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特殊结构聚氨酯分散体在水性修色剂中的应用

作者:周永全、李俊梅、龙志云 | 广州冠志新材料科技有限公司   |  发表于:2016-09-20   |  关键词:,

摘要:文章主要通过试验对比了水性苯乙烯丙烯酸酯乳液(苯丙乳液)、纯丙烯酸酯乳液(纯丙乳液)、聚氨酯分散体、水溶性丙烯酸树脂应用于修色剂中的优缺点,并介绍了如何用特殊结构聚氨酯分散体配制修色剂,以及修色施工的注意事项。

关键词:特殊结构聚氨酯水性漆修色剂

前言

透明色涂装是一种最常见的涂装风格,由于其不仅可以通过底着色显露出木纹纹路,还可以通过底色和面色的色差体现出层次感。在对木器保护的同时,赋予了木器极大的美感,达到了极佳的装饰效果。其在家具领域是主要的涂装形式,约占整个家具涂装领域总量的60%~70%。目前水性木器涂料在清水涂装、实色涂装、特殊效果涂装方面能达到较好的效果,基本能满足家具厂的一般需要。但在透明色涂装方面,还存在应用瓶颈,不适合于家具厂规模化生产,阻碍了水性木器涂料的市场大规模应用。主要问题是:干膜、湿膜颜色差异较大,不适合于家具厂对照色样板生产;与水性色精相容性不好,修色时会因漆雾而形成颗粒,耐水性不好,附着力不佳,干燥速度慢,施工间隔时间较长;容易发花,不均匀;厚边等问题。

由于以上种种问题制约了水性透明色涂装的发展,所以研发一款好的水性修色剂显得很有必要。我们经过一年多的研究与试验,成功研发了一款可做水性修色剂的特殊结构聚氨酯分散体PU-5805。PU-5805是一支固含量30%,最低成膜温度45℃,外观呈半透明的聚氨酯分散体,该产品采用国外进口原料,将胺合成接枝到聚氨酯中,配以先进的工艺合成。

1 实验部分

1.1实验原材料与仪器

苯乙烯丙烯酸乳液A,纯丙烯酸乳液B,普通聚氨酯分散体C,特殊结构聚氨酯分散体PU-5805 D,水溶性丙烯酸树脂E,润湿剂,成膜助剂(DPnB),乙醇,水、红、黄、黑水油两用色精等

SZQ 湿膜制备器,WGG60 E3 60 光泽度计,JSF 400搅拌砂磨分散多用机,0- 50um 细度刮板器,202 AO 型台式干燥箱,W-71 1.5mm口径喷枪,JJ100电子天平。

1.2实验配方及制备工艺(为方便操作,树脂固含量都调整为30%)

1.2.1表1 实验配方

原材料

A

B

C

D

E

20-30

20-30

20-30

20-30

20-30

润湿剂

0.5-1

0.5-1

0.5-1

0.5-1

0.5-1

成膜助剂

1-1.5

1-1.5

1-1.5

1-1.5

1-1.5

无水乙醇

60-70

60-70

60-70

60-70

60-70

消泡剂

0.1-0.2

0.1-0.2

0.1-0.2

0.1-0.2

0.1-0.2

5-10

5-10

5-10

5-10

5-10

红色精

1-4

1-4

1-4

1-4

1-4

黄色精

1-4

1-4

1-4

1-4

1-4

黑色精

1-4

1-4

1-4

1-4

1-4

1.2.2制备工艺

在容器中加入树脂,低速搅拌均匀,依次加入润湿剂、成膜助剂、无水乙醇、消泡剂、水,中速分散10min左右,最后加入目标颜色的色精量,继续分散10分钟。出料前在玻璃板刮100微米湿膜,观察是否有缩孔,若无,用200目滤袋过滤出料,即制成了水性木器漆修色剂。

2 结果与讨论

2.1湿膜和干膜色差对比

调色、对色是水性木器漆修色工艺中的一大重点,也是难点。湿膜不透明,干膜、湿膜颜色相差大,会增加调色师傅的工作难度,以及喷漆师傅对色的准确性。

表2 各树脂(乳液)湿膜和干膜色差对比表


A

B

C

D

E

树脂(乳液)外观

乳白色

乳白色蓝光

半透明蓝光

半透明蓝光

全透明

干、湿膜色差

较大

较大

轻微

很轻微

从表2可以看出树脂本身外观越透明,干湿膜的色差越小。C、D、E干湿膜色差较小。

2.2 与无水乙醇相容性对比

干燥速度是修色剂的一项重要指标,影响干燥速度快慢除了树脂本身外,溶剂也起着关键作用。乙醇是最常见的环保快干溶剂。

表3 各树脂与无水乙醇相容性对比表


A

B

C

D

E

无水乙醇(1:1)

无异常

无异常

胶体状

无异常

无异常

从表3可以看出A、B、D、E均可以与无水乙醇相容。C是市场上常见水性聚氨酯种类的代表,此类水性聚氨酯都有一个特性:直接与高浓度乙醇混合会变稠变粘。即使加大高浓度乙醇量后粘度变稀,喷出来也会成絮条,不利于施工。经过特别的工艺和材料合成的特殊结构聚氨酯分散体可以任意比例与无水乙醇混溶,且贮存稳定性好。

2.3与色精相容性对比

行业内做色精的企业比较多,每家的都有差别。影响因素太多,不利于对比树脂好坏。所以本实验选取行业内评价较好的水油两用色精(公耀公司)。

表4 各树脂与色精相容性对比表


A

B

C

D

E

混合色精(1:1:1)

有少量渣

无异常

无异常

无异常

无异常

从表4可以看出B、C、D、E均与色精相容无异常。色精由醇醚类溶剂加染料粉组成,苯乙烯丙烯酸乳液成本较低,采用原材料极有可能不耐醇醚类溶剂,所以出现破乳。

2.4 耐水性对比

修色一般分为底修和面修,无论是底修还是面修,修色工艺完毕后都要在修色层上面喷涂水性漆,水性漆中水占得比例为60-70%。所以水性木器漆对修色剂有耐水性要求。本实验制备膜厚为50微米的修色湿膜,常温干燥60min,然后在膜的上面滴加水,水在膜上面保持15min。

表5 各树脂耐水性对比表


A

B

C

D

E

干燥60 min泡水15min

无异常

无异常

起泡

无异常

起泡

从表5可以看出A、B、D耐水性比较好,C、E都有起泡现象。一般的聚氨酯干燥会比较慢,在塑化期内比较容易亲水。水溶性丙烯酸树脂含有胺中和剂,常温自干或者短时间内,胺中和剂比较难挥发,所以此类树脂耐水性会比较差。

2.5 附着力对比

修色剂作为中间涂层,既有改变颜色增加涂装美感的作用,也有承上启下的桥梁作用。修色剂主要依靠体系中的树脂作为载体承载色精附着在底漆或者木材上。因此树脂的附着力也是考量修色剂的重要指标。

表6各树脂附着力对比表


A

B

C

D

E

附着力(百格法)

0级

0级

3级

0级

0级

从表6可以看出A、B、D、E附着力没有问题。C的附着力不够好,主要原因是跟体系不匹配。

2.6 修色效果对比

从2.2实验对比,我们排除了C,因为C不好做喷涂施工。选A、B、D、E树脂,依照参考配方配比,色精总量约为修色剂主剂的10%,我们试着做修色对比,同等条件下喷涂2个“十字”。

表7 各树脂修色效果对比表


A

B

D

E

修色效果

有颗粒、斑点

均匀,清晰度稍差

均匀清晰

均匀清晰

从表7可以看出A因为与色精相容性不好,出现颗粒;B的颜色均匀,但因为粒径较大,清晰度受影响;D、E修色效果比较好。

经过一系列实验的对比,特殊结构聚氨酯分散体PU-5805做修色用树脂具有巨大优势。

3 施工应用注意事项

3.1 调色与色精添加量

很多师傅遇到做比较深色的样板时,希望能够很快上色,最好只做一次修色,这样“省时省工”,但是这样的诉求往往不能如愿。因为要做到一次修深色,色精的总添加量会超过15%甚至20%。色精内含有大量高沸点醇醚类溶剂,挥发比较慢,一次性厚喷,会出现咬底、发花,严重影响面漆的喷涂效果。另外,水性木器修色剂配方中的成膜物质是聚氨酯分散体,一般占体系的20%~40%,配方设计时应尽可能降低水性树脂的用量,使该体系中的有效成膜物质的含量尽可能少一些,这样有利于减少后续涂装的涂膜弊病,如面漆平整度、咬底等。树脂固体含量少,色精量大,色精不能完全被树脂包裹住,喷涂下一道漆时,就容易出现发花、弯角发黑等现象。

建议深色涂装时色精总添加量控制在10%以内,分次修色。

3.2稀释

因为配方设计的粘度比较低,不用添加任何溶剂或者水稀释,可直接使用。

3.3 底材要求

底材尽可能仔细打磨,不能有明显砂痕,建议先使用320#砂纸打磨后再用600#砂纸轻砂,以消除砂痕。同时,板面的灰尘需清理干净。

3.4 喷涂

出油量不能开得太大,出气量可以稍微大些,尽可能进行干喷。

3.5 涂装间隔

修色完毕后,正常情况下30-60min后可以进行下一道喷漆工序。

4.应用实例

4.应用实例

5.结语

本文通过试验对比,展示了特殊结构聚氨酯分散体的各项性能,比如透明性、与酒精相容性、色精相容性、干燥速度、附着力、耐水等比普通水性聚氨酯、纯丙乳液、苯丙乳液、水溶性丙烯酸树脂有较大优势,适合于水性修色剂应用。另外也提出了施工应用时的相关注意事项。为水性木器漆修色难题提供了解决方案。

参考文献

[1] 冉龙泉,等. 水性仿古擦色剂配方的研究.第三届中国水性木器涂料发展研讨会(广东东莞),2009

[2] 冉龙泉,陈江平,康芦笙. 水性木器修色剂及施工工艺. 水性木器涂料与涂装 ,2010

[3] 刘亚兰,张新平.浅谈木材着色.林业科技,1996,(21):6       



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