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水性木器漆的消光

钟荆祥 胡中源 李绘江 王德华

( 青岛富臣化工有限公司,山东青岛 266706)

摘要:介绍了几种常用的水性木器漆消光剂,及其对漆膜的消光效果和透明度的影响。

关键词:木器漆;消光剂;分散;消光效果;透明度

0、 引言

随着经济的发展以及人们环保意识的增强,水性木器漆作为一种环保型装饰涂料,在木质家具涂装、家庭装修、木制玩具等领域获得较快发展。根据不同需求,木器涂装后表面需要的光泽不等,其中半亚光到亚光的效果不易引起人们的视觉疲劳,越来越受到大家的欢迎。因此,水性木器漆的消光问题是一个值得研究的课题。

1、 消光机理

光泽是物体受光照射时表面反射光的能力,以试样在正反射方向相对于标准表面反射光量的百分率(光泽度)表示。漆膜表面越平整,正反射越多,光泽度就越高;反之,漆膜表面越粗糙,正反射越少,光泽度就越低。加入消光剂就是为了使原本平整的漆膜表面变得不平整,从而使入射光的正反射减少,达到降低光泽的目的。

2 、消光剂的类型

水性木器漆常用的消光剂有二氧化硅、石蜡、填料、有机消光粉等。

2.1 二氧化硅消光剂

根据生产工艺,二氧化硅消光剂可分为两类:一类是气相法二氧化硅,另一类是沉淀法二氧化硅。一般还采用有机材料(石蜡)或无机材料对二氧化硅表面进行一定程度的改性处理,经过表面处理的沉淀法二氧化硅具有更大的比表面积,比未经处理的二氧化硅具有更强的消光效果。二氧化硅消光剂的消光效果相对较强,用量大时,可能导致涂料黏度增大,且贮存过程中会出现沉淀的趋势,特别是未经处理的二氧化硅。

2.2 蜡乳液、蜡浆消光剂

以聚乙烯、聚丙烯及巴西蜡等为基础的蜡制品在涂料和油墨中使用最为普遍,以聚四氟乙烯(PTFE)为基础的蜡制品也可作为消光剂使用。在水性涂料中一般采用加工好的蜡乳液。蜡乳液具有一定的消光作用,赋予漆膜良好的手感,并能提高漆膜的耐划伤性。某些粗粒径的蜡浆也能起到一定的消光作用。

2.3 有机消光粉

近几年市场上出现了一种成分为聚甲基脲醛树脂的有机消光粉,由于其独特的化学结构,含有部分活性羟甲基,可以在涂料成膜过程中参与交联,促进涂膜收缩聚集成均匀凹凸的表面而产生消光作用,同时可增强漆膜的硬度和耐磨性。

2.4 填料消光

不同的填料,如碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、透明粉等对漆膜都有不同的消光效果,由于它们或多或少都有一定的遮盖力,导致清漆不透明,所以一般都在实色漆消光时使用。

3、消光剂的选择

由于蜡乳液、蜡浆和填料在水性木器漆中的消光效果较差,在实际应用中主要选用二氧化硅或有机消光粉这两种消光剂进行消光。以下通过实验讨论这两种消光剂的应用性能。

3.1 消光剂分散的影响

二氧化硅消光剂或有机消光粉均以粉体形式存在,添加到涂料中需要进行分散。一般加入方式有两种:一种是直接添加到涂料中,再进行分散;另一种是先将消光粉制浆,再加到涂料中。

由于消光粉的特殊性质,一般是用搅拌机进行高速分散。分散的剪切速率不宜太低,也不宜太高,一般剪切速率在8~10 m/s 即可。剪切速率太低,很难使消光粉分散到所需细度,值得注意的是,分散不够好,细度不够的消光浆具有更好的消光效果,但是漆膜表面手感会变差,而且光泽度不好控制。制浆后的消光粉浆需注意防沉淀,可添加防沉助剂,否则消光粉会很快沉淀,甚至结块,导致贮存后无法使用。直接添加消光粉的方法对所用乳液的稳定性要求较高,否则长时间的高速分散可能导致机械稳定性差的乳液破乳。但由于消光粉的吸油量较高,采用制浆后添加的方法则会大大降低涂料的固含量,导致一次成膜丰满度不高。试验表明,只要充分分散,同样的消光剂用量,直接添加的方法和制浆后添加的方法对最终漆膜光泽的影响基本一致。

3.2 消光效果及透明性的影响

3.2.1 消光剂类型和用量对消光效果的影响

采用同一种丙烯酸乳液制漆,然后加入不同类型的消光剂,其中TS-100 为气相法生产的二氧化硅,OK500 为沉淀法生产的二氧化硅,M4 和M6 为不同粒径的聚甲基脲醛树脂的有机消光粉,消光后所得漆膜的光泽度见表1(测3 个点取平均值)。

表1 消光剂类型和用量对消光效果的影响

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由表1 可见:气相二氧化硅TS-100 对丙烯酸乳液的消光效果最好,特别是其用量较少时差别更明显;相同用量下粗粒径的有机消光粉M4 比细粒径的M6 消光效果更好,其主要原因是粗粒径的消光粉导致漆膜表面有更大的粗糙度,同时漆膜的手感也会有所下降。

3.2.2 消光剂对不同乳液消光效果的影响

水性木器漆常用的乳液为丙烯酸乳液或聚氨酯乳液,以及丙烯酸乳液混拼聚氨酯乳液等。本实验中选用常用的几种水性木器漆用乳液,然后选用消光效果最好的TS-100 加入不同乳液体系中,观察其消光效果,实验结果见表2。

表2 消光剂对不同乳液消光效果的影响

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由表2 可见:同样的消光剂用量,聚氨酯乳液的光泽比丙烯酸乳液的低,即消光剂对聚氨酯乳液的消光效果比对丙烯酸乳液的高。当然,由于本实验采用特定的聚氨酯乳液和丙烯酸乳液,其实验结果并无代表性,在实际应用中仍需经实验确认。

3.2.3 消光剂类型对清漆透明度的影响

在亚光清漆中,消光剂的加入会不同程度地影响漆膜的透明度,而漆膜消光后的透明度也是一个非常重要的指标。消光剂类型对清漆透明度的影响见图1。

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图1、消光剂类型对清漆透明度的影响

由图1 可见:消光后漆膜光泽较高时,不同消光剂对漆膜透明度的影响不大,但随着光泽的降低,不同消光剂对漆膜透明度的影响较大,其中达到相同消光效果时 ,TS-100 具有最好的透明度,即便如此,随着光泽降低,用TS-100 消光的漆膜的透明度也开始变差,特别是深色仿古类木器漆会呈现出发白现象,严重影响家具表面的美观,这亦是目前水性木器漆消光遇到的一个难题。

由图1 还可见:用M6 的漆膜透明度比M4 要好,这说明在相同消光效果下,消光剂的平均粒径越小,清漆涂膜的透明度越好。在选用消光剂的过程中,通过系列的对比试验,应使漆膜的消光效果和透明度都较好地满足实际使用要求。

4、 结语

水性木器漆的消光是水性木器漆研究中较为重要的一个课题,上述实验初步分析了一些常用消光剂对水性木器漆的消光效果和透明度的影响,但水性木器漆的最终漆膜光泽还与很多因素有关,例如助剂的选用,刷涂、喷涂、辊涂等不同施工方式,环境温湿度高低,一次成膜厚度等等。配方设计工程师需根据客户要求,选择合适的消光剂,经实验确认,方可确定合理的亚光漆配方。

文章发表于《上海涂料》2012年12月第50卷第12期

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