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水性木器封闭乳液的应用

水性木器封闭乳液的应用、
一、概况
水性木器漆的环保性和健康性已经逐渐被人们所重视,其市场占有率近几年有了明显的增长,特别是北京深圳等一线城市限制油性木器漆进入以后。但是水性木器涂料在施工过程中还存在许多难以解决的问题,例如在施工白色或者浅色水性漆时,常会遇到涂膜干燥后出现黄变和涨筋现象。其主要原因为树木在生长时需要水分,阳光,矿物质和有机物,使木材结构中留有大量的水通道,有机残留物和较亲水的矿物质,其含有的色素(单宁酸),松香等,他们具有亲水性,溶胀和挥发性。现在由于环保和安全考虑木材表面使用水性材料处理,而水是水性涂料的主要组成物之一,涂料的一半重量甚至更多都是水。当涂料涂覆于木材表面时,木材中的有色成分会迅速溶解到涂料的连续相——水中,就像在涂料中又添加了颜色,从而改变了涂料的色相。另外,木材生长纹,矿物质和水通道遇到水性涂料,立即吸水,就产生涨筋等现象。因此,研发一种水性木器封闭底漆配套使用,解决上述变色涨筋问题是本文的重点。
二、配方设计
水性木器封闭底漆是一种以水为分散介质的特殊分散体系,由于其主要用于底材的封闭作用,故需要体系具备很好的渗透性;干燥快,易打磨。因此首要选择耐水性好,粒径细,特殊改性的水性树脂,并配以合理的助剂;再者,体系的黏度必须相对比较低,有利于涂料渗透进基材里,获得优异的封闭性。
2.1水性树脂的选择
水性树脂是水性木器封闭底漆的重要组成部分,是配方体系建立的核心。水性木器封闭底漆的封闭效果好坏直接与水性树脂有密切关系。树脂的选择可以基于以下几个原则:1,粒径越细越好,最好是纳米级;2,特殊改性;3,耐水性要好;4,适当的玻璃化温度。玻璃化温度太高,硬度高,打磨性好,但渗透性能相对较差;而玻璃化温度过低,渗透优异,而涂膜干燥性差,纤维易涨筋,涂膜容易发粘;5,合理的价格。
基于以上几点选择制备纳米级丙烯酸乳液。
2.2纳米丙烯酸乳液的制备
在装有搅拌器、温度计、冷凝器的四口烧瓶中加入去离子水、复合乳化剂,边搅拌边升温至50℃左右,初加单体(BA、MMA)。升到70℃左右,初加引发剂水溶液,待温度升至85℃—90℃时,滴加引发剂和有机硅混合单体,在这2.5h内控制滴加速度。滴加完成后保温1h,接着降温至60℃进行后处理,保温30min随后加入封单宁交联剂和中和剂把pH调节至7.0—8.0。继续降温至室温后用300目滤布过滤出料即得有机硅丙烯酸酯共聚物微乳液。设计固含量35%—40%,粒径50nm—80nm。制备乳液牌号为SN-300乳液。
1 水性乳液SN-300性能

主要成份
有机硅接枝丙烯酸共聚物微乳液
外观
透明或半透明乳液
含固量
38±1%
PH值
6.0-7.0
粒径
10-50nm
性能
粒径细,机械稳定性好
最低成膜温度
25℃

 
2 用于木器封闭底漆树脂的性能比较结果
树脂种类
价格
耐水性
渗透性
一般水性丙烯酸树脂
便宜
一般
一般
水性丙烯酸聚氨酯(共聚物)
一般
水性聚氨酯树脂
很贵
水性特殊改性纳米丙烯酸树脂(SN-300)
一般
很好
1即为制备的水性纳米乳液SN-300的性能指标,表2为和其他同类产品的比对。综上所述,SN-300可以用于生产水性木器封闭底漆。
三、配方实例(见表3)及生产工艺
3水性封闭底漆实验配方

原料名称
质量分数
SN-300
96.6
成膜助剂
3
消泡剂
0.1
0.2
润湿剂
0.1

3.1基于各水性木器漆的制备工艺
将水性纳米乳液SN-300加入分散罐中,依次加入成膜助剂,消泡剂,水,润湿剂,1000r/min快速分散均匀15分钟后过滤出料。
3.2水性木器封闭底漆的封单宁酸效果测试的样板制备和施工工艺
分别取2块未经打磨的杨木板,经过仔细打磨后,板(一)直接涂上白色面漆(见图1),板(二)涂上封闭底漆,干燥2h后,轻微打磨,表面涂上白色面漆,干燥(见图2),把2块板分别放入50℃烘箱,干燥24h后,对比测试封单宁酸效果。
3.3水性木器封闭底漆的封松油效果测试的样板制备和施工工艺
分别取2块未经打磨的松木板,经过仔细打磨后,板(一)直接涂上白色面漆(见图3),板(二)涂上封闭底漆,干燥2h后,轻微打磨,表面涂上白色面漆,干燥(见图4),把2块板分别放入50℃烘箱,干燥24h后,对比测试封松油效果。
3.4水性木器封闭底漆涨筋效果测试的样板制备和施工工艺
    分别取2块未经打磨的橡木板,经过仔细打磨后,板(一)涂上外来样品(见图5),板(二)涂上由SN-300制备的封闭底漆(见图6),干燥24h后,对比测试效果。
四、讨论与分析
QQ截图20170608095302.png
1白面漆效果(未封底)图2白面漆效果(封底)
4.1封闭底漆封的封单宁酸效果的测试
如图1所示:(1)表示没有喷漆的杨木板,(2)没有经过封闭底漆的杨木板上的白色面漆效果图。从图1中可以看出,没有经过封闭底漆处理的杨木板,表面喷上白漆之后,明显有黄色的单宁酸往外渗透。
如图2所示:(1)表示没有喷漆的杨木板,(2)表面经过封闭底漆的杨木板,(3)经过封闭底漆的处理后,表面喷上白色面漆以后杨木板的效果。从图1和图2的对比效果来看,经过封闭底漆处理的杨木板,其表面上白面漆效果良好,看不到有单宁酸渗出的痕迹。
综上所述,封闭底漆可以通过自身的性能把杨木板里单宁酸封闭在里面渗透不出来,对杨木板的封闭效果甚佳。
QQ截图20170608095313.png
3白面漆效果(未封底)图4白面漆效果(封底)
4.2封闭底漆封的封松油效果的测试
如图3所示:(1)表示没有喷漆的松木板,(2)没有经过封闭底漆的松木板上的白色面漆效果图。从图3中可以看出,没有经过封闭底漆处理的松木板,表面喷上白漆之后,明显有黄色的松油往外渗透。
如图4所示:(1)表示没有喷漆的松木板,(2)表面经过封闭底漆的松木板,(3)经过封闭底漆的处理后,表面喷上白色面漆以后松木板的效果。从图3和图4的对比效果来看,经过封闭底漆处理的松木板,其表面上白面漆效果良好,看不到有松油渗出的痕迹。
综上所述,封闭底漆可以通过自身的性能把松木板里松油封闭在里面渗透不出来,对松木板的封闭效果甚佳。
QQ截图20170608095324.png
图5 外来样品封底效果             图6  SN-300封闭底漆效果
4.3封闭底漆的涨筋效果的测试
从图5中可以看出,经过外来样品封闭底漆处理的橡木板,其表面毛糙,明显出现纤维变粗现象;
从图6中可以看出,经过SN-300封闭底漆处理的橡木板,其表面平整,未出现起筋现象。
通过上述一系列的试验结果:封闭底漆在封单宁酸,封松油,不起筋效果等方面的检测结果可以知道,江苏国联科技有限公司生产的SN-300乳液制备的封闭底漆,具备突出的封单宁酸,封油脂性能,不起筋效果,在各种木质材料上的封闭效果优异。
表3封闭底漆的综合性能的测试结果

检测项目
检测结果
单项判断
检测方法
涂膜外观
平整光滑
合格
目测
光泽(60°)%
 
合格
GB/T 9754
干燥时间(常温)
 
 
 
表干/min
10
良好
秒表检测
实干/h
2
良好
秒表检测
耐水性
耐沸水(15min)
耐水性(24h)
无异常
无异常
GB/T 4893.1-2005
打磨性
良好
合格
GB/T 9286-1998
耐碱性(50g/lNaHCo3,1h)
无异常
合格
备注
耐醇性(50%,1h)
无异常
合格
备注
基材润湿效果
良好
良好
 

以上检测结果可以知道,由乳液SN-300制备的的封闭底漆不仅具备突出的封闭性能,在其他综合性能上也有优异的表现,是一款优异的水性木器封闭底漆。
五、结 
通过对乳液SN-300制备的封闭底漆的综合性能检测和评价可知:该封闭底漆具有封单宁酸,松油,附着力良好等优异的性能,是水性木器涂装过程中不可或缺的一部分。
随着水性木器涂料技术的不断进步和施工综合性能的不断提高,以及国家对环保行业的更加重视和大力支持,水性木器涂料的前景肯定越来越大。
 
 
 
参考文献
1〕詹朝任,等。水性木器涂料体系的配方设计原则。中国涂料,2007,22(6);40-44
2〕詹朝任,等。高固含,高透明水性木器底漆。中国涂料,2008,23(7);58-61