周 巍，周琼辉
(展辰新材料集团股份有限公司，上海 201707)
摘 要：研究了高性能水性亮光白漆的配方设计，从乳液复配、助剂筛选及固化剂的合理搭配等几个方面，就水性亮光白漆普遍面临的诸多难点问题进行了探讨，并给出了能够满足工业化应用需求的实际解决方案。
0 前 言
如今，水性木器涂料在国内经过近20多年的沉淀，终于可以厚积薄发。经过多年的实践验证，其优秀的环境友好性能无可否认，性价比稳步提升，综合性能赶超溶剂型涂料，施工工艺逐步宽容，由此带来的发展前景已是十分乐观，这让众多国内涂料企业不再怀疑而是坚定不移地走水性涂料的发展之路。水性木器涂料已从各方面都表现出了受众迫切的需求和强劲的发展势头：一是政府政策的引导；二是环保理念
的普及和需求；三是企业转型升级的需要。
随着原材料技术、调配技术和工艺技术的大幅发展，水性木器涂料在综合性能上开始赶超溶剂型涂料， 尤其是水性双组分木器涂料，快干打磨、抗黏抗刮、硬度、耐性等关键性能上并不逊于溶剂型双组分涂料，清实底漆和哑光面漆应用逐渐成熟，在这些应用方面已经完全可以替代溶剂型涂料的施工和应用[1]。
然而在高光领域，水性木器涂料仍然难以涉足， 无法替代溶剂型涂料，其主要原因为在于水性双组分
0 前 言
如今，水性木器涂料在国内经过近20多年的沉淀，终于可以厚积薄发。经过多年的实践验证，其优秀的环境友好性能无可否认，性价比稳步提升，综合性能赶超溶剂型涂料，施工工艺逐步宽容，由此带来的发展前景已是十分乐观，这让众多国内涂料企业不再怀疑而是坚定不移地走水性涂料的发展之路。水性木器涂料已从各方面都表现出了受众迫切的需求和强劲的发展势头：一是政府政策的引导；二是环保理念的普及和需求；三是企业转型升级的需要。
随着原材料技术、调配技术和工艺技术的大幅发展，水性木器涂料在综合性能上开始赶超溶剂型涂料， 尤其是水性双组分木器涂料，快干打磨、抗黏抗刮、硬度、耐性等关键性能上并不逊于溶剂型双组分涂料，清实底漆和哑光面漆应用逐渐成熟，在这些应用方面已经完全可以替代溶剂型涂料的施工和应用[1]。
然而在高光领域，水性木器涂料仍然难以涉足， 无法替代溶剂型涂料，其主要原因为在于水性双组分
高光泽涂料在硬度低、干燥慢、鲜映性等方面存在很多弊病。更关键的是，水性高光涂料的微观缺陷很多， 如毛刺、暗泡、橘皮、凹坑等，在高光反射下暴露无遗。同时，水性高光涂料比较“脆弱”，其涂膜光泽受待干环境、喷漆手法、调配控制、原料波动等诸多因素影响颇大，难以实现工业规模化控制。笔者通过从乳液筛选、助剂应用选择及固化剂的合理搭配解决了上述关键问题。
1 原材料的选择
1.1 树脂的选择
树脂是涂料的主要成膜物质，很大程度上决定着涂膜的主体性能，于高光涂料而言更是如此(不含粉体)。用于水性双组分涂料的丙烯酸树脂有一级分散体和二级分散体，一级分散体干燥快、相对分子质量高、光泽低；二级分散体光泽高、干燥较慢、流平好，能够提供优异的硬度、耐磨性及耐溶剂性。本文采用一级分散体和二级分散体的混拼，能够兼顾光泽、硬度、干速、表面效果，具有实际的工业化生产意义[2]。
1.2 消泡剂的选择
由于高光镜面，水性双组分高光涂料的消泡问题显得尤为重要，喷板过程中机械泡、反应泡等的消除相当关键。水性木器涂料用树脂常含有表面活性剂或具有表面活性剂的特性，在涂料生产过程中的高速分散和搅拌及施工过程中的喷刷等操作也会产生气泡， 此外润湿剂的使用也有助于气泡的产生。气泡的产生，使生产操作困难、设备的利用率不足而影响产量， 装罐时因存在气泡而需多次罐装；施工中涂膜残留下的气泡会造成涂膜出现针孔、气泡和缩孔等弊病，影响涂膜的装饰效果和使用耐久性，因此正确选用适用于水性木器涂料的消泡剂十分重要。消泡剂的作用机理是通过润湿渗透到由表面活性物质所形成的薄层中，在薄层中扩散造成泡沫表面张力不平衡而破泡。本文选取了两种消泡剂(破泡剂和抑泡剂)合适搭配， 很好地解决了其中的暗泡问题。
1.3 润湿剂的选择
高光涂料相比其他涂料而言，对水性涂料的润湿性提出了更高的要求，要求涂料对基材有着极好的润湿铺展性和宽容度，从而确保涂料对基材的充分润湿，才能形成均一平整的高光涂膜。
水性木器涂料从涂膜形成开始到干燥为止的过程中，始终存在表面张力不平衡的现象，润湿剂能够有效地降低体系的表面张力，显著改善水性木器涂料的施工效果。加入润湿剂后涂料对底材的润湿性能和渗透性增加，漆液的流平性得到改善，有时还能克服缩边问题。
本配方选用的润湿剂能够显著降低表面张力，它不仅能提高产品对底材的润湿，且帮助最终流平；而且它不稳泡，不影响最终的涂膜滑爽感。
1.4 流平剂的选择
橘皮问题是水性涂料普遍存在的涂装问题，于水性双组分高光涂料而言更为显著，因此涂膜表面流平性控制又是一大难题。流平性是检验水性亮光产品的一个重要表征，流平剂对体系施工流平性有一定的影响，在水性亮光体系里面，笔者规避了硅类助剂的使用，本文采用的流平剂为丙烯酸酯类流平剂。它显著地改善流平和流动性，提高涂膜光泽度，消除缩孔和鱼眼，减少橘皮和针孔，不影响层间附力，具有消泡和脱泡作用，改善底材润湿性。
1.5 流变助剂的选择
流变助剂用以解决涂料贮存和施工中的流变问题，主要是静置时的增黏和涂装时的流平，关注的重点是涂料贮存稳定，不分层、不沉淀，施工时有良好的流动性和流平性，但又不会产生流挂。本文采用假塑型聚氨酯增稠剂和牛顿型聚氨酯增稠剂的搭配方式， 能够满足生产和施工时整个体系的流变特性，从而解决立喷工艺中容易出现的流挂问题，以及平喷工艺中较为常见的镜框问题。
1.6 固化剂的选择
作为双组分水性聚氨酯体系，多异氰酸酯固化剂是除了树脂以外另一核心成膜物质，其与多元醇水分散体充分均匀地混合与分散是得到最佳涂膜性能的基本保证。因此，水性固化剂的选择是水性双组分木器涂料的重要指标。我们需要考虑固化剂对光泽的影响、贮存稳定期、稀释浓度以及活化期。
在当前常用的HDI和IPDI固化剂中，HDI型水性固化剂韧性较好，耐性优，能保证良好的交联但性能及涂膜稳定性，但其干燥及硬度稍差；IPDI型水性固化剂刚性强，有较好的硬度，干燥速度较快可以加速体系的物理干燥且提高无泡涂膜膜厚。
脱水剂是指一种特殊聚酯型化合物，其与水反应会生成低沸点的醇类物质，而且该低沸点醇类会降低整个涂料体系的表面张力，提高消泡性能，增加无泡涂膜的最大厚度。另外在施工后的干燥过程中小分子的醇类还可以抑制气泡的产生和降低整个涂料体系的表面张力，最终增加涂料的无泡膜厚。
2 实验部分
2.1 实验原材料
羟丙乳液A，羟丙乳液B，消泡剂，流变助剂b，杀菌剂，滑爽剂，丙烯酸流平剂。
2.2 参考配方(见表1、表2)
2.3 施工工艺和性能检测
采用三聚氰胺板，涂装水性双组分白底漆过渡后再喷涂水性双组分亮光白面漆。
样板制板及施工工艺：三聚氰胺板400#砂纸砂磨后喷涂水性双组分白底漆，35 ℃干燥4 h后分别用 400#、600#、800#砂纸砂磨，而后喷涂水性双组分亮光白面漆，喷涂量100～120 g/m2，常温待干72 h测试。
2.3.1 不同n(—NCO)∶n(—OH)产品性能测试
双组分聚氨酯涂料制备关键点之一就是确定恰当的n(—NCO)∶n(—OH)。常规下水性双组分聚氨酯涂料n(—NCO)∶n(—OH)设定在1.2～1.5，本文测试了n(—NCO)∶n(—OH)设定1.3和1.5两种情况下性能对比，见表3。
2.3.2 活化期(见图1)
经测试n(—NCO)∶n(—OH)设定为1.3和1.5两种配比性能无明显区别，考虑成本n(—NCO)∶n(—OH) 设定1.3进行其他性能测试。
2.4 抗黏连性
笔者在两种家具厂可以满足的干燥条件下测试了本配方工艺的抗黏连性，见表4。
2.5 抗流挂性能
本文制备的水性双组分亮光白具有很好的施工防流挂性能，见图2。
2.6 耐污性测试
按照橱柜KCMA标准测试水性双组分亮光白漆耐污性能，见图3。
3、结果
3 结果与讨论
在溶剂型双组分木器涂料中，都是以施工黏度的变化来判断活化期的长短。一般是把双组分涂料调好，在自然条件下放置，直至黏度上升到不能正常施工，作为活化期的终点。一般黏度上升较大后，其涂膜的性能也会发生变化，在溶剂型双组分木器涂料中， 黏度是反应速度快慢的一个重要表现。正是在这种思维模式下，很多研究人员也以黏度的变化作为双组分水性木器涂料活化期的判断依据。笔者认为水性双组分活化期不单是简单的黏度变化数据，更需关注的是性能的变化，如光泽、硬度、流平性、耐性等[3]。从图 1可以发现，本文制备的水性双组分亮光白面在配漆4h内具有良好的黏度稳定性。在测试活化期实验过程中，配漆4 h后喷板板面边缘有局部小痱子。所以笔者对比了刚配漆时和配漆后3 h的喷板后各项性能，见表5。
4 结 语
通过合理的乳液搭配、助剂应用选择和固化剂搭配制备的水性双组分亮光白面在干燥速度、理化性能上完全可以和溶剂型双组分PU亮光白面相媲美，可以满足家具厂的应用要求。
参考文献
[1] 李幕英,刘宝勇,王珣.双组分水性聚氨酯木器涂料的制备[C]//第四届中国国际水性木器涂料发展研讨会论文集.北京:中国涂料工业协会,2010:176-178
[2] 伍忠岳,叶荣森,刘志刚.含—NCO双组分水性木器漆的应用研究[J].现代涂料与涂装,2008,1l(2):24-26
[3] 许乾慰,张鑫,张之涵,等.水性双组分高光聚氨酯涂料适用期测试方法研究[J].涂料工业,2016,46(10):62-67
文章发表于《中国涂料》2018年05月第33卷第05期
作者简介：周巍(1985-)，男，江西鄱阳人。2006年毕业至今一直从事水性木器涂料研发工作。
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