水性木器封闭底漆的研究进展

data-full-width-responsive="true"> 水性木器封闭底漆的研究进展谢灯咨 1，李会宁 1，王申强 1， 郝向英 2（1肇庆千江高新材料科技股份公司，广东 肇庆 526238；2肇庆学院化学化工学院，广东 肇庆 526000）0 引言进入 21 世纪，在经济快速发展的同时，环境保护已成为世界最为关注的焦点，随着各国环保法规的进一步完善，低 V O C 或零 V O C 排放的新型涂料成为研发的热点。水性木器漆的发展顺应了环保要求，正成为继内外墙建筑乳胶涂料之后的又一市场热点。有机溶剂对地球生物造成的危害主要有：刺激感官，使人感到口干舌燥；刺激呼吸道黏膜和皮肤，导致中毒；使人产生头痛乏力等不适感觉；基因毒性和致癌。环保涂料向着水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料及辐射固化涂料发展。水性木器漆就是以水为稀释剂的木器涂料，其中含有部分助溶剂（沸点＞ 250 ℃ ），不含苯、甲苯、二甲苯、游离 TD I 等有毒物质，无刺激性气味，具有环保、安全、简便、节能四大特征[。但还是存在很多在施工过程中难以解决的问题，例如水溶性颜色板材与中密度纤维板在实色涂装过程中，色素渗出引起涂膜变色、油脂或单宁酸渗出导致附着力变差等问题，制约其迅速发展及对市场占有率的提升。因此，研发出一种对板材具有强封闭作用的底漆，是解决以上问题的最直接、简单、有效的方法，同时也会对水性木器漆的发展及市场起到巨大的推广作用。1 封闭机理水性封闭底漆主要是依靠强渗透力，可以渗入到底材的毛细管中，堵住细小的毛细管，或是与油脂类物质形成离子键，从而有效地把这些物质封闭固定在界面上，使底材中的油脂或单宁酸无法渗透到外表面，增强涂膜的效果。同时，底漆的黏度要相对较低。不同木材中的植物油种类复杂多样，例如杨木的单宁酸、松木的松节油等，所选用的封闭底漆就有所不同使用的树脂可分为阴离子乳液、非离子乳液和阳离子树脂。阳离子树脂可以与木材中的单宁酸以及部分油脂类物质分子形成离子键，反应形成的盐类物质被涂层固定在界面上，而不会在高温高湿条件下迁移渗出。阳离子树脂中的氨基基团可以与木纤维中的羟基形成氢键，从而产生很好的附着力。许钧强等利用表面涂膜的密实性来实现封闭效果。2 配方设计封闭底漆是基材和面漆之间的过渡层，具有增强涂层对基材的附着力、封闭性和增加涂膜厚度从而提高丰满度的作用，需具有良好的渗透性、透明度、附着力、打磨性等特点[1 1 ]。配方包括水性树脂、成膜助剂、封闭助剂、基材润湿剂等助剂。2 1 水性树脂封闭底漆使用的水性树脂原则有：粒径越细越好，最好是纳米级；耐水性好；玻璃化温度高。水性树脂主要包含丙烯酸、丙烯酸聚氨酯共聚物、聚氨酯等。2 1 1 水性丙烯酸树脂水性丙烯酸树脂具有附着力强、透明度高、色泽浅、保色性优、不加深木器颜色、成本较低等特点，已成为目前市场上的主要产品。但其耐磨性及抗化学性较差，硬度不够高，为克服其缺点，需要用环氧树脂、有机氟、有机硅等进行改性。于海深采用乳化液聚合法，利用环氧树脂将废聚苯乙烯和丙烯酸酯类单体改性，该涂层具备良好的物理机械性能和耐腐蚀性，是把废旧聚苯乙烯变废为宝，具有较高的应用价值。王春艳等采用溶液接枝共聚法，通过丙烯酸酯类单体与环氧树脂接枝反应，对丙烯酸树脂进行改性，其附着力、硬度、耐冲击性及拉伸强度等力学性能有较大幅度地提升，树脂的耐水性明显增强。I e z z i 等 针对聚偏二氟乙烯（P V D F）树脂的化学惰性所导致的涂料附着力较小的问题展开了研究，将丙烯酸改性树脂加入 P V D F 树脂中以改善其附着力和着色性，该做法从宏观尺度大幅提高了混合树脂的性能。P a r k H S 等利用 3 - 丙基三甲氧基硅烷（M P T S）作为有机硅单体进行共聚反应制备了丙烯酸树脂涂料，其附着力、耐候性等性能大幅提高。2 1 2 水性聚氨酯树脂水性聚氨酯具有良好的物理机械性能，优异的耐寒性、弹性，以及硬度随温度变化不大，耐有机溶剂性好等优点。但单一的水性聚氨酯乳液存在自增稠性差，固含量低，耐水性差，硬度低，成本高，故在市场上应用受到了限制。为了克服以上缺点，主要用环氧、有机硅、丙烯酸、纳米材料等进行改性。陈家华以异氰酸酯、聚合物多元醇等为原料，在回流冷凝管和N 2 导管中加入适量催化剂、丙酮稀释剂、再将溶解在甲酞胺中的二羟甲基丙酸（D M P A）加入反应器中进行扩链反应 2 ~ 3 h ，降温加入三乙胺成盐，最后将反应液倒入去离子水中，与水扩链乳化一定时间，制备了力学性能和耐介质性以及成膜物的附着力、耐磨性和耐冲击性均好的聚氨酯树脂。2 1 3 水性丙烯酸聚氨酯共聚物水性聚氨酯涂膜柔韧性好，耐有机溶剂性能优，但耐水性差，芳香族耐候性差。这与丙烯酸乳液涂膜具有的耐候性佳、耐水性好、但硬而脆、高温易回黏的特点形成良好的互补作用，且纯丙烯酸涂膜始终存在热黏冷脆的问题，若将两者复合，能克服各自的缺点，发挥各自的优势，使涂膜性能得到明显的改善，且成本相对水性聚氨酯要低，具有更好的市场竞争力，正逐步占领市场。U r s k a S e b e n i t 等以聚氨酯（P U）乳液作为种子乳液，将丙烯酸树脂作为预乳化液，合成了丙烯酸- 聚氨酯复合乳液。曾文慧在制备水性聚氨酯乳液时引入丙烯酸羟乙酯等丙烯酸类单体，并以异氰酸酯基、酮肼为交联剂，制备了双重交联改性的聚氨酯丙烯酸乳液。研究表明，此工艺制备的乳液涂膜耐化学品性和物理机械性能明显提高，交联密度达到 9 0 % 以上，具有较好的性能。2 1 4 氨基官能团制备而成的阳离子树脂阳离子树脂用酸中和时，带正电荷的氨基变成水溶性，聚合物粒子开始溶胀，体积达到原先的数倍，乳白色的分散体渐渐变成透明的聚合物阳离子溶液。阳离子树脂研究才刚刚起步，对部分底材中的油脂无法很好地进行封闭，正处于发展阶段，但是在高温高湿条件下，阳离子乳液封闭后底材中油脂也不会渗透出来，而阴离子乳液却达不到，这是阳离子乳液所特有的，是以后发展的关键点所在。