水性木(mu)器塗料的配方(fāng)及助劑搭配
2025-12-16 08:23
随(sui)着中國對環保(bǎo)的日益重視，溶(rong)劑型塗料水性(xing)化逐漸成爲😄大(dà)家的共識，木器(qi)漆也不例外。近(jin)些年水性木器(qi)漆逐漸🔅成爲了(le)研發的重點，吸(xi)引了越來越多(duō)的關注。特别是(shì)近年來，國内大(da)型家具廠商對(duì)水性木器漆的(de)興趣日🧑🏽🤝🧑🏻益濃厚(hou)，更是形成了對(duì)水性木器漆的(de)現實需求。原因(yīn)主要有以下三(san)點：
b) 水性木器漆廠(chang)商的幹燥條件(jian)要求與用戶現(xian)有幹燥工藝🔞不(bú)匹👨❤️👨配;
c) 原材料市(shì)場不豐富，特别(bie)是特效助劑種(zhǒng)類偏少。
一、水性(xing)木器漆的基本(ben)構成
與油性木(mu)器漆類似，下列(liè)因素有助于水(shui)性木器漆的定(ding)向：
2、恰當的流變曲(qǔ)線
與油性體系(xi)不同，水性體系(xì)最大的難點是(shi)特效填料定向(xiàng)助劑的缺乏，例(lì)如水性體系很(hen)難找到類似于(yú)油性聚酰胺蠟(là)或者CAB這種對填(tian)料定向有特效(xiào)的助劑，因此水(shui)性配方工作者(zhe)必須更加耐心(xin)的對市面上助(zhu)劑🔞進行篩選⚽，以(yǐ)滿足上述5點因(yīn)素。
目前随着各(gè)大原材料供應(yīng)商都推出了水(shuǐ)性木器漆原材(cái)料産品，因此研(yan)發人員能拿到(dào)大量的水性💁木(mu)器漆推♋薦配⭕方(fang)。值得注意的是(shi)，國外的水性木(mu)器👈漆在施工時(shi)對👨❤️👨施工工藝和(he)條✔️件要求及其(qí)嚴格，因🥰此可能(néng)國外供應商🐅提(tí)供的配方在他(tā)們的施工工藝(yì)和條件下能獲(huo)得非常🏃♀️優異的(de)表面💯效果，但目(mu)前✍️國内客戶通(tong)常要求适用油(yóu)性🙇♀️的施工标準(zhǔn)，因此通常情況(kuang)下，很難獲得滿(man)意的性能或🎯者(zhe)表面效果，因🆚此(ci)🏃🏻客戶在參考這(zhe)些👈配方時，需要(yào)明白這一點。
二(èr)、成膜助劑的選(xuan)擇
成(chéng)膜助劑的選擇(zé)和搭配對塗料(liào)表現至關重要(yào)，如果配💃方表現(xian)好，是因爲成膜(mo)助劑;反之亦然(rán)。但是成膜助劑(jì)從體系中揮發(fa)的過程又極其(qi)複雜，特别是🔱混(hun)合溶劑，至今也(yě)無法給出準确(què)的描述。
對塗料(liao)工程師而言最(zui)在乎的是實際(jì)應用效果，衆多(duo)研🙇♀️究人員對此(cǐ)進行了不斷的(de)研究，撰寫了各(gè)種書籍、文章，甚(shèn)至還有專門🏃♀️的(de)軟件，所以現在(zài)至少可以大緻(zhì)定性描述這些(xiē)😄揮發過程，并且(qiě)可以通過有效(xiao)的選擇和搭配(pei)來解決一些現(xiàn)實問題，這對塗(tu)料㊙️配方工程師(shi)來說已經基本(běn)夠用。
對于水性(xing)木器漆體系，成(chéng)膜助劑的選擇(ze)主要基于以下(xià)考慮‼️：
目前主(zhǔ)流的成膜助劑(ji)選擇有丙二醇(chun)甲醚(PM)、乙二醇丁(dīng)醚(BCS)、二乙二醇乙(yǐ)醚(DEE)和二乙二醇(chún)丁醚(DEB)。
在這(zhè)些醇醚類溶劑(jì)中，PM的選擇主要(yào)因爲其快速揮(huī)發的能力🙇🏻，隻☔能(néng)作爲助溶劑，而(ér)BCS、DEE和DEB主要是爲了(le)建立一個适宜(yi)🆚的揮發梯✂️度，同(tong)時乙二醇醚類(lei)溶劑還具有在(zài)不同濃度下表(biao)面張力可以保(bao)持基本不變的(de)能力，因此🐆有助(zhu)于得到更好的(de)操作性，并具有(you)一定🙇🏻的耦合性(xing)，便于填料潤濕(shī)分散。此外也🌍有(you)文獻表明，在一(yi)個比較㊙️長的幹(gàn)燥時間内，相同(tóng)的揮發速度下(xia)，親水性成膜助(zhu)劑在體系中殘(cán)留更低。
對于此(ci)類成膜助劑選(xuan)擇，有一定的局(ju)限性。主要問題(ti)在㊙️于爲了保證(zheng)成膜性，中、慢揮(huī)發速度的成膜(mo)助劑使☁️用量偏(pian)大，導緻塗膜最(zui)終性能體現較(jiào)慢，這也是目前(qián)許多客🔅戶面臨(lin)的問題。有鑒于(yú)此開始尋找新(xin)的成膜🔅助劑，可(ke)以很快的從🍉體(ti)系中揮發，并具(ju)有💯良好的助成(cheng)膜性，于是很快(kuài)鎖定了EEP、n-pentyl Propionate、二丙二(er)醇二甲醚，并對(dui)EEP做了初步的測(ce)試。
三、流變助劑(ji)的選擇
良好的觸變(biàn)性可以解決防(fáng)沉和防流挂的(de)作用。更爲重要(yào)的是，良好的觸(chu)變性可以保持(chí)銀粉在噴到闆(pǎn)材🚶時，在🤞噴的作(zuo)用下，乳液粒子(zi)傾向于平行排(pai)列☁️的狀态🈲，這一(yī)點對水性木器(qì)漆尤其重要。
這裏對水性體(ti)系流變助劑做(zuò)一個簡單的介(jie)紹，水性工業塗(tu)料體系常用的(de)流變助劑主要(yào)有以下三類：
a) 堿(jian)溶脹型;例如纖(xiān)維素類，丙烯酸(suan)(ASE)類，這類對水相(xiàng)增稠，對pH值非常(cháng)敏感;
b) 締合PU型(HEUR);一(yi)般分爲三類，牛(niu)頓型(建築塗料(liào)領域中常說的(de)流平劑)，假塑性(xing)和強假塑型(我(wǒ)們的體系需要(yao)使用強假塑型(xing)⛷️)。這類對顆粒增(zēng)稠，對表面活性(xìng)劑敏感，對pH值不(bú)敏感🌈;
對于觸變(bian)性，可以從各種(zhong)各樣的配方中(zhōng)看到這一思㊙️路(lu)的體💃🏻現，例如選(xuan)擇有機膨潤土(tǔ)、蠟類流變助劑(ji)(BYK一些資料中關(guān)于蠟類助劑對(dui)定向的幫助有(yǒu)不少論述)。
1、強觸變，有(yǒu)利于防沉，防流(liu)挂;
3、對pH值非(fēi)常敏感。
這一點(dian)可以用來設計(jì)體系的流變曲(qu)線，與上節希望(wàng)成膜助劑“适應(yīng)締合型增稠劑(ji)締合需要”中叙(xù)述的一緻，我們(men)期待在體系pH值(zhí)處于堿性時，堿(jian)溶脹流變助劑(ji)具有強💔觸變，在(zai)噴到闆上後，由(you)于中和劑的☀️揮(huī)發，體系❓轉變成(chéng)酸性，從而導緻(zhi)增稠效果大減(jiǎn)，體系粘度盡可(kě)能低，以增加流(liú)平和填料定向(xiang)。
需要指出的是(shi)如果不是對pH值(zhi)和中和劑做精(jīng)心設計🧡，堿溶脹(zhang)流變助劑本身(shen)并不會對流平(ping)有利。有些人還(hái)爲此進行了專(zhuān)門的研究，這也(ye)是後來HEUR類流變(bian)助劑得到發展(zhǎn)的原因。通常相(xiang)🏃♀️比ASE或者纖維素(su)類，HEUR觸變性稍弱(ruò)一些，但對💛體系(xi)流平很有幫助(zhù)。特别是噴塗時(shi)，高剪粘度((強假(jia)塑型)高于堿溶(róng)脹型，有效防止(zhǐ)飛濺，同時濕膜(mo)更厚，有利于流(liú)平。
此(ci)外還希望借用(yong)締合型HEUR的締合(he)強烈的受到親(qin)水性表面活性(xing)劑影響的特征(zhēng)來設計與上述(shu)ASE類似流變曲線(xian)，加入快揮發的(de)疏水性成膜助(zhu)劑(EEP)，達到締合效(xiao)果，同時由于中(zhōng)、慢揮發速度的(de)親水性成膜助(zhù)劑💚的存在，在疏(shū)水性成膜助劑(jì)基本揮發後，親(qin)水性成💚膜助劑(jì)在塗膜中富集(jí)，降低締合效果(guo)，從而降低粘🤟度(dù)。
PH 值對水(shuǐ)性塗料的影響(xiǎng)，可以查到非常(chang)多的論述，或者(zhě)可以參👨❤️👨考安格(ge)斯對AMP-95 的介紹，各(ge)種類型的胺都(dōu)可以用來做🈲pH調(diao)節劑，但👨❤️👨選擇pH值(zhí)調節劑主要從(cóng)兩個方面來考(kao)慮：體系🔞主成份(fen)的反應性;揮發(fa)速度。
同樣水性塗(tú)料在幹燥的過(guò)程中，高剪切力(li)消失後❤️，随着水(shuǐ)分的揮發，粘度(du)急劇上升，特别(bie)是對于噴塗體(ti)系，低粘👄度狀态(tài)的✍️流平🚩時間較(jiào)短，不利于流平(píng)。
鑒于上述原因(yin)大家就可以理(lǐ)解在流變助劑(ji)選擇、成膜助劑(jì)搭配、pH值調節劑(ji)、pH值的選擇這些(xiē)方面做如此複(fu)☂️雜和精心🌍的設(shè)計是🐉完全必要(yao)的。
水性體系的(de)流平當然不會(huì)僅限于靠低粘(zhān)度流平，市面上(shàng)也🌈有足夠多的(de)流平劑來供大(da)家選擇，碳氫類(lei)、氟碳類、矽類🙇♀️、酯(zhi)類和丙🌈烯酸類(lei)。
對于水性體系(xi)的流平劑的選(xuǎn)擇，我們需要了(le)解兩種🏒表面張(zhang)❌力：
2、動态表面張(zhang)力。
一般而言碳(tan)氫類表面活性(xìng)劑具有很好的(de)降低動态表面(mian)張力的能力，而(ér)矽類或者氟碳(tàn)類表面活性劑(ji)具♋有很好的🈲降(jiang)低靜态表面張(zhāng)力的能力。爲了(le)有效避免表面(mian)張力問題帶來(lai)的麻煩，有必要(yao)對此進行混拼(pin)使用。
由于表(biǎo)面活性劑的關(guān)系，水性體系的(de)表面張力一直(zhí)會保♋持在💚比較(jiao)低的水平，這時(shi)體系的表面張(zhāng)力已經可以滿(man)足基本的潤濕(shī)需要，而且水分(fen)的揮發不會導(dao)🚶緻體系的表面(mian)張力大幅度上(shang)✊升，此外水性木(mù)器漆水揮發快(kuài)，粘✏️度上升快，流(liu)平時間短(所以(yi)有🛀🏻可能刷塗自(zì)幹采用流平劑(jì)效果會更好些(xie))。當然也有稱動(dong)态表面張力對(duì)水性流平非常(cháng)重要，可🏃♂️惜沒有(yǒu)看到具體論述(shù)，無論如何不使(shi)用流平助劑隻(zhi)是一種境界，大(dà)家還需要對比(bǐ)實驗，進行合⚽理(lǐ)的選擇。
但如何(he)做到一個理想(xiǎng)的木器漆配方(fang)?
a)、體(ti)系的粘度盡可(ke)能由流變助劑(jì)提供，具有一定(ding)的觸變性，而且(qiě)在抗流挂需要(yao)後，增稠效果消(xiao)失，此外塗料的(de)粘度還不要太(tài)高🌈，以免影響過(guo)濾;
b)、成膜助劑除(chu)了第二節所述(shu)之外，還需要在(zài)體系進💋入高固(gù)含🌈階段盡可能(néng)降低體系粘度(du)(類似預聚物法(fǎ)合成PU 時NMP 的作用(yong))，中、慢揮發成膜(mo)助劑必須是親(qīn)水👉性，以保證塗(tú)膜收縮過程中(zhong)乳液顆粒表面(miàn)盡可能保持光(guang)滑、堅硬，從而更(gèng)好地移動，以方(fāng)便📞漆膜更加平(píng)整;
在水性體系(xì)流平時間短的(de)情況下，移動距(ju)離盡可能短😄就(jiù)會顯得比較重(zhong)要，以8μ和12μ的填料(liao)爲例，中心的乳(rǔ)液顆粒如果㊙️要(yào)移動出填料表(biǎo)面之外，移動距(jù)離要增加50%，實際(ji)體系乳液顆粒(li)移動要比🔞這複(fú)雜的多👈，所以實(shi)際效果差距并(bing)不會象🔴前面數(shu)據那樣大。
六、其(qi)他助劑
這樣如(ru)果能選擇合适(shi)的流變助劑和(he)成膜助劑滿足(zu)上述内容，在使(shǐ)用細粒徑的填(tián)料，可能可以獲(huo)得更佳的表面(miàn)效果。采用的助(zhu)劑通常可以分(fèn)爲兩類：交聯劑(ji)，功能性填料。
功能性(xing)填料可以做如(rú)下分類：
蠟類耐(nài)磨性，硬度，手感(gǎn)等性能提升不(bú)是很顯著;
白炭(tan)黑耐磨性，硬度(dù)，耐化性等性能(néng)提升顯著分散(san)是個問題;
七、結語
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