水性木器漆基础知识

水性木器漆简单地说，水性木器漆就是以水为主要溶剂或可以用水稀释的木器漆都可以称之为水性木器漆。

它与溶剂型木器漆有着同样或类似的功能，主要是对木器起保护和装饰作用。

水性木器漆与溶剂型木器漆的最大不同之处就是可以用水稀释。

由于溶剂型木器漆中有大量的VOC（有机溶剂），它们在太阳光和热的作用下参与氧化反应形成臭氧，导致空气质量变差并产生夏季烟雾，对地球生物造成危害。

同时，VOC也对人体产生很大的危害，主要有以下几种方式：一是气味刺激感官，使人们感到口干舌燥；二是刺激粘膜和皮肤，导致中毒；三是VOC很容易通过人的血液和大脑，导致中枢神经受到抑制，使人产生头痛乏力等不适感呼吸道觉；四是VOC的基因毒性和致癌性。

在溶剂型PU木器漆中，固化剂中往往有少量的游离TDI，TDI是一种对人体伤害很大的物质，主要是通过呼吸、皮肤接触毒害人体。

并且，游离TDI也是一种易致癌高危化学物质。

因此，随着人们对家居环境和空气环境的日益关注，为了保护人类的生存环境和自身的人体健康，近年来，国家制定了《民用建筑工程室内环境污染控制规范》、《室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量》、《室内空气质量标准》等十项涉及室内装饰装修材料有害物质限量的标准，以保护人体健康和减少对自然环境的污染。

在木器涂料领域，市场在不断扩大，但对涂料的VOC的限制越来越严格，因此，水性木器漆成为木器涂料发展的必然方向之一。

一、水性木器漆的发展概况1937年，德国的Bayer教授首先人工合成了聚氨酯。

20世纪60年代末开发成功了水性聚氨酯分散体树脂（PUDs），水性聚氨酯作为聚氨酯涂料工业的一个重要组成部分得到飞速发展。

20世纪70年代逐渐开发出一些具有应用价值的水性聚氨酯涂料。

20世纪70年代末，将水性聚氨酯分散树脂和丙烯酸乳液进行物理掺混，这样既改善了性能，又降低了成本。

20世纪80年代中期，开发成功了丙烯酸-聚氨酯接枝共聚树脂。

此外，还有采用加入交联剂的方法，使涂料成膜时进一步交联，改善了涂料的耐水性、耐溶剂性、耐热性等。

到了九十年代，国外一些公司采用聚合物中引入反应基团的方法，成功开发单组份、自交联型水性聚氨酯分散树脂。

接着又有一些公司成功开发双组份水性聚氨酯涂料，使得涂膜性能基本达到了溶剂型双组份聚氨酯涂料的性能。

水性丙烯酸乳液虽然出现的比较早，但是在水性木器漆中大量使用也是最近才出现的。

到目前为止，水性涂料已经达到了一个产品种类繁多、技术相对比较成熟的程度。

国内，七十年代就开始研究水性聚氨酯分散体系，但因种种原因，进展缓慢。

所生产的PUDs产量小，品种少，基本上都是一些芳香族型水性聚氨酯分散树脂，主要用作皮革涂饰剂，贮存性和成膜性尚存在一些问题。

2003年以前，我国水性聚氨酯研究开发水平基本处于国外七十年代的水平，而且仅限于皮革应用方面的研制开发。

而国外许多公司的此类产品已开始推向中国市场。

目前，国内也有很多水性树脂生产厂家，质量和性能已与国外的接近。

能满足很多要求不是很高的木器涂装要求。

但在地板、家具等性能要求较高领域的水性木器漆用树脂主要还要靠进口。

二、水性木器漆的分类水性树脂技术经过几十年的发展，现已成功的用于木器涂料中。

根据水性木器漆成膜机理，水性木器漆可分为单组分和双组分两大类。

单组分根据水性木器漆用树脂不同，常见的有水性醇酸类、水性丙烯酸类、水性聚氨酯类、水性聚氨酯-丙烯酸复合类等。

其中，最为常见的是水性丙烯酸类、水性聚氨酯类和水性聚氨酯-丙烯酸复合类。

双组分水性木器漆根据主剂部分树脂类型，也主要有水性丙烯酸和水性聚氨酯两大类型。

三、单组分水性木器漆1、水性醇酸类水性醇酸类木器漆是应用比较早的一类水性木器涂料，成膜机理类似于传统的溶剂型醇酸漆，是通过其组分中的不饱和脂肪酸氧化固化成膜。

水性醇酸木器漆成膜温度低，不需要额外的添加成膜助剂，VOC含量低。

水性醇酸木器漆具有良好的渗透性（相对分子质量小的原因）、流动性、丰满度、柔韧性、附着力和耐冲击性能，但干性差，硬度不高，一般需加催干剂。

市场中该类型的水性木器涂料不是很多。

2、水性丙烯酸类水性丙烯酸类木器漆是目前市场上比较常见的一类产品，因为其价格便宜，性能比较好而广受欢迎。

具体的表现为涂膜色浅、光泽比较高（可以做高光清漆）、保光保色性能好、耐候性能好。

而且该类产品硬度上升速度快，硬度也相对比较高，在水性木器涂料里属硬度最接近溶剂型漆的一类。

耐一般家用化学品性能好。

由于该类产品的主要成膜物质是丙烯酸树脂，该类树脂相对成膜温度比较高，一般都需要添加成膜助剂才能在较低的温度下成膜，所以其VOC含量会受到一定的限制。

玻璃化温度相对较高的树脂，漆膜会相对的比较脆，柔韧性和耐冲击性能会比其它类的稍差。

但也有部分厂家的产品性能比较优秀，既有好的硬度也有好的柔韧性能。

3、水性聚氨酯类水性聚氨酯类木器漆也是目前市场上比较多的一类产品，目前商品化的聚氨酯树脂分为阴离子类、阳离子类以及非离子类型三大类。

但市面上最常见的是阴离子型。

该类树脂是靠树脂高分子中的亲水基团而分散在水中，其成膜机理主要是靠高分子失水后堆积成膜。

外观一般为半透明或微透明状。

若分子中含有较多的氨酯键，我们称之为水性聚氨酯。

该类树脂具有良好的机械性能，包括硬度、柔韧性、附着力、耐冲击性能等，还具有优异的耐磨性，采用IPDI或HDI合成的树脂还具有优异的耐候性能。

但由于成膜过程没有交联或很少有交联，所以耐水和耐溶剂性能稍差。

该类水性木器漆综合性能比较优异，比较适合家庭装修。

4、聚氨酯-丙烯酸复合类虽然水性聚氨酯分散体具有很好的耐磨性、耐化学品性能及较好的弹性、柔韧性等机械性能，但其成本相对较高，并且在耐水、干燥等方面要比丙烯酸型差，因此，将聚氨酯水分散体和丙烯酸乳液采用一定的方法结合在一起，可得到聚氨酯-丙烯酸复合型树脂，兼有聚氨酯分散体和丙烯酸乳液的优点，其涂膜具有优异的力学性能和耐化学品性能，最重要的是成本价格大大降低。

因此，得到了较为广泛的应用，成为水性木器漆市场最常见类型之一。

目前，聚氨酯-丙烯酸复合型树脂类复合的水性树脂有物理共混法、溶液聚合法、PUA核壳乳液聚合法、互穿聚合物网络法。

四、双组份水性木器漆双组份水性木器漆就是通过含羟基的油漆组分和含NCO基团的固化剂组分按一定比例混合后交联成膜的可用水稀释的涂料。

该类型水性木器涂料是在90年代末发明的一种全新涂料。

其相对于单组份水性木器漆具有的优点是硬度高、光泽高、耐化学品性能优、施工要求不高等。

在单组份水性木器漆的施工过程中经常会碰到漆膜硬度不高、光泽不高、耐化学品性能不好等问题，而这些问题都是目前从树脂合成无法满足的，所以在这种情况下就出现了双组份水性木器漆应用技术。

双组份水性木器漆由两组份完成，一组分为含羟基（-OH）基团的水性分散体或水性聚氨酯分散体，也可以是含羟基的水性丙烯酸乳液分散体；另一组份为含NCO基团的水可分散或水可稀释的多异氰酸酯聚合物。

两组份混合后-OH基团和NCO基团进行酯化聚合交联反应，生成分子量很大的聚氨酯甲酸酯聚合物，也就是我们最后看到的致密的漆膜。

水性双组份木器漆在施工后的交联反应却比溶剂型PU漆要复杂的多，只有明白了其中的成膜机理，我们才能更好的使用水性双组份木器漆。

在双组份水性木器漆的成膜过程中，要发生如下几种化学反应：首先最主要的是-OH与NCO 之间的反应，也是该涂料的主要反应方式；其次NCO与水之间的反应是副反应，会放出CO气体2造成漆膜气泡，是我们不需要的也是无法避免的，因为水性木器漆的主要溶剂就是水；再有就是-NCO与-COOH基团的反应会放出CO气体，造成漆膜起泡也不是我们想要的；还有就是丙烯酸2乳液或聚氨酯乳液的自交联或物理干燥成膜反应。

水性双组份木器漆的-NCO/-OH比例通常为1～1.5，过多或过少的比例都是不利的。

过多的-NCO（也就是固化剂）会使涂料的使用期缩短，成本增加，硬度下降；而太少的比例也达不到理想的物化性能和硬度。

理论上-NCO/-OH比例为1时，两基团刚好能完全反应，漆膜性能与溶剂型PU漆相当。

但实际上水和其他的羟基还要消耗掉一部分的-NCO，所以一般要增大-NCO与-OH的比例到1～1.5范围内。

与双组份溶剂型PU 漆相比，水性双组份木器漆的VOC有显著的降低。

在水性木器漆中，双组份水性木器漆是性能最接近溶剂型PU漆的，无论从硬度、光泽、耐化学品性能上都要比单组份水性木器漆要好很多。

目前，其干燥速度、光泽、物化性能和使用期都可适应工业化的要求。

五、水性木器漆主要应用领域1、家庭装修国外水性木器漆进入中国市场有十几年了，较早进入中国市场的水性木器漆主要就是用于室内装修。

在国外产品的影响下，国内用于装修的水性木器漆在2000年后也陆续出现，发展比较迅速。

经过几年的技术积累，一些规模较大的涂料生产厂家已有产品上市。

装修漆主要以刷涂施工，产品的气味要尽量小，其施工环境比较复杂，因此，产品对施工环境要比较宽容，特别是在低温下的施工性能要求比较高。

2、木器工业这类产品主要用于木门、玩具、工艺品等。

其特点是价格比较低，产品要求不是很高，涂装简单。

一般实色漆产品含粉量高，主要用于纤维板或贴皮板上的打底，起遮盖、填平作用。

随着木门、工艺品市场的不断扩大，该类产品用量增长最为迅速。

也是当前水性木器涂料用量最大的一类。

3、家具目前真正用于做家具的水性木器漆还不是很多，主要是因为产品的某些性能、效果还没有被人们接受。

如水性木器漆的硬度不是很高、干燥速度（实干）比较慢、抗粘连性不是很好等原因，使其工业化生产受到较大的困扰。

但随着水性树脂性能的不断提高，在某些发达城市，完全用水性木器漆装饰的家具已有面市。

在北方也有一些厂家开始建立水性家具漆生产线。

而在门框、窗框等涂装方面，由于要求不是很高，北方某些厂家使用水性漆涂装已有六七年了，并且随着水性漆市场的扩大，水性漆用量已占到涂料总量的80%以上。

这主要是因为北方气候干燥，比较适合水性漆涂装。

六、水性木器漆的施工要点尽管水性木器漆在施工方法、施工工艺等方面与溶剂型木器漆有很大的相似，但由于其以水为主要溶剂的特点导致它在施工方面有一些独特的要求。

只有在合适的环境和条件下，水性木器漆才能做出理想的效果，其主要施工要点有：1、施工环境的要求水性木器漆的施工对环境要求比较严格，最佳的施工环境是：温度15-35度，相对湿度30-60%，过高和过低的温湿度都可能导致漆膜弊病的出现，例如干燥不完全、流挂、起痱子、桔皮、起泡等。

不能在5度以下的温度时施工，否则容易导致涂料不成膜，涂料长时间不干等问题。

2、重涂时间的要求由于水性木器漆中含有的大部分都是水，所以，水性木器漆的干燥主要靠水分挥发。

单组分的成膜主要是乳液粒子挤压或自交联，所以重涂时，最好等前一道漆基本干燥透彻后再施工，否则可能会出现咬底、漆膜发白等弊病。