水性木器封闭底漆的研发

data-full-width-responsive="true"> 0 引言水性木器涂料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。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，例如在施工白色或浅色水性漆时，常会遇到涂膜干燥后出现黄变，导致与期望的颜色不一致的情况发生。其主要原因为木材是亲水性的，其含有的色素（单宁酸）也具有亲水性，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。 因此，研发一种水性木器封闭底漆配套使用，解决上述变色问题是本文的重点。1 配方设计水性木器封闭底漆是一种以水为分散体介质的特殊分散体系，由于其主要用于底材的封闭作用，因此首先要选择耐水性好、渗透性好、粒径细的水性树脂，同时体系的黏度相对要较低，有利于涂料渗透进底材的毛细管，从而获得优异的封闭性。11 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。水性木器封闭底漆的封闭效果好坏与水性树脂有密不可分的关系。阴离子乳液或非离子乳液（水性丙烯酸树脂或水性丙烯酸聚氨酯共聚物或水性聚氨酯树脂）是利用其优异的渗透性，进入基材的毛细管，起到防止色素或单宁酸渗出的作用。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，并在涂层表面被氧化变色，从而影响涂膜的外观。对于木材，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。12 封闭助剂的选择减少水溶性色素或单宁酸渗出的方法一般分为物理封闭和化学封闭。利用水性树脂（阴离子）优异的渗透性来封闭单宁酸的方法称之为物理封闭。而采用螯合剂（中性或碱性）、基材预处理剂（主要是潮气密封剂）、阳离子树脂、隔离剂（主要隔离会产生深色污染物的阳离子物质）、离子交换剂和漂白助剂（主要通过氧化减少单宁酸的危害性）的方法称为化学封闭。其中螯合剂的使用原理为利用水性金属阳离子与单宁酸中的阴离子发生螯合，在单宁酸上形成酚环，从而减少单宁酸的水溶性。13 成膜助剂的选择成膜助溶剂既要能保证水性成膜物能正常成膜及提供其他相应的性能，又不能增加木材中色素在水中的溶解度，沸点高、在水中溶解度小、溶解力弱的助溶剂是较好的选择。2 试验部分21 主要原材料与仪器设备211 原材料水性成膜物质：阳离子乳液1，封闭用阴离子乳液2，普通底漆用乳液3，市售同类产品；成膜助剂：DPM，DPnB，BCS ；底材润湿剂：BYK，TEGO ；消泡剂：BYK，TEGO，德谦，罗地亚；增稠剂：罗门哈斯，洛克伍德；封闭助剂：HALOX。212 仪器设备砂磨分散多用机，电子秤，色差仪，喷枪。22 试验方法按试验配方（表1），用不同的成膜物质、成膜助剂和封闭助剂调配成涂料，随后在不同的有色基材上进行性能对比试验。3 水性木器封闭底漆在各种有色基材上的应用水性木器漆用于水溶性彩色板材、贴皮板材，以及含有植物油或单宁酸的板材上时，这些基材中的水溶性颜料，以及木材中含有的植物油或单宁酸很容易迁移到面漆的表面，引起明显变色，特别是在实色涂装工艺中更为常见。我们一直在寻找解决的方法，研发一种水性木器封闭底漆来解决以上问题，完善水性木器涂料产品的配套性。31 水溶性彩色基材选择水性色精处理过的板材，尽量选用深色，这样更容易观察水性封闭底漆的封闭效果。方法： 用一定量的水性色精将板材染色，待干燥24 h 后，用400 目砂纸轻轻磨去木毛，刷涂1 道水性木器封闭底漆，自然干燥4 h 后，再刷涂1 道封闭底漆，自然干燥24 h，最后，喷涂2 道白色水性木器面漆，观察是否有染料迁移于涂膜的表面。不同成膜物质对水性色精引起变色的影响测试结果见表2。表2 不同成膜物质对水性色精引起变色（E）的影响32 含有单宁酸的基材水性木器涂料涂刷于含有植物油或单宁酸的木材上，特别是木材结疤的地方，随着气候的变化，尤其是温度升高，木材中含有的植物油或单宁酸慢慢渗透出来，涂膜出现色差和附着力变差的现象。为了突出水性封闭底漆的封闭效果，选择用单宁酸处理过的板材。方法： 用一定量的单宁酸溶液将板材染色，待干燥24 h 后，用400 目砂纸轻轻磨去木毛，刷涂1 道水性木器封闭底漆，自然干燥4 h 后，再刷涂1 道封闭底漆，自然干燥24 h，最后，喷涂2 道白色水性木器面漆，观察是否有单宁酸迁移于涂膜的表面。不同成膜物质对单宁酸引起变色的影响测试结果见表3。表3 不同成膜物质对单宁酸引起变色（E）的影响不同封闭助剂对单宁酸引起变色的影响见表4。表4 不同封闭助剂对单宁酸引起变色（E）的影响33 经过茶水处理的基材选择茶水处理过的板材，尽量使用浓度高的茶水，这样更容易观察水性封闭底漆的封闭效果。方法：用浓茶水将板材染色，待干燥24 h 后，用400 目砂纸轻轻磨去木毛，刷涂1 道水性木器封闭底漆，然后自然干燥4 h，再刷涂1 道封闭底漆，自然干燥24 h，最后，喷涂2 道白色水性木器面漆，观察是否有茶水颜色迁移于涂膜的表面。不同成膜物质对茶水引起变色的影响测试结果见表5。表5 不同成膜物质对茶水引起变色（E）的影响4 结语（1） 从表2~5 中可以看出，水性成膜物质是决定水性封闭底漆封闭性能的关键成分，必须采用经过特别设计的产品。阳离子乳液的封闭效果相对于阴离子乳液的更加优异，主要是因为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，即使在高温高湿条件下也不会迁移渗出。而阴离子乳液只是通过渗透作用于底材的毛细管，从而获得较好的封闭效果，遇到高温或高湿环境封闭效果就会减弱。（2） 从表4 可以看出，采用适当的封闭助剂能明显改善封闭效果。（3） 根据HG/T 38282006《室内用水性木器漆涂料》的行标，对耐黄变性E 的定义小于3 都是可以接受的。