【正文】 水性木器漆配方成功的五大關(guān)鍵 在環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)的今天， 水性木器涂料是許多涂料企業(yè)關(guān)注的未來發(fā)展方向。 水性木器涂料只占中國木器涂料2008年產(chǎn)量2%左右， 但是它的發(fā)展?jié)摿κ遣蝗莸凸赖摹Ｎ覀冏罱M(jìn)行了一次全國規(guī)模的大范圍調(diào)查， 訪談了包括技術(shù)人員，采購人員和高層管理人員的涂料企業(yè)各個(gè)層面。 根據(jù)我們的分析， 目前至少有20%的涂料企業(yè)都在觀望著水性漆市場(chǎng)。雖然中國涂料企業(yè)對(duì)水性木器漆關(guān)注度很高， 許多企業(yè)卻缺乏成功開發(fā)水性木器涂料產(chǎn)品的能力。 成功開發(fā)水性木器涂料需要兩個(gè)因素：對(duì)水性涂料深入的技術(shù)的掌握和對(duì)客戶對(duì)涂料要求的了解。 這樣才可以使產(chǎn)品開發(fā)有的放矢。 目前，水性木器漆最大的市場(chǎng)是家具， 特別是與出口家具配套的涂料。 這代表著水性木器涂料的高端市場(chǎng)， 要求最高也最有潛力的。 因此， 本文的討論將集中在用于家具涂裝的水性木器涂料， 但對(duì)家裝市場(chǎng)的水性木器涂料開發(fā)也有借鑒作用。根據(jù)華津思對(duì)水性涂料的豐富經(jīng)驗(yàn)和對(duì)終端客戶的調(diào)查， 水性木器漆配方成功有五大關(guān)鍵：o 快干：為了滿足家具廠大批量生產(chǎn)的要求， 水性木器涂料必須具有快干的性能。 o 高硬度：高硬度漆膜可以減少劃傷/劃痕對(duì)家具外觀的損害。 o 豐滿度: 漆膜豐滿；流平性/平整度好。 o 有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格：家具廠家未來將更加重視節(jié)省資源和成本控制。這需要水性木器涂料廠家在配方的過程中考慮原料成本，盡量使用性價(jià)比最高的原材料。 o 亞光：據(jù)家具廠家反映，表面涂裝未來的發(fā)展趨勢(shì)是以亞光為主。 我們將分五部分向您詳細(xì)介紹這五大關(guān)鍵。 快干性 發(fā)表于 2009年05月9日 DrEcoPaint 沒有評(píng)論 快干是最常聽到的客戶對(duì)水性涂料的要求。 由于其分子結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性，即分子間極強(qiáng)的氫鍵作用，特性與絕大部分有機(jī)溶劑有著明顯的區(qū)別。在水性涂料領(lǐng)域，這個(gè)特性集中體現(xiàn)在，由于水的蒸發(fā)熱高，水的蒸發(fā)速度要比常見的涂料溶劑慢十幾倍甚至幾十倍。而且，由于空氣中水蒸汽的含量顯著，并隨季節(jié)變化大，水的蒸發(fā)速度隨之發(fā)生變化。最嚴(yán)重時(shí)，如果空氣相對(duì)濕度達(dá)到100%時(shí)，水的蒸發(fā)會(huì)停止，而非水溶劑則不受此因素影響。雖然，水性涂料面臨以上所述技術(shù)挑戰(zhàn)，但由于其環(huán)保特性，必然會(huì)成為涂料領(lǐng)域重要的一員。隨著過去十幾年水性涂料工作者的不懈努力，水性涂料技術(shù)日趨成熟。以下就影響水性涂料干燥速度的主要因素，及配方時(shí)可采取的相應(yīng)措施進(jìn)行討論。1. 樹脂的選擇：像所有涂料一樣，水性涂料的性能在很大程度上是由配方中選用的樹脂決定的。絕大多數(shù)水性成膜樹脂為乳液體系，該體系的成膜機(jī)理與溶劑型涂料不同。溶劑型樹脂與溶劑形成單相體系，隨著溶劑的蒸發(fā)，體系粘度增大，直至成為固體，從體系的機(jī)械性能來講，是一個(gè)連續(xù)的過程。而水性乳液則是一個(gè)雙相體系，隨著水的蒸發(fā)，體系粘度起始時(shí)變化不大，但當(dāng)乳液顆粒的體積占總系統(tǒng)體積達(dá)到一臨界值時(shí)，系統(tǒng)突然從業(yè)態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，是一個(gè)不連續(xù)的過程，這一臨界點(diǎn)是水性涂料表干的開始，因此水性涂料的表干時(shí)間要比某些溶劑型涂料還要短。從表干到漆膜性能的全部體現(xiàn)，取決于系統(tǒng)中殘留水分的蒸發(fā)速度，乳液顆粒中高分子的相互滲透，及體系中其它有機(jī)小分子的揮發(fā)速度。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化，制作水性漆配方時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面對(duì)樹脂進(jìn)行選擇：a. 固含量：通常，乳液的固含量越高，其距離表干臨界值就越近，干燥速度就越快。然而固含量過高，也會(huì)帶來一系列的不利因素。表干過快會(huì)使涂刷間隔縮短，帶來施工上的不便。固含量偏高的乳液，由于樹脂顆粒間距小，通常其流變性能較差，對(duì)增稠劑也不敏感，使對(duì)涂料的噴涂或粉刷性能調(diào)節(jié)的困難增大。b. 乳液顆粒大?。喝橐旱念w粒越小，同樣固含量下，顆粒之間的間距就越小，表干臨界值就越低，干燥速度就越快。乳液顆粒小，還會(huì)帶來成膜性好，光澤度高等其他方面的優(yōu)勢(shì)。c. 樹脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）：一般而言，樹脂的Tg越高，最終成膜的性能就越好。然而，對(duì)于干燥時(shí)間來講，其趨勢(shì)則基本相反。Tg高的樹脂，通常需要在配方時(shí)加入較多的成膜助劑，以便高分子在乳液顆粒間的相互滲透，促進(jìn)成膜質(zhì)量。而這些成膜助劑，需要足夠的時(shí)間從體系中揮發(fā)，實(shí)際上會(huì)延長從表干到全干的時(shí)間。所以，從這Tg這個(gè)因素來講，干燥時(shí)間與成膜性能往往是相悖的。d. 乳液顆粒的相結(jié)構(gòu)：取決于乳液的制備工藝，同樣的單體組成可能會(huì)形成不同的顆粒相結(jié)構(gòu)。被廣為人知的核殼結(jié)構(gòu)就是其中的例子之一。雖然一個(gè)乳液不可能所有的顆粒都做成核殼結(jié)構(gòu)，但這個(gè)形象的比喻是人們對(duì)乳液的成膜性能可以有一個(gè)通俗的了解。如果顆粒的殼Tg低，核Tg高，那么該體系成膜助劑需求少，干燥較快，但由于成膜后連續(xù)相是低Tg的樹脂，漆膜的的硬度則會(huì)受到一定影響。相反，顆粒的殼Tg高，則成膜需一定量的助劑，則膜的干燥速度會(huì)較前者慢，但干燥后的硬度會(huì)比前者高。e. 表面活性劑的種類和用量：常見的乳液在制造工藝中均采用一定的表面活性劑。表面活性劑對(duì)乳液顆粒有隔離和保護(hù)的作用，在顆粒相互融合的成膜過程中，特別是在初始階段，即表干時(shí)有很大影響。而且，這些獨(dú)特的化學(xué)品，在水和油相中均有一定的溶解度，溶在樹脂中的部分其實(shí)會(huì)起到成膜助劑的作用。不同的表面活性劑，由于其在樹脂中的溶解度不同，其成膜劑的作用也會(huì)不同。2. 樹脂的固化機(jī)理： 水性樹脂成膜固化一般有幾個(gè)層次上的機(jī)理。首先，乳液顆粒的聚集和融合，是所有乳液表干都必然經(jīng)歷的機(jī)理。然后，水和其他成膜助劑的揮發(fā)，使熱塑性樹脂本身的基本性能得以充分體現(xiàn)，是固化的第二個(gè)階段。最后，某些乳液在制備時(shí)引入交聯(lián)機(jī)理，或在涂料使用時(shí)引入交聯(lián)劑，使膜的硬度在熱塑性樹脂的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高。最后這一步的交聯(lián)機(jī)理，會(huì)對(duì)膜的最后固化速度和程度有很大的影響。常見的交聯(lián)機(jī)理有氧化交聯(lián)（如醇酸樹脂的交聯(lián)），麥克爾加成式交聯(lián)（如一些自交聯(lián)乳液體系），及親核取代式交聯(lián)（如環(huán)氧，聚氨酯等）。這些交聯(lián)反應(yīng)，都受溫度，pH等因素影響，在配方時(shí)應(yīng)平衡體系的固化要求與其他性能的關(guān)系。3. 成膜助劑的用量和種類： 從理論上講，任何樹脂的溶劑都是成膜助劑。在實(shí)踐中，考慮到安全，成本，速度等因素，常見的成膜助劑也不過十幾種，主要是一些高沸點(diǎn)的醇，醚及酯。這些成膜助劑對(duì)于不同的水性涂料工程師來講又會(huì)各有偏愛。一般，某個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的工程師，常用的成膜助劑不過兩三種。主要考慮因素是試劑在水和樹脂之間的分配和在樹脂顆粒內(nèi)部的分配。特別是當(dāng)水性樹脂為多相樹脂時(shí)，成膜助劑的選擇和搭配即顯得尤為重要。4. 施工環(huán)境： 在本文開始時(shí)我們討論了水的問題。正因?yàn)樗奶匦裕沟盟酝苛显谑┕きh(huán)境上比油性漆要求要高一些，主要是盡量控制施工時(shí)的溫度和濕度。通用配方的施工要盡量避免高濕環(huán)境。如果必須在高濕度下施工，應(yīng)該對(duì)配方進(jìn)行調(diào)整，或者選擇成膜性快的樹脂或者對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)行隔離處理。 水性樹脂的玻璃化溫度（Tg）與最低成膜溫度（MFFT）的關(guān)系 發(fā)表于 2009年12月9日 DrEcoPaint 沒有評(píng)論 通常情況下，水性樹脂如水性丙烯酸乳液或水性聚氨酯分散體的的玻璃化溫度越高，其最低成膜溫度越高，在室溫下的成膜性越差，需要的成膜助劑的量就越大。其中原因眾所周知，成膜的必要條件是水性樹脂顆粒的互融。這就要求水性樹脂顆粒在成膜溫度下有足夠的流動(dòng)性，也就是說成膜溫度應(yīng)該高于水性樹脂顆粒樹脂的玻璃化溫度。但是，很多水性樹脂產(chǎn)品成膜后的Tg要比最低成膜溫度高，違背以上所述常見的規(guī)律。其中有幾個(gè)原因。首先，以上所述通用的理論是建立在幾個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)之上的。假設(shè)一為水性樹脂顆粒中樹脂的玻璃化溫度，或軟化溫度與成膜后樹脂的一致。假設(shè)二是水性樹脂顆粒之間沒有差別。在實(shí)際的水性樹脂合成工藝中，這兩個(gè)假設(shè)都可以被打破。首先，在過去十幾年的人們對(duì)納米材料的研究中了解到，當(dāng)顆粒的大小達(dá)到納米水平時(shí)（小于50納米），由于顆粒表面積的大幅增加，有如顆粒本體的含雜質(zhì)量增加，顆粒表面對(duì)顆粒本體性能開始發(fā)生影響，顆粒的熔點(diǎn)和軟化點(diǎn)會(huì)大幅度降低。也就是說，當(dāng)水性樹脂中納米級(jí)顆粒含量增加時(shí)，顆粒的玻璃化溫度會(huì)低于成膜后的玻璃化溫度。另外，現(xiàn)代的水性樹脂合成技術(shù)，通常使用多步驟的聚合方法，使得水性樹脂顆粒形成多層次或多相的結(jié)構(gòu)，也使水性樹脂顆粒之間產(chǎn)生差異，以就是說水性樹脂顆粒的玻璃化溫度會(huì)彼此之間不同。只要體系中存在足夠的軟顆粒，水性樹脂就可以成膜。水性樹脂成膜溫度低于成膜后的玻璃化溫度的另一個(gè)原因是膜的反應(yīng)性。一些自交聯(lián)體系在成膜后引發(fā)進(jìn)一步的交聯(lián)反應(yīng)，使得材料本體的分子量升高，導(dǎo)致膜的玻璃化溫度升高。但是通常這一類的影響相對(duì)較小，因?yàn)椴ＡЩ瘻囟鹊碾S分子量升高的能力是有限的。有關(guān)水性樹脂的深層討論，您還可以參考華津思博客中的其他文章。o 自交聯(lián)水性樹脂劑干燥速度 o 水性木器漆配方的快干性 o 水性丙烯酸乳液配方需要考慮的問題 提問水性漆專家:水性漆流變助劑對(duì)附著力的影響 發(fā)表于 2009年10月13日 DrEcoPaint 沒有評(píng)論 本周江先生通過我們的提問水性漆專家專欄向我們提了如下問題。問題：在鋁