耐热性水性木器涂料的制备与性能分析

耐热性水性木器涂料的制备与性能分析

摘要：木器涂料除了装饰作用外，还有一个比较重要但是又很容易被忽略的保

护作用。在木器家具行业使用的是水性木器高分子聚合物涂料，它可以直接通过

水来进行稀释，涂饰在基材表面上，涂布后随着水分的逐渐挥发以及时间的推移

形成有机聚合物漆膜。水性木器涂料最重要的组成是其中的乳液和构成乳液的树

脂类型，按乳液的化学结构可以分为丙烯酸、聚氨酯、丙烯酸-聚氨酯、水性醇酸、水性环氧以及水性有机-无机几大类，不同种类又分出不同的改性手段。本文就以耐热性丙烯酸酯涂料作为研究对象，深入分析其制备过程与性能。

关键词：耐热性；水性木器；涂料制备；涂料性能

1、涂料制备与涂装工艺

涂料制备工艺：烧杯中依次加入水、分散剂、颜填料，搅拌成糊状后，加入

乳液、增稠剂、消泡剂等并不断搅拌，最后加入氨水，氨水的加入量由增稠剂的

量来决定，可以不断调节体系PH值，并将PK值保持在7.5左右。搅拌0.5小时

以上，然后取出备用。

基材：幅面尺寸400mm×300mm硬薄木板，木板厚度为5.0mm。

涂布：将基材表面擦拭干净后，顺着薄木板纹路方向喷涂均匀，涂布厚度为0.3-1.0mm。

2、涂料性能测试

（1）固含量的测定：取适量乳液（2～5g），放入表面皿中，在120℃的烘

箱中烘干至恒重，取出冷却至室温、称重，平行测定2个试样，且相对误差不大

于5%，取其平均值。

（2）黏度：采用旋转粘度计进行测定。

（3）表干测定法：采用指触法。以手指轻触漆膜表面，如感到有些发黏在手指上，即认为表面干燥。

（4）实干测定法：采用压滤纸法。在漆膜上放一片定性滤纸（光滑面接触漆膜），滤纸上再轻轻放置干燥试验器，同时开动秒表，经30s，移去干燥试验器，将样板翻转（漆膜向下）滤纸能自由落下，或在背面用握板之手的食指轻敲几下，滤纸能自由落下而滤纸纤维不被黏在漆膜上，即认为漆膜实际干燥。

对于产品标准中规定漆膜允许稍有黏性的漆，如样板翻转经食指轻敲后，滤

纸仍不能自由落下时，将样板放在玻璃板上，用镊子夹住预先折起的滤纸的一角，沿水平方向轻拉滤纸，当样板不动时，滤纸已被拉下，即使漆膜上黏有滤纸纤维

亦认为漆膜实际干燥，但应标明漆膜稍有黏性。

（5）硬度：采用铅笔硬度计来进行测定。

（6）抗粘连性：在马口铁片上制样。涂刷后置于恒温恒湿条件下干燥，并将滤纸片光面朝下置于试样的漆膜上，压下100g砝码，放入115℃恒温箱中，10

分钟后取出，迅速取走砝码，拿掉滤纸观察样板情况。判定标准如下：1级倾倒

或者轻吹；2级揭起不粘或者轻触滤纸片可落下；3级粘住揭起粘有滤纸纤维。

（7）涂料的吸水率：将制备好的乳胶膜称取一定质量，室温下水中浸泡24

小时，取出后用滤纸吸干表面的水并称重。

（8）附着力：采用划格法测试附着力，划格刀刃间距为2mm，切割时沿木

纹走向大约呈45°的方向进行，然后再对第一次的方向呈90°作第二次切割，使得

切割纹为正方形小格。每次切割必须漆膜。用软毛刷清扫干净后观察。切割线平

滑完好，无脱落现象为0级；切线交叉处有少许涂层脱落，受影响的交叉切割面

积不大于5%的为1级；涂层脱落受影响的面积在5%～15%的为2级等。

（9）耐污染性：采用滴液法进行测试，在漆面上滴上数滴液体，罩上玻璃表面皿或塑料盖防止液体过快挥发，室温放置1h后用水和干净的布清洁漆面，观

察液体对漆面着色的程度。

（10）耐化学品性能：测试采用滴液法进行，小苏打水（50gNaHCO3/L)

和50%乙醇，在漆面上停留1h，无异常为合格。

（11）耐水性：在烧杯中加入一定量的水，调节水温为（23±5）℃，并在整

个试验过程中保持该温度。放入试板使长度的2/3浸泡于水中。再浸泡24h，将

试板从烧杯中取出，用滤纸吸干，立即以目视检查试板。检查试板表面，记录是

否失光、变色、起泡、起皱、脱落、生锈等现象。

（12）耐沸水性：在水浴锅中将水烧开。将试板放入其中，并使试板长度的

2/3浸泡于水中。在产品标准规定的浸泡时间结束时，将试板从烧杯中取出，用

滤纸吸干，立即以目视检查试板。检查试板表面，记录是否失光、变色、起泡、

起皱、脱落、生锈等现象。

（13）耐热性：按产品标准规定制备四块样板。一涂漆样板留作比较，其余

三块样板放置于已调节到200℃的鼓风恒干燥箱内。待达到规定时间后，将样板

相比较，冷却至温度（25±1）℃，与预先留下的一块样板相比较。检查漆膜有无

起层、皱皮、鼓泡、开裂、变色等现象或按产品标准规定检查，以不少于两块样

板符合产品标准规定为合格。

3、涂料配方确定及影响因素分析

3.1分散剂用量的确定及其对涂料性能的影响

分散剂通过表面吸附作用可以明显改善颜填料的分散悬浮状态，因此，可以

通过料浆粘度的变化大致确定下来。参照基础配方，在30克水中加入总计50克

颜填料，分别加入0.125、0.25、0.375、0.5、0.625、0.75的分散剂，搅拌0.5小时，测量料浆的粘度值，随着分散剂用量的增加，体系的粘度随之大幅下降，之

后会上升，选取粘度下降趋于缓慢时的分散剂的用量为最终值。

取用20g颜填料，一定量的的水、成膜物及各助剂配制成涂料，研究分散剂

用量对涂料性能的影响。

结果显示：随着分散剂用量的增加吸水率先减小后增加，耐水性、抗粘连性、附着力以及硬度随着分散剂用量的增加略有提高，均在分散剂用量占颜填料总量

的0.8%时不再变化。综合考虑分散剂用量选择颜填料总量的0.8%。

3.2颜基比的确定及对涂料性能的影响

涂料配制过程中，主要成膜物被称之为基料，基料提供涂料的各项物理力学

性能，如柔韧性、硬度、附着力等。用以调节颜色的为颜料，涂料配制中颜料与

基料的质量比称之为颜基比。颜基比过高有可能会降低涂膜耐沾污性、耐洗刷性，并且加速涂层的粉化倾向，故不可取。颜基比过低会造成涂层鼓泡，这是涂层病态，不可取。实验讨论了不同颜基比对涂料性能的影响。

结果表明：在基料不变的情况下，增加颜料的用量涂料的硬度不变，吸水率

先降低后增加，耐水性、附着力均是先提高后降低，抗粘连性随着颜基比的增加

在降低。要使涂料性能最佳，就需要将颜基比调节在临界颜基比附近，在临界颜

基比处涂料的附着力、耐水性能最优。通过实验可以得出当颜基比为1.3时附着

力为1级，但是耐水性不好且吸水率也比较高，综合考虑，涂料的颜基比确定为0.8。