不同成膜物质配比和成膜助剂用量对漆膜性能的影响

       0.引言

       衡量漆膜性能的重要指标之一是涂层抵抗外来物质压陷、刮擦和渗透的能力。近年来,单组分水性木器漆涂料因其较低的VOC含量正在逐步取代溶剂型涂料作为木制品的保护涂层,由于以水为溶剂且使用简便,在DIY木器涂料市场以及工业木器涂料市场已得到越来越多的应用。单组分水性木器漆的成膜物质有水性丙烯酸乳液(PA)、水性聚氨酯分散体(PUD)、丙烯酸酯改性聚氨酯(PUA)等。丙烯酸乳液具有优异的耐候性、耐水性,但涂膜存在热粘冷脆的缺点;水性聚氨酯分散体具有良好的低温成膜性、耐高温回粘性、高耐磨损等性能,但其自增稠性差、固含量低、价格高,涂膜耐水性、耐溶剂性差,影响了其推广应用。若将两者综合,克服各自缺点,发挥各自的优势,可使漆膜的性能得到充分的改善。本文以最简单的共混改性来达到目的,也就是寻找水性木器漆中聚氨酯分散体与丙烯酸乳液的最佳配比,以及在一定配比下最合理的成膜助剂用量,使漆膜的性能得到充分的发挥。

       1.实验

       1.1原料及仪器

       水性聚氨酯分散体;水性丙烯酸乳液;成膜助剂DPnB、DPM:美国陶氏化学公司;去离子水:自制;A34消泡剂:深圳海川科技有限公司;BYK-346 润湿剂:德国毕克化学公司;增稠剂RM-2020:美国陶氏化学公司;防腐剂:美国陶氏化学公司。

       QHQ-A 便携式铅笔硬度计:天津森日达实验仪器有限公司;QTG75-600 涂膜涂布器、QSJ 高速分散机:天津市建仪试验仪器厂;101-OA 型 数显式电热恒温干燥箱:上海阳光实验仪器有限公司。

       1.2单组分水性木器亮光清面漆的制备

       表1为单组分水性木器亮光清漆的基本配方。


       先将水性聚氨酯分散体和水性丙烯酸乳液投入制漆缸中,在搅拌状态下缓慢加入成膜助剂、A34 消泡剂、BYK-346 润湿剂、增稠剂RM-2020、防腐剂和去离子水,中速搅拌30 min。黏度合格后过滤、包装。

       1.3试验样板制作

       按GB/T 23999—2009 中的6.3 试验样板的制备中规定的方法制备样板。在玻璃板(150mm×100mm×3mm)上用漆膜涂布器刮涂一道100μm 的湿膜,恒温恒湿放置7d 后测试硬度。

       1.4涂膜硬度、抗粘连性、耐水性、耐醇性测试

       按GB/T 6739—2006规定使用铅笔硬度计测定漆膜硬度。

       按GB/T 23982—2009规定测试抗粘连性。负荷:质量为500g、直径约70mm 的砝码;温度:(50±2)℃;时间:4h。

       按GB/T 4893.1—2005 规定测试耐水性。试液为蒸馏水,试验区域取每块板的中间部位,在每个试验区域分别放上5层纸片,试验过程中需保持滤纸湿润,必要时在玻璃罩和试样板接触部位涂上凡士林加以密封。24 h 后取掉滤纸、吸干、放置2 h 后在散射日光下目视观察,如3 块试样板中有2 块未出现起泡、开裂、剥落等涂膜病态现象(但允许出现轻微变色和轻微光泽变化)则评为“无异常”;如出现以上涂膜病态现象按GB/T 1766—2008 进行描述。按GB/T 4893.1—2005 规定测试耐醇性。测试及结果方法同耐水性,试液为50%(体积分数)的乙醇溶液,试验时间为1 h,试验后放置1 h 后观察。

       2.结果与讨论

       2.1不同成膜物质配比对漆膜性能的影响

       水性聚氨酯分散体与水性丙烯酸乳液混拼比例对水性木器漆漆膜性能的影响见表2。


       从表2可以看出,随着水性丙烯酸乳液用量的增加,漆膜硬度、耐水性、耐醇性也随之提高,但相应的抗粘连性就随之下降。由于水性聚氨酯分散体本身价格较高,过多添加不但对漆膜的性能没有大的帮助,还增加了水性木器漆的成本,当水性聚氨酯分散体与水性丙烯酸乳液质量比为1∶3时,水性木器漆漆膜的性能是最理想的,成本也是比较低的。

       2.2成膜助剂用量对漆膜性能的影响

       成膜助剂用量对漆膜性能的影响如表3所示。


       从表3可以看出,当成膜物质配比一定时,在一定的范围内随着成膜助剂用量的增加,水性木器漆的漆膜硬度、耐水性、耐醇性也随之提高。但是当成膜助剂用量增加到一定程度时,水性木器漆漆膜硬度、耐水性、耐醇性会随着成膜助剂用量的增加而下降,这是因为当成膜助剂用量过少时,涂膜不会形成一层致密的薄膜,所以漆膜的性能就比较差;当成膜助剂用量超过一定程度时,涂膜的干燥时间就被延长,导致了漆膜性能的下降;因此成膜助剂用量要控制在一定的范围内。

       3.结语

       在同一成膜物质的不同配比和在成膜物质配比一定,但成膜助剂用量不同的情况下,对漆膜性能的影响比较大,特别是漆膜硬度、抗粘连性、耐水性和耐醇性。因此,合理的成膜物质配比,再添加适当的成膜助剂用量,可以更有效地发挥漆膜的性能。试验证明,水性聚氨酯分散体与水性丙烯酸乳液配比为1∶3,成膜助剂用量为6.0%~6.5%(占总配方的质量分数)时,漆膜性能最理想。
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