丙烯酸水性木器涂料底漆的研发_王善

表 3 不同打磨助剂对漆膜性能的影响
检测项目 附着力/级 铅笔硬度 耐醇 （50%， 1 h） /级 耐水 （24 h） /级 透明度 （玻璃板） 打磨助剂种类 MK-7 0 H~2H 0 0 0 CA-3 0 H~2H 1 2 1 400A 0 H~2H 0 0 2 A-800 0 H~2H 0 1 5
Transmittance/%
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 4000
透光率/%
1.2.2 成膜助剂种类及用量对漆膜成膜性能的影响
选用丙烯酸乳液 Ｈ 作为成膜物质， 添加量为涂料体 系的 ５０％， 制备底漆， 考察成膜助剂种类 （ＤＰＮＢ、 ＤＰＭ、 ＣＦ１２） 及用量对成膜性能的影响， 如表 ２ 所示。 从表 ２ 中可以看出， 当加入 ＣＦ１２（十二醇酯）时， 漆 膜表面发粘， 这是由于 ＣＦ１２ 沸点较高， 挥发较其他二
泽度较低； 滑石粉 ４００Ａ 制得的漆膜透明度低于 ＭＫ－７， 这是由于前者的粒径为 ８００ 目， 后者的粒径为 １ ２５０ 目， ４００Ａ 制得的漆膜的表面粗糙度较大， 表面散射程度高， 导致光泽度低， 透明度较小。综上所述， 选用 ＭＫ－７ 作
涂料技术 COATINGS TECHNBiblioteka BaiduLOGY
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稍差； ＤＡＡＨ＋ ＡＤＨ （双丙酮丙烯酰胺与己二酰肼） 自
热量/mW
-1.0
-1.5
-2.0
-2.5
-3.0 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160
Temperature(? 温度/℃
)
图 2 丙烯酸树脂 H 的 DSC 图
由图 ２ 可以看出， 丙烯酸树脂 Ｈ 的玻璃化转变温度
1.0 0.9 0.8
（ Ｔｇ ） 为 ７０． ９ ℃， 成膜温度较高， 低温成膜性较差， 需加
3444 3552 2874 991 705 1445 2954 1142 1731
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
-1 Wavenumber/cm-1 波长/cm
大成膜助剂的用量使漆膜在低温下成膜， 可为漆膜提供 较高的硬度。
－１
２ ８７４ ｃｍ－ １ 处是 ＣＨ３—不对称伸缩振动峰， １ ７３１ ｃｍ－ １ 处是—Ｃ＝ Ｏ—伸缩振动峰， １ ４４５ ｃｍ－ １ 处是 ＣＨ３—不 对称变形振动， １ １４２ ｃｍ－ １ 是 —Ｃ—Ｏ—的 伸 缩 振 动 峰。以上基团证明了酯基的存在。
0.0
-0.5
Heat Flow(mW)
1.2 实验结果与讨论
1.2.1 乳液的选择
由于底漆上面还要涂装面漆。对底漆的性能要求 相对而言可以低一些。多数底漆采用价格较低的乳液 制备， 如苯丙乳液、 丙烯酸乳液等。本实验选择了 Ｈ、 Ｊ、 Ｋ、 Ｌ、 Ｍ 和 Ｎ 等 ６ 种不同的水性木器底漆专用丙烯酸乳 液， 其对漆膜的影响如表 １ 所示。 根据丙烯酸乳液 （分散体） 的合成原理， 自交联型乳 液中乳胶粒子的扩散速率要高于交联反应的速率， 由于 聚合物粒子的充分扩散， 乳胶粒子之间通过反应性的官 能团从而赋予涂膜优异的力学性能。 而合成自交联乳液的单体选择及引入的位置也对 漆膜成膜和力学性能有很大的影响， 选择 ＡＡ（丙烯酸）， ＭＡＡ（甲基丙烯酸）， ＨＥＭＡ （丙烯酸羟乙酯） （等官能性 单体可与共聚物产生轻微交联， 从而使刚性提升。但由 于具有强亲水性， 会影响漆膜的耐水性能。而 ＡＡ 单体 如果不在壳单体中加入， 则会由于体系中 ｐＨ 值下降影 响乳化剂的效果从而影响乳液稳定性。 链转移剂对乳液聚合速率有很大影响， 引入 ＤＤＭ
注： 透明度分 6 个等级， 0～5 级， 其中 0 级为较透明， 5 级为透明度最差。
由表 ３ 可知， 加入 ５％各种填料后， 对漆膜的附着力 没有影响， 漆膜仍然保持优异的附着力， 铅笔硬度有所 增加； 碳酸钙 ＣＡ－ ３ 使得漆膜耐水性有所下降； 亲水性 硬脂酸锌 Ａ－ ８００ 对漆膜的透明度影响较大， 漆膜的光
0 引言
底漆用来增加与木材的附着力， 所以底漆对木材的 润湿和渗透性要好。同时， 底漆相对面漆而言， 价格要 低廉， 在保证漆膜有足够的丰满度的同时， 可降低涂装 成本。换言之， 在同样涂装道数的前提下， 多用底漆， 少 用面漆更加便宜。
ＮＴＨ ６４－２０Ａ 高低温湿热试验箱； ＱＨＱ 型涂膜铅笔划 痕硬度仪； ＱＴＸ 漆膜柔韧性测定器； １０１－０ 型鼓风电热 恒温干燥箱； 涂－ ４ 杯黏度计； ０－ ５０ µm 细度刮板器； ＶＥＣＴＯＲ ３３ 型红外光谱仪， ＤＳＣ ２０４Ｆ１ 示差扫描量 热仪等。
1.2.3 打磨助剂选择及用量对漆膜性能的影响
家具漆中透明底漆涂装较厚， 一般涂装 ２～４ 道， 所 以其填料的添加量和种类的选择尤其重要， 填料对树脂 的透明度、 附着力、 外观均有一定程度的不利影响。填 料的体积质量一般均比树脂的体积质量大， 因此在家具 漆运输、 贮存及施工稀释时会沉淀。这给配方设计人员 带来了两难的问题： 一方面要添加填料， 降低涂料的成 本， 提高漆膜的打磨性、 填充性； 另一方面又不能影响漆
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为底漆中的打磨助剂。 以滑石粉 ＭＫ－ ７ 为打磨助剂， 考察不同用量对漆
膜性能的影响， 见表 ４。
表 4 打磨助剂滑石粉 MK-7 用量对漆膜性能的影响
检测项目 附着力/级 底漆+罩光清漆附 着力/级 铅笔硬度 抗冲击/cm 耐醇 （50%， 1 h） /级 耐水 （24 h） /级 透明度 （白榉贴面） 打磨性 w(MK-7)/% 3 0 0 H 50 0 0 清晰可见木材纹路 轻微打磨， 砂纸上留 有轻微粉斑 5 0 0 H~2H 50 0 0 清晰可见木材纹路 轻微打磨性好， 飘粉 8 0 0 H~2H 50 0 0 清晰可见木材纹路 轻微打磨性好， 飘粉 10 0 0 2H 50 0 0 清晰可见木材纹路 轻微打磨性好， 飘粉 12 1 1 2H 40 0 1 清晰可见木材纹路 有点泛白 轻微打磨性好， 飘粉
第 35 卷第 9 期 2014 年 9 月
涂料技术与文摘
COATINGS TECHNOLOGY & ABSTRACTS
Vol.35 No.9 Sept.2014
丙烯酸水性木器涂料底漆的研发
Preparation of Waterborne Acrylic Wood Primer
王善 （广州凌玮科技集团有限公司， 广州 511400）
图 1 丙烯酸树脂 H 的红外光谱图
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涂料技术 COATINGS TECHNOLOGY
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表 2 成膜助剂种类及用量对漆膜成膜性能的影响
检测项目 DPnB DPM CF12 10 ℃成膜性能 5 ℃成膜性能 表干时间/min 表面效果/25 ℃ 泛白性 3 2 1 满板中裂纹 粉化 ---3.5 3 2 呈连续膜 满板中裂纹 21 较好 局部， 轻微 2 3 5 呈连续膜 满板小裂纹 30 发粘 泛白 w(成膜助剂)/% 2 4 5 呈连续膜 局部微小、 少纹 32 发粘 泛白 2 5.5 5 呈连续膜 呈连续膜 34 发粘 泛白 3.5 5.5 2 呈连续膜 呈连续膜 23 较好 局部， 轻微 3.5 6.5 0 呈连续膜 呈连续膜 17 好 透明
膜的透明度、 附着力、 贮存稳定性， 这就对填料的添加量 提出了要求。透明性一般的底漆中填料的质量分数应 小于 ３０％， 透明性高的一般控制在 ８％～１５％， 这样既保 证了其具有一定的填充性又有良好的透明性。透明底 漆中目前主要采用滑石粉和透明粉作为填料。 滑石粉的主要成分是滑石含水的硅酸镁， 分子式为 Ｍｇ（Ｓｉ （ＯＨ） 硬度 １， 体积质量 ２． ７～２． ８ ｇ／ｃｍ３。 ３ ４Ｏ１０） ２， 家具漆透明底漆中一般选择 １ ２５０ 目的涂料级滑石粉 与硬脂酸锌搭配提高涂层的填充性和打磨性， 但添加量 超过总配方量的 １２％时， 透明性开始明显下降， 且其产 地不同对透明性的影响也不尽相同。 本实验选择了 ４ 种打磨助剂， ＭＫ－ ７ 为 １ ２５０ 目滑 石粉， ＣＡ－３ 为 １ ２５０ 目碳酸钙， ４００Ａ 为 ８００ 目滑石粉， Ａ－８００ 亲水性硬脂酸锌。添加量均为涂料体系的 ５％， 考察不同打磨助剂对漆膜性能的影响， 见表 ３。
摘 要： 研究了丙烯酸水性木器底漆的配方组成， 讨论了不同的木器底漆专用丙烯酸乳液的种类 及用量、 成膜助剂的种类及用量、 打磨助剂填料的种类及用量、 抗沉降剂的用量等对漆膜性能的 影响,制备了漆膜综合性能优异的底漆。 关键词： 单组分； 水性丙烯酸树脂； 底漆； 打磨性 中 图 分 类 号 ： TQ635.3 文献标识码： A 文章编号： 1672-2418(2014) 09-0027-05
表 1 不同丙烯酸底漆用乳液对涂膜性能的影响
检测项目 光泽 60° 附着力/级 铅笔硬度 柔韧性/mm 抗冲击/cm 耐醇 （50%， 1 h） /级 耐碱 （50 g/L NaHCO3， 1 h） /级 耐水 （24 h） /级 耐沸水 （15 min） /级 摆杆硬度 乳液的品种 H 89.5 0 H 1 40 0 0 0 0 0.71 J 92.8 0 H ﹥2 ＜30 1 0 0 0 0.75 K 80.4 0 HB 1 50 1 0 0 0 0.42 L 89.0 0 H ﹥2 ＜30 0 0 1 0 0.71 M 76.4 0 HB ﹥2 ﹤20 5 0 0 0 0.62 N 83.3 0 B 1 35 1 0 0 0 0.40
注： 表干时间条件为 30.0 ℃, RH78%； 泛白性条件为 25 ℃, RH90%。
种成膜助剂慢， ＣＦ１２ 碳链分子链较长， 呈油溶性， 故其 漆膜表面发粘， 发粘的程度随着 ＣＦ１２ 的加入量的增加 而增大， 且漆膜干燥不彻底在高湿条件下易泛白。随着 成膜助剂总量的增加， 漆膜从裂纹状不成膜状态到呈现 完整连续膜状态， 当 ＤＰＮＢ 和 ＤＰＭ 的添加量分别占涂 料体系的 ３． ５％和 ６． ５％时， 在 ５ ℃条件下可形成连续平 整漆膜， 表干时间较短， 且不发粘， 不泛白。
（十二烷基硫醇） 作为链转移剂可以改变乳液的 ＭＦＦＴ （最低成膜温度） 及乳胶膜的交联度， 而且膜的杨式模量 仍然保持在较高水平。 从表 １ 中可以看出， Ｍ 为聚氨酯改性丙烯酸树脂乳 液， 耐醇性差， 其他乳液光泽度较高， 附着力优异； 乳液 Ｎ 的漆膜硬度过低， 打磨性不好， 与面漆配套后， 对总体 漆膜硬度影响较大； 乳液 Ｋ 摆杆硬度较低， 乳液 Ｌ 柔韧 性不好， 且耐水稍差； 乳液 Ｊ 硬度高， 但耐醇性、 柔韧性 交联丙烯酸乳液 Ｈ 综合性能优异。综上所述选择丙烯 酸乳液 Ｈ 为水性木器底漆乳液， 制得的水性木器底漆性 能可达到最佳。 丙烯酸树脂 Ｈ 的红外光谱图和 ＤＳＣ 图见图 １ 和 图 ２。 图中的 ３ ４４４ ｃｍ 处是丙烯酸酯中羧基中的—ＯＨ 伸缩振动峰， ２ ９５４ ｃｍ－ １ 处是 ＣＨ３—对称伸缩振动峰，
1.1.2 仪器及实验设备
Ｕ４５０／８０－ ２００ 型多功能搅拌专用电动机； ＳＺＱ 湿 膜制备器； ＱＢＹ 型计数摆杆硬计； ＷＧＧ６０－Ｅ３ ６０ ℃光 泽度计； ＱＦＨ 漆 膜 划 格 仪 ； ＢＧＤ ３０２ 漆 膜 冲 击 器 ；
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1 实验部分
1.1 主要原材及仪器装置
1.1.1 原材料
丙烯酸乳液 Ｈ， 巴德富有限公司； 丙烯酸乳液 Ｊ， 浩 海化工材料有限公司； 丙烯酸乳液 Ｋ， 陶氏化学； 丙烯酸 乳液 Ｌ， 陶氏化学； 丙烯酸乳液 Ｍ， 帝斯曼树脂； 丙烯酸 乳 液 Ｎ， 武汉安泰化学； 成膜助剂二丙二醇甲醚 （ＤＰＭ） ， 陶氏化学、 十二醇酯 （Ｔｅｘａｎｏｌ） 、 二丙二醇丁醚 （ＤＰＮＢ） ， 陶氏化学； 十二醇酯 （ＣＦ１２） ， 国产； 打磨助剂 １２５０ 目滑石粉 ＭＫ－ ７， 国产； １２５０ 目碳酸钙 ＣＡ－ ３， 国 产； ８００ 目滑石粉 ４００Ａ， 国产； 亲水性硬脂酸锌 Ａ－８００， 国产； 防沉降剂 Ｅ２３０Ｘ， 国产。