室温固化双组分水性木器涂料的制备

1前言

由于符合环保要求，水性涂料近年来受到高度重视并取得了长足的进展。水性涂料的优点在于有很低的有机挥发物(VOC)含量，甚至几乎可达到零VOC的水平。室温固化水性木器涂料作为水性涂料的重要组成部分在国内已得到推广。现已在家庭装饰领域开始崭露头角。

现有市场上的室温固化水性木器涂料多为单组分体系，通过水分挥发后形成不可水溶性的涂膜。在此过程中可以形成分子内交联，如水性醇酸体系和水性氧酯油体系靠空气中的氧气发生交联，也可能因乳液本身含有酮羰基／酰肼类化含物，随水分挥发发生交联。然而这种交联对涂膜性能的提高十分有限，与溶剂型聚氨酯，特别是溶剂型双组分聚氨酯相比，单组分水性木器涂料尚难望其项背。其性能的巨大差距阻碍了水性木器涂料的推广应用，特别是在要求较高的场合，如家具制造业和工业涂料上的应用。

制成室温固化的双组分水性木器涂料是显著提高涂膜性能的一个重要途径，由于要求室温固化，因而更增加了配漆的难度。

以下介绍的双组分水性木器涂料是一种新颍的双组分水性涂料。其优异的性能可与溶剂型涂料相媲美，但配漆及施工比一般双组分水性涂料更加方便。

2实验部分

2．1主要原材料

(1)丙烯酸改性聚氯酯分散体ER-05(青岛颐中实业公司)。该分散体固含量≥33％，粘度<500mPa·s。(2)JL-01交联剂，透明无色稀液，青岛颐中实业公司。(3)各种助剂，分别取自BYK公司、海川公司等。

2．2制备方法

主料按一般单组分水性木器涂料的方法制备，在ER-05水分散体中逐次分别加入流平剂、成膜助剂、消泡剂、增稠剂等，充分混匀。

在使用前将其加入JL-01固化剂混匀过滤，适当放置后即可涂装。

3结果与讨论

3．1甲、乙组分

双组分水性木器涂料主料ER-05型丙烯酸改性聚氨酯分散体。该分散体为核壳结构型，固体分≥33％、粘度小，外观乳白有半透明性，分散体分子中含有羟基和羧基。以ER-05分散体加上消泡剂、流平剂、增稠剂、表面改性剂等制成甲组分。

乙组分为JL-01交联剂，外观无色清液。每100份甲组分添加(1～7)份乙组分，混合均匀后仍类似甲组分，漆液外观和粘度无显著变化。

水性涂料多用异氰酸酯固化剂制成双组分体系，国内外这类固化剂种类繁多，品种各异，但是大多混合十分困难，甚至虽经亲水改性也不易迅速分散在乳液和水分散体中。而研制的双组分水性涂料混合极易，用手轻加搅动就可混合均匀，很适合DIY型现场加工。

3．2施工性能

3．2．1适用期

双组分水性木器涂料与双组分溶剂型漆一样，配好漆后有一个适用期的问题，20℃下漆液粘度随时间的变化见图1。

从图1中可见粘度变化相当缓慢，15d内无很大的变化，粘度在(19．1～19．8)s，18d后粘度增至21s左右，涂刷无影响，更无分层、凝胶、增稠等异常现象。继续存放至35d，双组分涂料的外观和涂刷施工时仍未观察到异常现象。

在适用期上水性涂料与溶剂型涂料有着完全不同的现象，双组分溶剂型涂料配漆后粘度逐渐增长，超过适用期后粘度增高至完全不能施工，也不能再用溶剂稀释。然而，在水性环氧体系曾经发现配漆后粘度无显著变化，但在超过某一时间后，漆液涂装不再能形成良好涂膜。在这种情况下配漆后的适用期不能以粘度变化来确定，而要以施工能否形成良好涂膜的时间来确定。

本水性木器漆配漆后18d涂装仍能很好成膜，存放35d涂装仍无异常，可见20℃下适用期长达35d以上。这是其他类型的室温固化双组分水性涂料，如亲水异氰酸酯或氮丙啶化合物固化的水性涂料是根本不能相比的。

3．2．2陈化

双组分水性木器涂料配漆后宜陈化后再用，20℃下陈化2h以上。陈化时间不够的涂膜有可能出现微裂纹或尘粒状现象，特别是施工温度较低时更有可能出现这些弊病。夏季配漆后可接使用。

3．3硬度

3．3．1硬度随固化时间的变化

用摆杆硬度计测定的两种配方室温固化涂膜硬度随时问的变化如图2所示。

图2室温下固化时间对漆膜硬度的影响

由图2可见，1d之内涂膜硬度即可达到最终硬度的70％以上，7d后硬度基本达到值。涂装后于50℃下烘烤，涂膜硬度随时间的变化见图3。1h后硬度接近最终值，(5～7)h后硬度基本恒定。50℃下固化1h，近似于室温(20～23)℃条件下固化1d。因此，该涂料用于工业化生产时，在不太高的温度下适当加温，可以大大缩短加工等待时间。

固化剂中的活性基团与聚氨酯分散体中的官能团反应后交联，固化剂过多并无益处。图4表明随着固化剂用量的增加，涂膜硬度先增加，后减少，硬度的峰值在固化剂用量为1％～3％达到。过多的固化剂起了增塑作用，涂膜硬度反而下降。