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1、高品质水性聚氨酯哑光清漆的研制高品质水性聚氨酯哑光清漆的研制刘应科，孙艳青，薛伟，刘瑜，丁婧（江苏三木化工股份有限公司，江苏 宜兴 214258）摘要：摘要：以水性聚氨酯分散体（PUD）搭配合适的助剂和哑光粉，制得了性能优良的高品质 水性聚氨酯哑光清漆，成膜效果优良，性能接近硝基漆，适合制作高档家具漆或者室内木 器用装修漆。关键词：水性哑光清漆，水性聚氨酯，硬度，硝基漆水性木器漆进入中国市场已有 10 多年，虽然它以 VOC 含量低，气味小等 特点赢得了欧美装修市场的肯定，但是在中国的发展还是不那么乐观的。这里 有一个消费观念的问题，欧美国家的快速消费市场更新换代快，人员流动大， 家具更新速度
2、快，房屋翻新频率高，因此对家具漆、装修漆的经久耐用并不苛 求。另外，大部分的家具也靠从亚洲国家进口，因此欧美的家具漆市场占有率 并不能反映真正的市场需求。也造成了一段时间以来，有的专家和厂家希望通 过降低国标质量要求来推广水性木器漆，事实证明，这样的推广是力不从心的。 低品质的水性木器漆，中国人不能接受，这种水性木器漆涂装的家具，欧美消 费者也不能接受。 中国人口众多，如果照搬欧美的资源利用方式，全球资源将面临极大的挑 战，国内居民的经济水平也达不到。因此要求我们的水性木器漆首先要提供足 够的保护功能，要有硬度、耐磨损、容易清洁、便于翻新。近年来，我们在水 性木器漆用树脂和乳液方面进行了大量的
3、研究，通过大量的实验，明确了以水 性聚氨酯乳液为水性木器漆用主要载体的推广方向。水性聚氨酯有以水为载体， VOC 含量低，气味轻、干燥快等优点，在木器漆市场应该逐渐得到更大的应用。 相信随着国家环保法规的日益严格，越来越多的木器漆生产厂家会对水性木器 漆产生浓厚的兴趣。同时，在实际应用中，我们发现水性聚氨酯乳液做亮光漆 问题不大，光泽、流平和硬度能很好地做到近似于硝基漆的指标。但是做哑光 清漆却存在较多的困难，特别是消光粉的分散性，涂料的储存稳定性、施工消 泡性、漆膜透明度、耐划伤方面，与传统的溶剂型哑光清漆在工艺和配方方面， 都需要做相应的调整。 本研究通过对消光剂和助剂的调整，制得了储存稳
4、定性好、漆膜透明度高、 手感滑爽、耐划伤性优良的高品质水性聚氨酯哑光清漆。1、实验部分实验部分1.1 实验原料 7640 水性聚氨酯分散体：自制；4530 分散剂、6220 润湿剂、2550 消泡剂： EFKA；杜邦 1010 底材润湿剂：涂料 100；252 防霉防腐剂、3551 增稠剂：深 圳海川科技；W500 消光粉：格雷斯。 1.2 水性聚氨酯哑光清漆配方原料名称质量分数/%PM5水7.23551176408545300.262200.225500.1W500110100.22520.11.3 制漆工艺将水，PM，3551 混匀，加入 7640、4530,6220 搅拌均匀，搅拌下加入
5、 2550和 W500 后，转速调至 1500r/min 分散 20 分钟，加入 1010、252 分散 10min 过滤即得水性哑光清漆。1.4 样板的制作按照 GB/T23999-2009 要求制作试样样板。2、助剂选择与讨论助剂选择与讨论2.1 乳液的选择市场上常见的水性木器漆基料一般有水性丙烯酸树脂、水性醇酸树脂、水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液、水性环氧树脂等。水性丙烯酸树脂水溶性好，透明度高，硬度好，但是制得的水性木器漆耐水性差，漆膜不能用水清洁，不能满足哑光清漆的要求；水性醇酸树脂颜色较深、干燥较慢，无法满足家具厂大面积快速生产；水性丙烯酸乳液干燥快，透明度好，耐水性一般，耐磨性一
6、般，适合制作水性木器漆底漆；水性环氧树脂一般要双组分，干燥速度，与固化剂的相容性随温度变化较大，操作不方便，也不适合做水性木器漆；水性聚氨酯乳液半透明，漆膜干燥快，硬度高，耐磨性好，透明度高，耐沾污性好，适合制作高档面漆，在此，我们选择 7640 作为哑光漆用聚氨酯乳液。2.2 成膜助剂的选择水性木器漆用乳液玻璃化温度高，一般都需要加入成膜助剂才能顺利成膜，同时，成膜助剂的加入，也有利于水性木器漆的抗冻融能力，有帮助流平和软化乳液粒子的功能。我们曾经选用十二醇酯（Texanol）,添加量较少，乳液也能顺利成膜，但是对漆膜透明度和硬度有不利影响。我们也曾经选用市场上比较容易得到的材料乙二醇单丁醚
7、（BCS） ，制得的水性木器漆有良好的流平、透明度、干燥速度，但是因为 BCS 的毒性，我们最终选择了丙二醇甲醚（PM）做成膜助剂，在漆膜性能和储存稳定性方面同样得到了较好的体现。2.3 增稠剂的选择水性木器漆黏度太低的话，平面施工都特别容易流淌，立面涂装更会流挂相当严重，储存期间也很容易分层形成硬沉淀，因此选择合适的增稠剂也是水性木器漆必须进行的工作。我们曾经选择纤维素类增稠剂 HEC，增稠效果很明显，但是对期末耐水性有不利影响；我们也曾经选用碱溶胀型增稠剂，增稠效果也不错，但是对漆膜透明度和流平性有不利影响。因此我们选用了缔合型增稠剂，通过我们多次实验，发现罗门哈斯 RM-8W 和海川 3
8、551 增稠效果都很好，制得的水性木器漆施工性也很好，只要不是过度稀释，一般都不出现厚边和流淌现象。2.4 润湿剂、分散剂的选择水性哑光清漆制作过程中，哑粉分散和稳定比较困难，特别为了避免储存期间返粗，润湿剂和分散剂是必须添加并且要足量的。我们通过大量的实验，确定了相应的助剂选择。2.5 消泡剂的选择水性漆起泡容易消泡难，不管是机械搅拌还是施工时的外力介入，泡沫的出现都是立竿见影，因此，选择一款不影响漆膜透明度、消泡速度快、消泡能力持久并且不对流平产生不利影响的消泡剂尤为重要。但是实验过程中，我们发现选择消泡能力一般的消泡剂对流平影响小，但是泡沫引起的麻烦更大，因此我们选择了强力消泡剂 255
9、0，由 2550 引起的缩孔，用强力流平剂来消除。2.6 流平剂的选择水的表面张力大，纯粹的水性乳液在基材上产生收缩是必然的，随着强力消泡剂的引入，水性木器漆必须依靠基材润湿能力强，流平性优异的流平剂才能得到满意的漆膜效果。因此我们选用了杜邦的氟碳流平剂，当然，当客户对手感有较高要求的时候，我们也建议搭配有机硅的流平剂，只要处理好有机硅流平剂的稳泡问题，水性哑光木器漆的手感也可以做到接近油漆的水平。2.7 消光粉的选择水性聚氨酯乳液 7640 本身比较容易消光，因此消光粉的选择余地较大，我们曾经选用溶剂型涂料常用的消光粉来消光，消光性和透明度都有比较满意的体现。但是生产过程中发现容易结团，分散
10、时间长，过滤较慢，而且在储存中发现容易返粗，因此选用了格雷斯专用于水性木器漆的 W500，顺利解决了以上问题，当然，如果成本有压力的话，溶剂型涂料常用消光粉并非不能使用。我们曾经用溶剂型涂料用蜡粉做消光剂，也有满意的消光效果和很好的手感，但是同样存在返粗问题，特别是漆膜透明度明显变差，因此不建议选用蜡粉来帮助水性清漆消光和改善手感，选择合适的有机硅助剂也能得到满意的手感和抗划伤性能。2.8 分散工艺的选择水性聚氨酯乳液遇到纯的成膜助剂会有絮凝，因此我们把成膜助剂与水混匀后再加入乳液，避免了乳液产生颗粒；水性聚氨酯乳液黏度较低，没有增稠以前，消光粉加入后很容易漂浮在乳液上面，部分消光粉不能在高速
11、剪切力下良好地分散，造成部分消光粉结团，因此我们用增稠剂把乳液增稠后再加消光粉，解决了消光粉均匀分散的问题。3、结果与总结结果与总结将制得的水性聚氨酯涂料置于 232恒温室中，根据 GB/T 23999-2009 测试各项涂膜性能。其检测结果如下：.检测项目检测结果标准（GB/T 23999-2009）容器中状态搅拌后均匀无硬块搅拌后均匀无硬块细度/m 2035不挥发物/% 3030表干/min1830干燥时间 实干/h1.56贮存稳定性(502),7d无异常（15d）无异常涂膜外观平整光滑正常光泽（60）55商定硬度（擦伤）HBB附着力（划格 2mm）/级 11耐冲击性漆膜无脱落无开裂漆膜无
12、脱落无开裂抗粘连性500g，(502)，4hMM:A-0，MB:A-0MM:A-0;MB:A-0耐水性（24h）耐水性耐沸水性（15min）无异常无异常耐碱性（50g/L NaHCO3 ，1h）无异常无异常耐醇性（50%，1h）无异常无异常醋无异常无异常耐污染性绿茶无异常无异常耐干热性(702),15min/级22从以上检测结果可以看出，用水性聚氨酯乳液 7640 制得的水性木器漆完全达到了国标要求，在干燥性能方面接近了硝基漆的干燥速度，硬度也与硝基漆相当，而水性木器漆以水为介质，一方面大幅度地降低了制造成本，另一方面对环保也起了推动作用，对操作工和消费者来说，对身体的伤害也降到了最低。推广好
13、水性木器漆，是利国利民的大好事，相信随着研究的进一步深入，水性木器漆的市场占有率将占主导地位。同时，在我们多次的实验中还发现，用水性聚氨酯制作的木器漆，即使在低温条件下施工，水虽然挥发很慢，但是经过一个多小时的挥发后，水性木器漆的表干和实干基本上做到了同步，这是一个有趣的现象，也预示着水性木器漆可以做到无施工季节限制。 参考文献：参考文献： 1 陈小卫，张良均，刘文跃等.室温固化高性能聚氨酯防水涂料的制备J.现代 涂料与涂装，2009,11(10)1214.2 朱万章.水性木器涂料的硬度问题J.中国涂料,2008,23(7):2227. 3 李书卿，罗建勋，韩茂清等.水性聚氨酯在皮革涂饰中的应用J.皮革化工, 2007,24(2):3539. 4武忠岳.水性木器涂料发展现状及发展思路J.上海涂料，2006，44（11）： 29-30.
