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水性木器漆配方成功的五大关键


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水性木器漆配方成功的五大关键
在环保意识日益增强的今天, 水性木器涂料是许多涂料企业关注的未来 发展方向。 水性木器涂料只占中国木器涂料 2008 年产量 2%左右, 但是 它的发展潜力是不容低估的。 我们最近进行了一次全国规模的大范围调 查, 访谈了包括技术人员,采购人员和高层管理人员的涂料企业各个层 面。 根据我们的分析, 目前至少有 20%的涂料企业都在观望着水性漆市 场。 虽然中国涂料企业对水性木器漆关注度很高, 许多企业却缺乏成功开发 水性木器涂料产品的能力。 成功开发水性木器涂料需要两个因素:对水 性涂料深入的技术的掌握和对客户对涂料要求的了解。 这样才可以使产 品开发有的放矢。 目前,水性木器漆最大的市场是家具, 特别是与出口 家具配套的涂料。 这代表着水性木器涂料的高端市场, 要求最高也最有 潜力的。 因此, 本文的讨论将集中在用于家具涂装的水性木器涂料, 但 对家装市场的水性木器涂料开发也有借鉴作用。 根据华津思对水性涂料 的丰富经验和对终端客户的调查, 水性木器漆配方成功有五大关键:
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快干:为了满足家具厂大批量生产的要求, 水性木器涂料必须具 有快干的性能。 高硬度:高硬度漆膜可以减少划伤/划痕对家具外观的损害。 丰满度: 漆膜丰满;流平性/平整度好。 有竞争力的价格:家具厂家未来将更加重视节省资源和成本控制。 这需要水性木器涂料厂家在配方的过程中考虑原料成本, 尽量使用 性价比最高的原材料。 亚光:据家具厂家反映,表面涂装未来的发展趋势是以亚光为主。

我们将分五部分向您详细介绍这五大关键。
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快干性
发表于 2009 年 05 月 9 日 DrEcoPaint 没有评论 快干是最常听到的客户对水性涂料的要求。 由于其分子结构的独 特性, 即分子间极强的氢键作用,特性与绝大部分有机溶剂有着明显的区 别。在水性涂料领域,这个特性集中体现在,由于水的蒸发热高,水的蒸 发速度要比常见的涂料溶剂慢十几倍甚至几十倍。而且,由于空气中水蒸 汽的含量显著, 并随季节变化大, 水的蒸发速度随之发生变化。 最严重时, 如果空气相对湿度达到 100%时,水的蒸发会停止,而非水溶剂则不受此 因素影响。

虽然,水性涂料面临以上所述技术挑战,但由于其环保特性,必然 会成为涂料领域重要的一员。随着过去十几年水性涂料工作者的不懈努 力,水性涂料技术日趋成熟。以下就影响水性涂料干燥速度的主要因素, 及配方时可采取的相应措施进行讨论。 1. 树脂的选择: 像所有涂料一样,水性涂料的性能在很大程度上是由配方中选 用的树脂决定的。 绝大多数水性成膜树脂为乳液体系,该体系的成 膜机理与溶剂型涂料不同。溶剂型树脂与溶剂形成单相体系,随着 溶剂的蒸发,体系粘度增大,直至成为固体,从体系的机械性能来 讲,是一个连续的过程。而水性乳液则是一个双相体系,随着水的 蒸发, 体系粘度起始时变化不大,但当乳液颗粒的体积占总系统体 积达到一临界值时,系统突然从业态变为固态,是一个不连续的过 程, 这一临界点是水性涂料表干的开始,因此水性涂料的表干时间 要比某些溶剂型涂料还要短。从表干到漆膜性能的全部体现,取决 于系统中残留水分的蒸发速度,乳液颗粒中高分子的相互渗透,及 体系中其它有机小分子的挥发速度。为了实现系统的优化,制作水 性漆配方时,应从以下几个方面对树脂进行选择: a. 固含量:通常,乳液的固含量越高,其距离表干临界值就 越近,干燥速度就越快。然而固含量过高,也会带来一系列 的不利因素。表干过快会使涂刷间隔缩短,带来施工上的不 便。固含量偏高的乳液,由于树脂颗粒间距小,通常其流变 性能较差, 对增稠剂也不敏感,使对涂料的喷涂或粉刷性能 调节的困难增大。 b. 乳液颗粒大小:乳液的颗粒越小,同样固含量下,颗粒之 间的间距就越小,表干临界值就越低,干燥速度就越快。乳 液颗粒小, 还会带来成膜性好, 光泽度高等其他方面的优势。 c. 树脂玻璃化转变温度(Tg):一般而言,树脂的 Tg 越高, 最终成膜的性能就越好。然而,对于干燥时间来讲,其趋势 则基本相反。Tg 高的树脂,通常需要在配方时加入较多的 成膜助剂, 以便高分子在乳液颗粒间的相互渗透,促进成膜 质量。而这些成膜助剂,需要足够的时间从体系中挥发,实 际上会延长从表干到全干的时间。所以,从这 Tg 这个因素 来讲,干燥时间与成膜性能往往是相悖的。 d. 乳液颗粒的相结构:取决于乳液的制备工艺,同样的单体 组成可能会形成不同的颗粒相结构。 被广为人知的核壳结构 就是其中的例子之一。 虽然一个乳液不可能所有的颗粒都做 成核壳结构, 但这个形象的比喻是人们对乳液的成膜性能可 以有一个通俗的了解。如果颗粒的壳 Tg 低,核 Tg 高,那么 该体系成膜助剂需求少,干燥较快,但由于成膜后连续相是 低 Tg 的树脂,漆膜的的硬度则会受到一定影响。相反,颗 粒的壳 Tg 高,则成膜需一定量的助剂,则膜的干燥速度会 较前者慢,但干燥后的硬度会比前者高。 e. 表面活性剂的种类和用量:常见的乳液在制造工艺中均采 用一定的表面活性剂。 表面活性剂对乳液颗粒有隔离和保护

的作用, 在颗粒相互融合的成膜过程中, 特别是在初始阶段, 即表干时有很大影响。而且,这些独特的化学品,在水和油 相中均有一定的溶解度, 溶在树脂中的部分其实会起到成膜 助剂的作用。不同的表面活性剂,由于其在树脂中的溶解度 不同,其成膜剂的作用也会不同。 2. 树脂的固化机理: 水性树脂成膜固化一般有几个层次上的机理。首先,乳液颗粒的 聚集和融合,是所有乳液表干都必然经历的机理。然后,水和其他 成膜助剂的挥发, 使热塑性树脂本身的基本性能得以充分体现,是 固化的第二个阶段。最后,某些乳液在制备时引入交联机理,或在 涂料使用时引入交联剂, 使膜的硬度在热塑性树脂的基础上进一步 提高。 最后这一步的交联机理,会对膜的最后固化速度和程度有很 大的影响。常见的交联机理有氧化交联(如醇酸树脂的交联),麦 克尔加成式交联 (如一些自交联乳液体系) 及亲核取代式交联 , (如 环氧,聚氨酯等)。这些交联反应,都受温度,pH 等因素影响, 在配方时应平衡体系的固化要求与其他性能的关系。 成膜助剂的用量和种类: 从理论上讲,任何树脂的溶剂都是成膜助剂。在实践中,考虑到 安全,成本,速度等因素,常见的成膜助剂也不过十几种,主要是 一些高沸点的醇, 醚及酯。这些成膜助剂对于不同的水性涂料工程 师来讲又会各有偏爱。一般,某个有经验的工程师,常用的成膜助 剂不过两三种。 主要考虑因素是试剂在水和树脂之间的分配和在树 脂颗粒内部的分配。特别是当水性树脂为多相树脂时,成膜助剂的 选择和搭配即显得尤为重要。 施工环境: 在本文开始时我们讨论了水的问题。正因为水的特性,使得水性 涂料在施工环境上比油性漆要求要高一些, 主要是尽量控制施工时 的温度和湿度。 通用配方的施工要尽量避免高湿环境。如果必须在 高湿度下施工, 应该对配方进行调整,或者选择成膜性快的树脂或 者对现场实行隔离处理。

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