data-full-width-responsive="true"> 0 前 言在水性木器涂料的发展过程中,由于单组分水性木器涂料具备施工简单、技术比较成熟、价格相对较便宜等优点使其得到了较快的发展,而双组分水性木器涂料则因上述问题发展相对缓慢。但单组分水性木器涂料在成膜过程中没有化学交联或很少有化学交联,其涂膜在硬度、抗划伤、耐化学品等方面有明显的缺陷,在实际应用中,很难满足一些要求较高的家具涂装要求,致使人们在十几年的水性木器涂料推广应用后,不得不把目光再次注意到双组分水性木器涂料上。双组分水性木器涂料由于成膜过程中有一定的化学交联,在涂膜的物化性能方面比单组分水性木器涂料有明显的优势,如果能得到较好的应用,可以弥补单组分水性木器涂料在物化性能上的不足。因此,做好双组分水性木器涂料的研究,将有利于加快水性木器涂料产业化进程。1 双组分水性木器涂料发展现状目前,室温固化的双组分水性木器涂料按交联固化机理分,主要有以下几种类型：11 以氮丙啶为交联剂因氮丙啶可与羧基反应交联,在水性聚氨酯或其
他含羧基的水性木器涂料中添加氮丙啶,即可对涂膜的耐水耐化学品等物化性能起到一定的增强作用。多官能团的氮丙啶还可对水性丙烯酸乳液型木器涂料涂膜的物化性能起到一定的改善作用。在水性木器涂料中,一般添加量在2%左右。但由于氮丙啶对涂膜性能的改善有限,并且气味和毒性较大,不符合水性涂料环保需求,因此,在水性木器涂料领域没有得到较好的推广应用。12 有机硅偶联剂交联型有机硅偶联剂的通式为X3S i(C H2)n Y,X基团是易水解的基团,可与金属基体表面的羟基或水反应；Y基团是选择与树脂发生反应的有机官能团[1]。在涂料用有机硅偶联剂中,Y基团一般可选用环氧基或氨基。但单纯的有机硅偶联剂与水相溶性差,在应用于水性木器涂料时,必须借助一定的剪切力或用亲水性溶剂稀释后加入才能更好地混合,添加量一般为树脂用量的1%～3%,在水性聚氨酯体系中有一定的作用,在单纯的水性丙烯酸体系中,作用并不明显。有人[2]用带环氧基的硅烷偶联剂醇溶液为固化剂,与水性氨基羧酸基丙烯酸树脂反应,固化后的涂膜性能可与水性双组分聚氨酯涂料相媲美。其固化发生在环氧、羧基、羟基及氨基基团的络合反应机理的过程中。机理是先让硅烷偶联剂的环氧基团与丙烯酸酯的氨基和羧基反应(这一反应较快发生),将硅烷连接到聚合物的主链上。硅烷分子的环氧基团一旦连接到聚合物主链上,硅烷就能发生水解并与另一聚合物主链上的硅烷醇发生缩合,从而形成巨大的网状结构交联。据称,该双组分水性涂料具有干燥快、硬度大、附着力好、光泽高,耐水耐醇性优异的特点,但市面上还没有得到较大的推广应用。13 水性环氧树脂交联型这种交联方式是采用多官能度的水性环氧树脂与水性聚氨酯中的氨基和羧基发生交联反应,从而提高涂膜的物化性能。这类水性环氧树脂的反应活性很高,可使涂膜在很短时间内固化。该类水性环氧树脂可以为纯水性产品,不含有机溶剂,无气味,添加方便,手工搅拌即可搅匀。添加量也比较小,一般为5%左右即可,并且有很好的价格优势。基于这类双组分水性木器涂料解决了施工操作性问题,并且性价比相对较高,是当前国内最受关注的一类,发展比较迅速。14 水分散型异氰酸酯交联型这类交联方式与溶剂型P U木器涂料的交联方式相同,主剂是水性多元醇组分,固化剂是水分散型异氰酸酯。主剂部分按水性聚合物的胶体结构,可分为两大类：一类是水分散型多元醇,另一类是乳液型多元醇。目前,固化剂部分一般为亲水改性的H D I型异氰酸酯,这是因为H D I型异氰酸酯固化剂有很好的耐黄变性,并且有较低的黏度。其生产方式主要有内乳化和外乳化两种。该类双组分水性木器涂料干燥固化后的性能也最接近溶剂型P U木器涂料,是目前双组分水性木器涂料中综合性能最好的一类。但两个组分混合时不容易搅匀,并且有一定的增稠现象,导致施工不方便。异氰酸酯会和水反应,产生C O2,致使混合后的涂料在施工时间里或干燥过程中产生气泡,影响板面效果。目前,该类固化剂只有巴斯夫、拜耳、罗地亚等几家外国公司可以提供,国内也有相关的研究报道[3],但并未有工业化生产。因此,该类固化剂主要还是依靠进口,价格较贵。这类双组分水性木器涂料在市面上还比较少见,相关的文献资料也不多。2 双组分水性木器涂料发展过程中若干问题的探讨21 施工操作性涂料只是一种半成品,只有借助一定的施工方式在被涂物件表面形成期望的涂膜,才能展现出涂料的最终价值。因此,要使之能得以快速的发展,除了需要必备的物化性能外,还需要有较好的施工性能。以水分散型异氰酸酯交联的双组分水性木器涂料之所以发展缓慢,主要原因之一就是固化剂部分不容易与水或主剂部分混合均匀。尽管目前所提供的水分散型异氰酸酯都经过了亲水处理,但仍难与水直接混合。尽管采用HDI型单体大大降低了水分散型异氰酸酯的黏度,但由于其一般都是以100%固含提供,所以黏度仍比较高,一般在4 000～6 000 m P as(23 ℃)。使用时若用亲水型溶剂稀释,可以明显改善混合时的操作性,但会大大增加涂料中的V O C含量,同时还会有其他副作用产生,如加快异氰酸酯与水的反应速度,产生更多的气泡。直接加入主剂混合时,会有不同程度的增稠,搅动过程也容易产生气泡,需要在搅匀后适当地静止以消泡,一般为10～20 m i n,这样又会使施工变得麻烦,并且缩短了可使用时间。以有机硅烷偶联剂为交联剂的双组分水性木器涂料,如果有机硅烷偶联剂没有经过一定的处理,也很难与水混合,并且这类交联剂类型不同,其价格、添加比例、交联效果都有很大的差别。以水性环氧树脂交联的双组分水性木器涂料之所以在国内受到很大的关注就是因为其两个组分混合容易,解决了施工操作问题。22 使用活化期使用活化期是双组分水性木器涂料应用研究过程中不得不考虑的问题。在溶剂型双组分木器涂料中,都是以施工黏度的变化来判断活化期的长短。一般是把双组分涂料调好,在自然条件下放置,直至黏度上升到不能正常施工了,作为活化期的终点。一般黏度上升较大后,其涂膜的性能也会发生变化,如哑光清漆光泽会变得更哑。在溶剂型双组分木器涂料中,黏度是反应速度快慢的一个重要表现。正是在这种思维模式下,很多研究人员也以黏度的变化作为双组分水性木器涂料的活化期的判断依据。由于双组分水性木器涂料在混合后放置的一段时间内,有的黏度有明显上升,有的没有明显的上升,如由朱万章介绍的一种室温固化的双组分水性木器涂料,在配好涂料后,15 d内黏度变化只有07 s(191～198 s),放置35 d后涂料外观及涂刷施工仍无异常[4]。但这并不意味涂料涂膜的物化性能没有发生变化。笔者通过对双组分水性木器涂料的应用研究发现,尽管有的双组分水性木器涂料在混合后的较长一段时间内没有明显的黏度变化,对施工也没有明显的影响,但在放置一定的时间后,其施工后的涂膜已发生了很大的变化,最明显的就是硬度会明显降低,哑光漆的光泽会明显变亮。如果是水性环氧体系,可能还会出现成膜不好；如果主剂部分是带-O H基的水性丙烯酸乳液型树脂,可能还会出现附着力变差的问题。由于双组分水性木器涂料的研究很多还停留在实验室阶段,在国内应用较少,这个问题很少引起研究人员的注意。研究人员把更多的目光停留在两个组分混合后短时间(半小时)内涂膜的物化性能及混合后涂料的外观变化(黏度上升)上,而很少注意涂料在混合放置一段时间后涂膜的物化性能变化。双组分水性木器涂料要想得到很好的应用,特别是要在家具生产中得到较好的应用,保证其在一定的施工时间内涂膜有比较稳定的物化性能是非常必要的。23 性价比在上述4类双组分水性木器涂料中,第三类和第四类最受关注。以水性环氧树脂交联固化的双组分水性木器涂料在价格、操作性、环保方面有较大的优势,但性能上与以水分散型异氰酸酯交联的双组分水性木器涂料相比,还是要差一些,尤其是在改善水性木器涂料最大缺陷硬度及硬度上升方面,还不能满足少数高档木器产品的要求。以水分散型异氰酸酯交联的双组分水性木器涂料物化性能较好,但施工操作性较差。并且固化剂较贵,一般在100元左右(100%固含)。其主剂部分的树脂也在25～50元不等,配比在1/4～1/2,平均下来的生产成本就在45～65元/k g,这是生产厂家及其下游客户难以接受的。3 结 语双组分水性木器涂料涂膜有较好的物化性能,但由于在施工操作、使用活化期、价格等方面存在不同程度的缺陷,致使其推广应用受到了一定困扰。目前,国内比较受关注的水性环氧树脂交联型双组分水性木器涂料,尽管其物化性能比以水分散型异氰酸酯交联的双组分水性木器涂料稍差,但解决了双组分水性木器涂料施工操作性不好的问题,这在双组分水性木器涂料的发展进程中又向前迈进了一大步。以水分散型异氰酸酯交联的双组分水性木器涂料物化性能较好,若能解决施工操作性问题,适当降低生产成本,也将有很大的应用空间。水性木器涂料是木器涂料发展的必然方向,在大力推广单组分水性木器涂料的同时,做好双组分水性木器涂料的研究与应用,使之弥补单组分水性木器涂料性能上的不足,将进一步促进水性木器涂料的发展。
