīng)用的要求，根據(jù)所選擇的成膜物質(zhì)自身的特點，根據(jù)工藝要求，比如說有烘烤和沒有烘烤，比如說底漆和面漆的不同，白漆和色漆的不同，成膜樹脂本身的玻璃化溫度的不同。針對本文中討論的四種產(chǎn)品，在打磨性要求高的底漆中，一般都要求加硬脂酸鋅，或者聚乙烯蠟乳液，面漆的配方中，低端的往往需要添加聚乙烯蠟乳液幫助提高抗磨性和手感，在高端配方中往往需要添加有機硅增滑劑或者同時添加二者。而納米膠體二氧化硅則可以添加到幾乎任何配方中，但是需要對配方的其他組分做相應(yīng)的調(diào)整，比如成膜助劑的用量等待。由于納米膠體二氧化硅自身的性能特點以及穩(wěn)定性問題，很多的工程師往往棄之不用，但是納米膠體二氧化硅對于降低水性木器漆成本和提高固含量確有幫助，只要配方能夠調(diào)配好，是可以幫助提高水性木器漆的性價比的。 本文定性討論了四種產(chǎn)品在水性木器漆中的應(yīng)用，并沒有做定量的分析。涂料的配方是理論指導(dǎo)加實驗摸索，需要做很多的實驗加以驗證。了解產(chǎn)品的基本性能能夠幫助減少實驗的次數(shù)，少走彎路。相信隨著技術(shù)的不斷進步，人們環(huán)保意識的不斷增強，水性木器漆的性能會越來越好，獲取更多的市場份額。 |
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