data-full-width-responsive="true"> 随着人们生活水平的提高和环保意识的增强,溶剂型涂料已远远不能满足日益严格的环保法规的要求, 国内外正在积极开发低污染、高性能的水性木器漆以替代传统的溶剂型涂料。但用于木器涂料的报道较少, 主要存在最低成膜温度(MFT ) 高、耐水性较差、硬度不高等缺点。如何实现技术上的突破, 成为制约水性木器涂料蓬勃发展的关键环节。一般常采用引入功能单体调节乳液粘度, 选择合适的聚合工艺提高乳液的聚合稳定性; 采用合适的乳化剂体系提高乳液的电解质稳定性和贮存稳定性; 采用粒子设计制备核壳结构乳液以降低乳液的最低成膜温度。其中, 将纳米化技术应用于乳液聚合, 选用合适的功能单体, 制备出纳米尺寸上的核壳结构的乳液是实现水性涂料发展的重大技术突破。1 水性木器涂料发展现状水性木器涂料作为一种新型的绿色环保产品进入我国市场也只不过是近几年的事情, 其最大优势就是 环保。但在性能方面, 仍然存在较多的问题。1 1 水性木器涂料的研究现状水性木器涂料最早由欧洲国家研发, 在国外已有十几年的历史。在欧洲, 水性木器涂料的年产量以9% 的速率递增, 目前年销售量约为20万,t 使用率已达到80% 。20世纪90年代末期, 德国的 都芳水性木器漆先期进人我国北京市场后, 接着美国 宣威阿克苏诺贝尔 立邦 等洋品牌也相继进入。随之, 国内的少数企业也加大了对水性木器涂料的研发力度, 并且有多个品牌的产品投入市场, 对我国的水性木器涂料的发展起到了一定的推动作用, 但目前的市场销售情况并不理想。广东嘉宝莉称, 其水性涂料业务收益不及用于推广的费用,这一现状代表了一定的普遍性。过去几年, 虽然水性木器涂料一直很受关注, 但市场却并未真正活跃。究其原因, 一方面是由于市场的认知度还不够, 另一方面的主要原因就是水性木器涂料的自身性能与其较高的价位还不相称。1 2 水性木器涂料的主要品种当前市场上水性木器涂料牌号众多, 其中以进口产品为主。从主要构成成分来看包括以下3类:①以丙烯酸为主要成分的水性木器涂料; ②以丙烯酸与聚氨酯的合成物为主要成分的水性木器涂料;③聚氨酯水性涂料。以丙烯酸为主要成分的水性木器涂料的主要特点是附着力好, 但耐磨及抗化学性较差, 漆膜硬度较软, 丰满度较差, 这是使许多人认为水性涂料不如油性涂料的原因所在。因其成本较低且技术含量不高而价格便宜, 是大部分水性漆企业推向市场的主要产品。以丙烯酸与聚氨酯的合成物为主要成分的水性木器涂料, 其特点是漆膜硬度和丰满度较好, 综合性能接近油性涂料。聚氨酯水性涂料综合性能优越, 丰满度好, 漆膜硬度较高, 耐磨性能甚至超过油性涂料, 因此被认为是水性涂料中的高档产品。1 3 水性木器涂料存在的主要问题我国引入水性木器涂料几年来, 水性木器涂料的市场占有率或覆盖率至今仍然很小。尽管影响因素很多, 除了消费者的消费观念比较陈旧、产品价格相对偏高等原因以外, 主要问题在于水性木器涂料的性能与质量尚不尽人意。我国消费者比较注重于漆膜的丰满度、手感与硬度, 对漆膜的耐热、耐烫、耐醇、耐水、耐污染性能要求较高, 而这些正是水性涂料的弱点。在施工时, 水性涂料容易产生气泡、流挂、缩孔、鱼眼等问题。受气温、湿度影响大, 尤其在潮湿天气, 难以干燥, 容易发白, 表干和实干时间较长, 高温回粘影响施工质量与进度。目前, 市售的水性木器涂料主要用于室内装修, 户外能耐候的却很少, 可直接用于工业化生产家具的水性木器涂料更是少之又少。导致水性木器涂料出现上述问题的主要原因是由于水性漆技术含量高, 生产难度大, 生产技术尚不成熟。2 纳米化技术在水性木器漆用乳液上的应用北京化工大学在 十五期间承担了863 计划的 纳米化聚丙烯酸系高性能水性木器涂料课题研究, 并取得重大技术突破。该研究将纳米技术应用于乳液制备过程中, 以丙烯酸酯和功能性单体为主要原料, 通过多步种子乳液共聚合的方法合成出了纳米化聚丙烯酸系共聚物乳液。图1为聚合物乳液微观粒子的透射电镜( TEM)照片。由图1可知,聚合物乳胶粒子小于80nm, 在80nm 的尺度下聚合物又分为三层的核壳结构, 每一层的尺度约为20 ~30nm。
具有核壳结构的纳米聚合物乳液具有显著的优点: ①乳胶粒直径小, 表面张力小, 因而乳液的渗透性、润湿性、流平性、流变性好, 可以极大的提高涂膜的光泽性; ②由于粒径小, 乳液成膜后的涂膜透明性极好; ③ 在同样单体配比的情况下, 乳胶粒子的直径越小, 体系的粘度增大, 乳液成膜时候的毛细压力和粒子的总表面积增大, 有利于粒子表面层的链段和链末端的相互渗透缠结, 有利于粒子间相互融合成膜; ④特殊的多层核壳结构能使多种功能单体分布在不同层中, 既能保证漆膜的连续性, 又能够为其提供很好的强度。以此乳液为基本成膜物质的水性木器涂料配以各种助剂成功地实现了室温自交联, 制备出的漆膜具有耐水性好、硬度高、漆膜丰满度好等优良特性。涂膜的具体性能如表1所示。
以上各项测试均由国家化学建筑材料测试中心依照相关标准进行。由表1 的检测结果可以看出,以纳米化丙烯酸系乳液为基本成膜物质的水性木器漆膜的性能达到或优于国内外同类先进产品的性能, 在参加国家 十五科技成就展和国家重大科技成就展期间, 引起了与会人士的广泛关注。
