高品質(zhì)水性聚氨酯啞光清漆的研制

1、高品質(zhì)水性聚氨酯啞光清漆的研制劉應科，孫艷青，薛偉，劉瑜，丁婧（江蘇三木化工股份有限公司，江蘇宜興214258）摘要：以水性聚氨酯分散體（PUD）搭配合適的助劑和啞光粉，制得了性能優(yōu)良的高品質(zhì)水 性聚氨酯啞光清漆，成膜效果優(yōu)良，性能接近硝基漆，適合制作高檔家具漆或者室內(nèi)木器用 裝修漆。關鍵詞：水性啞光清漆，水性聚氨酯，硬度，硝基漆水性木器漆進入中國市場已有10多年，雖然它以VOC含量低，氣味小等特 點贏得了歐美裝修市場的肯定，但是在中國的發(fā)展還是不那么樂觀的。這里有一 個消費觀念的問題，歐美國家的快速消費市場更新?lián)Q代快，人員流動大，家具更 新速度快，房屋翻新頻率高，因此對家具漆、裝修漆的經(jīng)久耐

2、用并不苛求。另外， 大部分的家具也靠從亞洲國家進口，因此歐美的家具漆市場占有率并不能反映真 正的市場需求。也造成了一段時間以來，有的專家和廠家希望通過降低國標質(zhì)量 要求來推廣水性木器漆，事實證明，這樣的推廣是力不從心的。低品質(zhì)的水性木 器漆，中國人不能接受，這種水性木器漆涂裝的家具，歐美消費者也不能接受。中國人口眾多，如果照搬歐美的資源利用方式，全球資源將面臨極大的挑戰(zhàn)， 國內(nèi)居民的經(jīng)濟水平也達不到。因此要求我們的水性木器漆首先要提供足夠的保 護功能，要有硬度、耐磨損、容易清潔、便于翻新。近年來，我們在水性木器漆 用樹脂和乳液方面進行了大量的研究，通過大量的實驗，明確了以水性聚氨酯乳 液為水性

3、木器漆用主要載體的推廣方向。水性聚氨酯有以水為載體，VOC含量 低，氣味輕、干燥快等優(yōu)點，在木器漆市場應該逐漸得到更大的應用。相信隨著 國家環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，越來越多的木器漆生產(chǎn)廠家會對水性木器漆產(chǎn)生濃厚 的興趣。同時，在實際應用中，我們發(fā)現(xiàn)水性聚氨酯乳液做亮光漆問題不大，光 澤、流平和硬度能很好地做到近似于硝基漆的指標。但是做啞光清漆卻存在較多 的困難，特別是消光粉的分散性，涂料的儲存穩(wěn)定性、施工消泡性、漆膜透明度、 耐劃傷方面，與傳統(tǒng)的溶劑型啞光清漆在工藝和配方方面，都需要做相應的調(diào)整。本研究通過對消光劑和助劑的調(diào)整，制得了儲存穩(wěn)定性好、漆膜透明度高、 手感滑爽、耐劃傷性優(yōu)良的高品質(zhì)水性

4、聚氨酯啞光清漆。1、實驗部分1.1實驗原料7640水性聚氨酯分散體：自制；4530分散劑、6220潤濕劑、2550消泡劑： EFKA；杜邦1010底材潤濕劑：涂料100； 252防霉防腐劑、3551增稠劑：深圳 海川科技；W500消光粉：格雷斯。1.2 水性聚氨酯啞光清漆配方原料名稱質(zhì)量分數(shù)/%PM5水7.23551176408545300.262200.225500.1W500110100.22520.11.3制漆工藝將水，PM, 3551混勻，加入7640、4530,6220攪拌均勻，攪拌下加入2550 和 W500后，轉(zhuǎn)速調(diào)至1500r/min分散20分鐘，加入1010、252分散10m

5、in過 濾即得水性啞光清漆。1.4樣板的制作按照GB/T23999-2009要求制作試樣樣板。2、助劑選擇與討論乳液的選擇市場上常見的水性木器漆基料一般有水性丙烯酸樹脂、水性醇酸樹脂、水性 丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液、水性環(huán)氧樹脂等。水性丙烯酸樹脂水溶性好，透 明度高，硬度好，但是制得的水性木器漆耐水性差，漆膜不能用水清潔，不能滿 足啞光清漆的要求；水性醇酸樹脂顏色較深、干燥較慢，無法滿足家具廠大面積 快速生產(chǎn)；水性丙烯酸乳液干燥快，透明度好，耐水性一般，耐磨性一般，適合 制作水性木器漆底漆；水性環(huán)氧樹脂一般要雙組分，干燥速度，與固化劑的相容 性隨溫度變化較大，操作不方便，也不適合做水性木器漆

6、；水性聚氨酯乳液半透 明，漆膜干燥快，硬度高，耐磨性好，透明度高，耐沾污性好，適合制作高檔面 漆，在此，我們選擇7640作為啞光漆用聚氨酯乳液。成膜助劑的選擇水性木器漆用乳液玻璃化溫度高，一般都需要加入成膜助劑才能順利成膜， 同時，成膜助劑的加入，也有利于水性木器漆的抗凍融能力，有幫助流平和軟化 乳液粒子的功能。我們曾經(jīng)選用十二醇酯（Texanol）,添加量較少，乳液也能順 利成膜，但是對漆膜透明度和硬度有不利影響。我們也曾經(jīng)選用市場上比較容易 得到的材料乙二醇單丁醚（BCS），制得的水性木器漆有良好的流平、透明度、 干燥速度，但是因為BCS的毒性，我們最終選擇了丙二醇甲醚（PM）做成膜助 劑

7、，在漆膜性能和儲存穩(wěn)定性方面同樣得到了較好的體現(xiàn)。增稠劑的選擇水性木器漆黏度太低的話，平面施工都特別容易流淌，立面涂裝更會流掛相 當嚴重，儲存期間也很容易分層形成硬沉淀，因此選擇合適的增稠劑也是水性木 器漆必須進行的工作。我們曾經(jīng)選擇纖維素類增稠劑HEC，增稠效果很明顯， 但是對期末耐水性有不利影響；我們也曾經(jīng)選用堿溶脹型增稠劑，增稠效果也不 錯，但是對漆膜透明度和流平性有不利影響。因此我們選用了締合型增稠劑，通 過我們多次實驗，發(fā)現(xiàn)羅門哈斯RM-8W和海川3551增稠效果都很好，制得的 水性木器漆施工性也很好，只要不是過度稀釋，一般都不出現(xiàn)厚邊和流淌現(xiàn)象。2.4潤濕劑、分散劑的選擇水性啞光清

8、漆制作過程中，啞粉分散和穩(wěn)定比較困難，特別為了避免儲存期 間返粗，潤濕劑和分散劑是必須添加并且要足量的。我們通過大量的實驗，確定 了相應的助劑選擇。2.5 消泡劑的選擇水性漆起泡容易消泡難，不管是機械攪拌還是施工時的外力介入，泡沫的出 現(xiàn)都是立竿見影，因此，選擇一款不影響漆膜透明度、消泡速度快、消泡能力持 久并且不對流平產(chǎn)生不利影響的消泡劑尤為重要。但是實驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)選 擇消泡能力一般的消泡劑對流平影響小，但是泡沫引起的麻煩更大，因此我們選 擇了強力消泡劑2550，由2550引起的縮孔，用強力流平劑來消除。2.6流平劑的選擇水的表面張力大，純粹的水性乳液在基材上產(chǎn)生收縮是必然的，隨著強力

9、消 泡劑的引入，水性木器漆必須依靠基材潤濕能力強，流平性優(yōu)異的流平劑才能得 到滿意的漆膜效果。因此我們選用了杜邦的氟碳流平劑，當然，當客戶對手感有 較高要求的時候，我們也建議搭配有機硅的流平劑，只要處理好有機硅流平劑的 穩(wěn)泡問題，水性啞光木器漆的手感也可以做到接近油漆的水平。2.7消光粉的選擇水性聚氨酯乳液7640本身比較容易消光，因此消光粉的選擇余地較大，我 們曾經(jīng)選用溶劑型涂料常用的消光粉來消光，消光性和透明度都有比較滿意的體 現(xiàn)。但是生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)容易結(jié)團，分散時間長，過濾較慢，而且在儲存中發(fā)現(xiàn) 容易返粗，因此選用了格雷斯專用于水性木器漆的W500，順利解決了以上問題， 當然，如果成本有

10、壓力的話，溶劑型涂料常用消光粉并非不能使用。我們曾經(jīng)用 溶劑型涂料用蠟粉做消光劑，也有滿意的消光效果和很好的手感，但是同樣存在 返粗問題，特別是漆膜透明度明顯變差，因此不建議選用蠟粉來幫助水性清漆消 光和改善于感，選擇合適的有機硅助劑也能得到滿意的手感和抗劃傷性能。2.8分散工藝的選擇水性聚氨酯乳液遇到純的成膜助劑會有絮凝，因此我們把成膜助劑與水混勻 后再加入乳液，避免了乳液產(chǎn)生顆粒；水性聚氨酯乳液黏度較低，沒有增稠以前， 消光粉加入后很容易漂浮在乳液上面，部分消光粉不能在高速剪切力下良好地分 散，造成部分消光粉結(jié)團，因此我們用增稠劑把乳液增稠后再加消光粉，解決了 消光粉均勻分散的問題。3、結(jié)

11、果與總結(jié)將制得的水性聚氨酯涂料置于2320恒溫室中，根據(jù)GB/T 23999-2009測試 各項涂膜性能。其檢測結(jié)果如下：.檢測項目檢測結(jié)果標準 (GB/T 23999-2009)容器中狀態(tài)攪拌后均勻無硬塊攪拌后均勻無硬塊細度/m W2035不揮發(fā)物/% N3030干燥時間表干/min1830W實干/h1.56貯存穩(wěn)定性(50 2)C,7d無異常（15d）無異常涂膜外觀平整光滑正常光澤（60）55商定硬度（擦傷）3HBB附著力（劃格2mm） /級W11耐沖擊性漆膜無脫落無開裂漆膜無脫落無開裂抗粘連性500g，（502）C，4hMM:A-0，MB:A-0MM:A-0;MB:A-0耐水耐水性（24

12、h）性耐沸水性（15min）無異常無異常耐堿性(50g/L NaHCO3，1h)無異常無異常耐醇性（50%，1h）無異常無異常一、醋無異常無異常耐污染性j綠茶無異常無異常耐干熱性(70 2) C ,15min/級W22從以上檢測結(jié)果可以看出，用水性聚氨酯乳液7640制得的水性木器漆完全 達到了國標要求，在干燥性能方面接近了硝基漆的干燥速度，硬度也與硝基漆相 當，而水性木器漆以水為介質(zhì)，一方面大幅度地降低了制造成本，另一方面對環(huán) 保也起了推動作用，對操作工和消費者來說，對身體的傷害也降到了最低。推廣 好水性木器漆，是利國利民的大好事，相信隨著研究的進一步深入，水性木器漆 的市場占有率將占主導地位。同時，在我們多次的實驗中還發(fā)現(xiàn)，用水性聚氨酯 制作的木器漆，即使在低溫條件下施工，水雖然揮發(fā)很慢，但是經(jīng)過一個多小時 的揮發(fā)后，水性木器漆的表干和實干基本上做到了同步，這是一個有趣的現(xiàn)象， 也預示著水性木器漆可以做到無施工季節(jié)限制。參考文獻：