水性木器漆消光剂的选择与应用

水性木器漆消光剂的选择与应用

0水性透明膜涂膜的性能水性木器漆具有低污染、不燃烧、施工方便等优点。深受人们喜爱，在家庭装饰和家具制造中得到应用。水性哑光清漆涂膜具有木纹清晰、自然、外观均匀一致的特点,人不易出现审美疲劳,尤其受到广大消费者的喜爱和认可。但水性树脂以水作为分散介质,分散和承载颜填料的能力较差,由其制备的哑光清漆常因消光剂分散不好而在贮存时产生硬沉淀,因此选择和合理使用消光剂是成功配制水性木器哑光清漆的关键技术之一。1双侧主体反射部分光泽是物体表面对光的反射特性,当入射光线照射漆膜表面时,会发生反射和散射。漆膜表面平整,反射部分越大,光泽度越高,反之若漆膜表面凹凸不平,非常粗糙,则散射部分增大,光泽度就低,即产生了消光的效果,见图1。消光剂的加入使漆膜表面变得粗糙不平整,造成光线的乱反射以削弱反射光强度,从而达到消光目的,显然,消光剂加入后若使漆膜表面越粗糙,则其消光效果越好。2消光剂的类型常见消光剂的种类有三:金属皂、蜡、功能性体质填料。2.1物分散在漆膜表面金属皂是早期人们在溶剂型涂料中常用的一种消光剂。它以非常细的颗粒悬浮物分散在涂料里,成膜时分布在漆膜表面使漆膜表面产生微观粗糙度,降低了漆膜表面光的反射。主要有硬脂酸铝、锌、钙等。由于它们与水性树脂的极性相差太大,很难将其分散于水中,因此在水性木器涂料中不能使用。2.2合成膜表面活性剂蜡也是应用较早的一种消光剂。它在涂料施工后,在漆膜干燥过程中,蜡逐渐析出,形成微细的结晶,浮于漆膜的表面,而形成一层粗糙面,从而起到消光作用,但蜡层在漆膜表面也会阻止溶剂的挥发,影响漆膜干燥。消光蜡主要有低分子聚乙烯、聚丙烯类等,它们不仅能够消光,而且能赋予漆膜良好的耐擦伤性和好的手感,在溶剂型涂料中通常蜡与二氧化硅类消光剂拼合使用。溶剂型涂料中使用的消光蜡在水性树脂中不能分散,不能直接使用,为此有商家将其制成水乳蜡,以便能用于水性体系,但能真正商业化用于水性体系的消光型水乳蜡并不多见,而且还存在与水性树脂相容的问题,若相容性不好,会使体系中水乳蜡或水性树脂发生破乳或凝胶等。2.3合成气相二氧化碳在种衣料中的应用功能性体质填料属于无机填充型消光剂,在漆膜干燥时,由于密度轻,会浮在漆膜表面,使漆膜表面形成微粗糙,从而起到消光作用。功能性体质填料主要有硅藻土、合成二氧化硅等。其中合成气相二氧化硅具有高消光性,其折射指数约为1.46,与树脂的折射指数(1.4~1.6)最为相近,对漆膜的透明性影响较小,涂装在木器尤其深色木器表面不易发白,因此在溶剂型哑光木器涂料中得到广泛使用。美国W.R.GraceDavison和德国Degussa在生产和研究合成气相二氧化硅方面一直处于世界领先水平,产品已形成系列化,目前他们的产品广泛用于各种溶剂型和水性哑光涂料中。3几种常见合成气相二氧化碳消光剂的性能由上述消光剂种类的讨论可知,合成气相二氧化硅消光剂可以应用于水性木器哑光清漆中。消光剂的选择常需考虑消光效果、透明性、沉降性等,作者选取了几种常见的合成气相二氧化硅消光剂TS100、C803、C7000、C805进行试验,它们的基本参数见表1。下面通过不同试验分别考察它们的性能。光泽度的测定:用120μm线棒在黑无光底材上刮涂一道哑光漆,放置24h后测试光泽。3.1消光剂的消光效果3.1.1ts100消光剂的光栅制备水性木器哑光清漆的水性树脂主要有水性聚氨酯和丙烯酸乳液,将它们折成相同固体分后分别加入1%、2%、3%的TS100消光剂,所测光泽度见表2。由上表结果可知,在相同加量条件下,丙烯酸乳液涂膜的光泽度低,即消光剂对丙烯酸乳液的消光效果好于水性聚氨酯;随着消光剂的加量增大,无论是水性聚氨酯还是丙烯酸乳液其漆膜的光泽度变低,也即消光效果越好。3.1.2消光剂粒径对抗菌性能的影响合成气相二氧化硅消光剂的消光效果主要由孔隙率、粒径大小、表面处理等来决定。(1)粒径大小对消光效果的影响在水性聚氨酯树脂中分别加入C803、C805,加量为1%、2%、3%。试验结果见图1。由上述试验结果可知,在同等加量下,C805的消光效果比C803好,这是由于C805消光剂的颗粒粒径比C803大,漆膜表面的粗糙度高的缘故。因此消光剂颗粒越大,消光效果越好。(2)孔隙率大小对消光效果的影响在水性聚氨酯树脂中分别加入TS100、C805,加量为1%、2%、3%。试验结果见图2。由上述试验结果可知,即使C805的颗粒粒径比TS100大,但TS100孔隙率比C805大,TS100的消光效果仍然比C805好。这是由于消光剂不是实心颗粒,它类似于海绵结构,内部有许多孔隙,较大孔隙率的颗粒较轻,因而单位质量下的颗粒就较多,正因为这些颗粒产生了消光所需的微粗糙度,因此高孔隙率能够得到很高的消光效果。(3)消光剂表面处理对消光效果的影响在水性聚氨酯树脂中分别加入C803、C7000,加量为1%、2%、3%。试验结果见图3。由上述试验结果可知,C7000与C803孔隙率相同,虽然C7000的颗粒粒径比C803大,但C7000颗粒表面经有机物处理,消光效果仍然比C803差,由此可见,消光剂表面经有机物处理后消光效果要差一些。3.2水性聚氨酯+消光剂复合膜的正交试验在选用消光剂时必须考虑其对漆膜透明度的影响,若消光剂明显影响漆膜透明度,在黑胡桃木等深色木材上涂装后漆膜容易发白,使得木纹不清晰,影响装饰效果。下面就合成气相二氧化硅消光剂对漆膜的透明度的影响进行试验。(1)不同消光剂对漆膜透明度的影响取含有3%各种消光剂的水性聚氨酯试样在透明聚酯薄膜上用100μm线棒刮涂一道,放置24h后目视比较。透明度由好至差的顺序为TS100>C803>C7000>C805。由该试验结果可知,消光剂粒径越大,透明度越差。(2)不同加量对漆膜透明度的影响在同一种树脂中分别加入1%、2%、3%的同一种消光剂(以水性聚氨酯树脂和TS100消光剂为例),在透明聚酯薄膜上用100μm线棒刮涂一道,放置24h后目视比较。透明度由好至差的顺序为1%>2%>3%。由该试验结果可知,消光剂加量越大,透明度越差。3.3消光剂的沉降性取含3%各种消光剂的水性聚氨酯试样,测取贮存前的光泽。在常温条件下试样放置3d,取上层清液测取光泽,同时手工搅拌比较沉淀的多少,光泽差别越大,沉淀越多,说明该消光剂越容易沉淀。各种合成气相二氧化硅消光剂的沉降性如表3所示。由上述试验结果可知:(1)利用贮存前与贮存后光泽变化和贮存后沉淀多少两种方法所测消光剂的沉降性结果一致。消光剂防沉降性由好至差为:TS100>C803>C7000>C805>ED30>W300。(2)C803的防沉降性比C805好,说明消光剂粒径越大,越容易沉降。(3)TS100的防沉降性比C803好,说明消光剂孔隙率越高,越不容易沉降。通过上述消光效果、透明性、沉降性等性能的比较,可以看出TS100是一种综合性能优异的消光剂4预制消光浆添加法消光剂在运输和贮存等过程中易形成聚集体,与一般颜填料不同,消光剂的分散并不需要采用强剪切力的设备,若采用砂磨机、三辊磨等研磨,则会使消光剂过度分散,反而降低消光效果。消光剂的加入有两种方式:直接添加法和预制消光浆添加法。两种添加方法各有特点。直接添加法的工艺简单,对任何体系,可根据漆膜需要达到的光泽来确定消光剂的添加量,还可根据需要对涂料的配方参数如固体分等做出调节,另外可提高用低固含量树脂(如水性聚氨酯等)配制的涂料的固体分,增加了一道刷涂厚度,从而增加了漆膜的丰满度。但由于水性树脂的浸润性差,消光剂直接添加在水性树脂中较溶剂型体系难分散,需要更长的分散时间,这可能会使机械稳定性差的水性树脂产生凝聚物甚至破乳。预制消光浆添加法只需在较短的时间内将消光浆分散均匀,提高了生产效率,尤其适用规模化生产。但消光浆中消光剂的浓度一般低于20%,孔隙率高的消光剂配制的消光浆的有效浓度更低,若配制低光泽的涂料,将会严重降低涂料的固体分,而且消光浆中含有其它组分,添加到涂料中后,影响涂料的最终配方,尤其是不同光泽的涂料的配方相差较大,配方设计者必需考虑到这些改变,并