水性树脂复配与成膜助剂选择对单组份水性木器漆性能的影响

水性树脂复配与成膜助剂选择对单组份水性木器

漆性能的影响

吴服兵1,陈剑华2,陈中华3,陈海洪3

(1广州珠江化工集团有限公司,广东广州,510170;2广州市安泰化学有限

公司,广东广州,510665;3广州集泰化工有限公司,广东广州,510665)

摘要:介绍了一种高硬度单组份自交联水性木器漆的制备,通过水性聚氨酯分散体和水性丙烯酸乳液进行复配,选择合理复配比例,并讨论了成膜助剂对涂料综合漆膜性能的影响。结果表明:水性聚氨酯分散体E与丙烯酸乳液A按质量比1 1复配,漆膜各性能达到最佳。通过FTI R分析可知,两种树脂发生的自交联反应,两者之间存在氢键的作用。选用二丙二醇甲醚(DP M)与二丙二醇丁醚(DPnB)为成膜助剂,按质量比1 1复配,漆膜硬度较高,表面效果好,其他性能也显著提高。

关键词:单组份;水性木器漆;聚氨酯分散体;丙烯酸乳液;复配;成膜助剂

中图分类号:TQ322 4+4

E ffect ofM i xi ng ofW aterborne R esi ns and Selecti on of

F il m for m i ng Agents

on the Properties of One co mponentW aterborne W ood Pai nt

WU Fu b i n g1,C H EN Jian hua2,C HEN Zhong hua3,C HEN H ai hong3

(1Guang zhou PearlR iver Che m ica l I ndustry G roup L td ,Guangzhou510170,Guangdong,

Chi n a;2Guangzhou Antas Che m ical Co L td ,Guang zhou510665,Guangdong,China;

3Guangzhou Jo i n tas Che m ical Co Ltd ,Guangzhou510665,Guangdong,Ch i n a)

A bstract:A kind of one co m ponent self crossli n k i n g w aterborne w ood pa i n tw it h h i g h hardness w as prepared by usi n g the m i x ture of w ater borne po lyurethane d ispersion and w aterborne acry li c latex w ith su itab le m i x i n g rati o and t h e effect of fil m fo r m i n g agents on the properties of the pa i n t was d isc ussed The results show that the opti m a l properties of the paint can be obta i n ed when w aterborne po l y urethane d ispersion E and w aterborne acry lic latex A are m i x ed w ith the m ass ratio of1 1 According to the FTI R analysis,the t w o kinds o f resi n sw ere self crossli n ked due to the hydrogen bond i n g bet w een t h e m W hen d i p ropylene g l y co lm ethy l ether(DP M)and d i p ropy lene glyco l buty l ether(DPnB)w ere chosen as fil m for m i n g agents w it h the m ix i n g m ass ratio of1 1,the hardness of fil m w as h i g h w it h excellent surface effect and other properti e s w ere i m proved greatly

K ey words:one co m ponen;t w aterbo r ne w ood pain;t po lyurethane dispersion;acr y lic latex;m i x ing;fil m f o r m i n g agen t

水性木器漆因其具有的环保、安全、简便等几大特点博得了众多好评,与传统木器涂料相比,目前水性木器漆在漆膜的丰满度、硬度、耐磨性、干燥性和手感等方面尚有差距,但水性木器漆本身的无异味和环保等特点也使得此类产品成为今后的发展主要趋势。水性木器漆最大的优势在于环保健康指标,但此前一直困扰于品质的提升,产品受气候、环境影响比较大。家具、木质制品等厂商需要的是适应全天候生产的产品,油漆工需要施工周期与环保健康并重,家庭消费者需要价格合适,色泽、丰满度和耐水性好等等。显然这些是水性木器漆真正市场化的发展方向,如果实现不了这些仅诉

收稿日期:2010 02 26

诸健康无异于纸上谈兵[1]。

本研究主要目的是通过改变水性木器漆配方,尝试对不同水性聚氨酯分散体和丙烯酸树脂乳液进行优化选择,找到一类具有较好的交联效果以及性价比高的树脂。探索树脂交联反应机理,并研究其结构对漆膜性能的影响;选择合适成膜助剂,讨论不同体系、不同用量水性树脂复配和成膜助剂提高水性木器漆的漆膜综合性能。

1 实验部分

1 1 实验原料与仪器

丙烯酸乳液A,武汉安泰化工有限公司;聚氨酯水分散体E和丙烯酸乳液B,德国A lberd i n gk Bo ley公司;聚氨酯水分散体F、美国舒尔化学公司;丙烯酸乳液C,利康树脂;丙烯酸树脂D,深圳海川化工有限公司;润湿剂X 405,二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、丙二醇苯醚,陶氏化学;pH 调节剂,法国阿克玛公司;分散剂、流平剂和增稠剂,美国罗门哈斯公司;消泡剂,毕克化学。

DSC204F型差示扫描量热仪,德国Netzsch公司;VECTR33型红外光谱仪,德国B r uker公司; QB Y型计数摆杆硬度计,天津市精科材料试验机厂;SZQ湿膜制备器,上海现代环境工程技术有限公司;WGG60 E360 光泽度计,科仕佳光电仪器研究所;JSF 400搅拌砂磨分散多用机,上海普申化工机械有限公司;0-50 m细度刮板器,天津市精科材料试验机厂;202 AO型台式干燥箱,上海浦东跃欣科学仪器厂。

1 2 基础配方及制备工艺

表1 基础配方

T ab l e1 Fo r mu l a ti on o f one component wa terborne

w ood pa i nt w ith h i gh ha rdness

原料名称质量分数/%原料名称质量分数/%水性聚氨酯分散体35-45成膜助剂4-10

水性丙烯酸树脂35-45去离子水1-10润湿剂0 2-0 5助溶剂2-5

p H调节剂0-1流平剂0 2-0 5

分散剂0-1增稠剂0-3

消泡剂0 2-0 5

制备工艺:在容器中依次加入树脂、润湿剂、p H调节剂、分散剂,依次加入间隔为5分钟且低速搅拌均匀,加入预先高速分散好的消泡剂,再加入预先混合好的成膜助剂、去离子水和助溶剂,中速分散15m i n左右,最后低速分散,加入流平剂和增稠剂,即制成了水性木器漆。

2 结果与讨论

2 1 成膜树脂的选择

水性聚氨酸分散体和水性丙烯酸树脂与溶剂型产品相比,具有安全、难燃、无毒、不污染环境等优点[2 3],丙烯酸树脂具有快干、良好的透明性、保光保色性好等优点,而且附着力、光泽、硬度和耐候性能也较好,但其具有最低成膜温度高、成膜性及柔韧性较差、耐水耐溶剂性差、热粘冷脆的缺点,而聚氨酯分子结构中具有硬链段和软链段组成的链段结构决定了其既坚硬又柔韧的独特性能,其两相结构使水性聚氨酯具有优异的低温成膜性、流平性及柔韧性,抗热回粘性好,由于氢键的存在,使其具有耐磨、高硬度的优点,但在稳定性、自增稠性、固含量、保光性等方面存在不足,因此水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂在性质上有一定的互补作用,利用二者有机结合来提高材料的综合性能,已成为研制新一代水性木器涂料的重要途径[4 5]。本实验主要是通过聚氨酯与丙烯酸复配,综合两者的优异性能,克服彼此的缺陷,同时降低成本,制备出具有较好使用价值的水性木器涂料。

2 1 1 几种树脂的对比

本实验选用了几种丙烯酸树脂、聚氨酯树脂制漆,对漆膜进行了测试,结果如表2所示。

由表2可以看出,所选用的四种丙烯酸类树脂,就漆膜硬度而言,树脂A、D的摆杆硬度最高,树脂B次之,树脂C最差。但是树脂D的耐水性相对较差,其他几种树脂耐水性都可以通过。所有树脂的耐碱性不佳,可能是由于丙烯酸酯中的酯基在碱性条件下发生水解反应所致,这是丙烯酸类树脂存在的一个普遍问题。耐干热性和耐醇性都可以通过。树脂B的光泽最高。树脂D的附着力是最差的。综合考虑,选用树脂A和B。分散体E 的硬度要高于F,耐水性要优于F且光泽明显高于F,所以选用分散体E为复配树脂的聚氨酯组分。