颜六廷 李恭超
(广东聚盈化工有限公司 广东江门市 529700)
摘要：探索水性潮气固化剂对木器底材的封闭效果（实验优选高油脂和高单宁酸的木材做测试）；探讨通过不同体系（如水性单组份物理自干型、水性双组份化学反应型及本实验的水性单组份化学反应型）封闭木器底的封闭效果。重点研究水性单组份化学反应型（潮气固化型）成膜机理及漆膜性能。通过测试漆膜的性能的方法来确定通过水性单组份物理自干型、水性双组份化学反应型及水性单组份化学反应型三种方法各自的优异性，及施工的最佳条件。同时通过应用后漆膜效果来验证指导水性潮固化的合成。作为水性木器涂料的水性封闭底漆，除了封闭性好、渗透力强、干速度快性能，同时具有优秀的成膜致密性能。
关键词：水性潮气固化；水性单组份物理自干型；水性双组份化学反应型
0 前 言
溶剂型木器涂料都含有大量的有机挥发性化合物，不仅影响生产和施工人员的身体健康，还污染环境，以及造成资源浪费，随着人们环保意识的增强，以及各级政府环保法规的不断出台，木器涂料水性化已然是必由之路[1-2]。随着水性木器漆的发展，在涂装应用上出现了各种弊病和问题，大大影响了水性木器漆的发展。同时也对材料及技术人员提出了更高的要求。
由于木材中含有一定的色素、油脂及单宁酸，而且常规的水性木器涂料的涂层致密性低，导致水性木器实色漆成膜过程中色素迁移到漆膜表面从而产生漆膜变黄等现象影响涂装效果。解决该类水性木器漆渗色迁移问题必须要做一层封闭底漆。
水性木器封闭底漆现有市场主要有两大类：一类为单组份物理自干型水性乳液，另外一类为双组份型水性树脂配水性固化剂。第一类的水性单组份物理自干型乳液在干燥过程中不发生任何的化学反应（常见有水性丙烯酸类和水性醇酸类体系），仅仅是水份的物理挥发及成膜物质流平及渗透成膜过程。第二类为双组份含多元醇树脂及其固化剂反应后成膜（常见有水性聚氨酯类和水性环氧类两个体系），该类成膜过程既有物理挥发成膜过程，又有化学反应交联过程。该类成膜过程前期为物理干燥过程起主导作用，后期为化学反应起主导作用。本论文研究了全新的体系水性单组份潮气固化，此类型既有单组份的施工方便，又有双组份的化学反应交联过程。
1 绪论
由于木材中含有一定的色素、油脂及单宁酸。为了封闭好此类型木材，现阶段最为常见的方案为水性单组份封闭底和水性双组份封闭底两种。水性单组份封闭底是通过快速成膜的方法把油脂等物质封闭在木材里；水性双组份封闭底是通过形成致密的膜层把油脂封闭在木材里。此两种方法都有一定的弊病，如：水性单组份封闭底因为是物理自干过程，所以形成不了致密的膜层，时间久了木材中的色素、单宁酸等会慢慢地迁移到上一层，从而白漆层会发黄等；水性双组份封闭底因为在干燥过程是两个组份接触后才会反应形成致密的膜层，双组份在干燥过程中比较慢，从而给了色素等充足时间迁移到腊层表面。本论文提出全新的方案使用水性单组份潮气固化体系产品，该类型产品加入水调节到施工粘度后直接施工，既有单组份的施工方便，成膜过程是物理干燥和化学反应同时进行，从而形成更加致密的膜层[3-8]。
1.1水性单组份封闭底特点
水性单组份封闭底是通过快速成膜的方法把油脂等物质封闭在木材里。优点：干燥速度快、施工操作方便、降低成本；缺点：形成的封闭膜层致密性低时间长色素、油脂及单宁酸等容易迁移到上层导致变色；打磨性太好，容易打磨打穿底；干燥速度过快容易开裂等形象。
1.2水性双组份封闭底特点
水性双组份封闭底成膜过程是通过前期为物理干燥过程起主导作用，后期为化学反应起主导作用的过程。优点：形成致密的膜层，后期色素、油脂及单宁酸等不易迁移。缺点：施工操作麻烦，成本高，双组份化学反应慢干燥速度慢从而在干燥过程中会有色素、油脂及单宁酸等迁移。
1.3水性潮气固化封闭底特点
水性潮气固化封闭底主要是通过残留的NCO基团与水、单宁酸、油脂中的羟基、胺基等基团反应把油脂锁死在木材里；其成膜过程是通过为物理和化学交联同时作用的过程。优点：形成施工简单、方便，干燥速度快，致密的膜层，后期色素、油脂及单宁酸等不易迁移。缺点：成本略高。
2 实验部分
2.1 主要原材料（如表1）
表1 主要原材料
2.2 参考配方
水性封闭底实验应用配漆实验，根据不同种类使用的助剂不一样，同时测试不同体系对同一木材中的油脂、色素等的封闭效果。其实行方案如表2
表2 封闭底漆配方
2.3 不同封闭底漆体系对比实验
分别用以上配好的漆搭配相应的固化剂调节到合适的施工粘度进行喷涂。施工方式：A组为水性单组份漆直接施工1.5个十字；B组为水性聚氨酯双组份漆其比例为： B漆：JY01S：水=10：1：2搅拌均匀后施工1.5个十字；C组为水性环氧双组份漆比例为： C漆：水性环氧固化剂004：水=4：1：3搅拌均匀后施工1.5个十字；D组为水性潮气固化漆比例为： D漆：水=1：1.5搅拌均匀后施工1.5个十字。如表3内A、B、C和D四个不同体系的施工指标。对比实验如表格3：
表3 不同体系对比实验（实验条件：湿度65%，温度23℃）
3 结果与讨论
3.1 膜层检测方法
根据国家标准GB 23999-2009中的要求对涂膜的干燥时间、附着力、硬度、耐水性、耐溶剂性、光泽等性能进行测试。
3.2 不同体系膜层检测结果
在不同体系的水性封闭底的涂层性能如：光泽、耐候性、耐磨、耐化学性等优异的特点比较。本实验通过对不同配方做成的封闭底漆性能进行平衡对比，其成膜后数据参数如表4：
表4 不同体系成膜后数据
通过以上性能测试不同体系的水性封闭底漆对漆膜影响对比实验（表4）。对比实验结果显示：
（1）硬度方面A配方的实干要比其他配方要快得多，但最终的硬度B、C、D要比A的要高充分说明了成膜时通过化学反应后成膜的致密性要好；
（2）在渗透力及附着力方面上可明显得出D的渗透力强，其特点主要是因为其分子量小并且残留的NCO基团可以与木材的油脂等物质反应；
（3）在耐化学性上C配方比B、D配方要好，B、D又比A要好，其根本上的是环氧方面的耐化学性要比聚氨酯要好，D最差是因为其本身为物理干燥过程漆膜的致密性差所导致；
3.3 不同封闭底膜层上涂同一双组份白底做检测结果
为了更直观观察不同体系的水性封闭底封闭效果，在以上的4个体系上涂装同一层水性聚氨酯双组份白色底漆，通过测试白色底的性能反映出封闭底的效果。其成膜后数据参数如表5：
表5 不同封闭底做同一白底成膜后数据
本次实验通过在不同体系的水性封闭底封闭效果上面统一做一道水性聚氨酯双组份白底，通过测试白底的性能来判断水性封闭底的优劣。通过表5的测试数据中得出一些结论：
（1）通过附着力方面上可明显得出A的附着力要比其他差，其根本原因为封闭底的附着力差导致面的附着力差；
（2）耐水浸泡测试中可以明显区分得出封闭效果，A中的在局部泛黄，其根本原因为封闭底封闭不死木头的色素及单宁酸，从而透过了封闭底迁移至白底的漆膜层，导致了泛黄现象；
（3）在室外露天测试，不光是测试了产品的耐候性，黄变性，更加接近以日常成品使用的测试，通过20天室外测试可以发现A的漆膜较差，C的漆膜带黄相；A、B、C、D都有稍微失光，但B、D都基本完好，C有漆膜带黄相其原因是水性环氧的黄变性能差导致上面一层带黄相。
4 结 语
本文从初步研究了三种体系（4个常规类型）水性封闭底。通过实验测试反映出各个体系的优劣。从以上数据得出如下的结论：
1、水性潮固化封闭底在各方面（干速，渗透力，附着力，耐化学性）性能优异，成本略高；
2、水性单组份物理自干封闭底型体系其各方面性能都比较差，但施工操作方便、简单；
3、水性聚氨酯双组份封闭底体系性能都较好，但成本略高，施工要求严格等特点；
4、水性环氧双组份封闭底体系性能较好，成本较低，但耐黄变较差，施工比例严格等特点；
通过以上实验得出结论：在水性潮气固化封闭底具有优异的封闭性能，其根本原因为：1.成膜过程中物理干燥及化学交联共同主导的过程。2.水性潮气固化分子量小渗透性强，其残留的NCO基团可以与水、油卡脂、色素及单宁酸中的含活泼氢的基团反应，从而封闭在木材里面。
本论文研究仅在广东聚盈化工有限公司的JY01S、JY01M及市售的几款较为常见的产品基础上研究，不同厂家的树脂乳液其膜层各有所异。本论文的研究结果仅做参考。
参考文献
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