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新一代水性木器涂料用丙烯酸乳液的研究

http://www.pcrm.hc360.com2012年11月01日15:52中国艺术涂料网

    慧聪涂料原料网讯:当前全球工业家具涂料面临的挑战是既要遵循更严格的VOC限制条例(如欧盟的1999/13/EC及进一步降低VOC含量的2004/42/CE),同时又要保持涂料的高性能和有竞争力的市场价格,开发具有高性价比的涂料用乳液很有必要。涂膜外观对于透明清漆体系很重要。除了对底材的保护作用,用于木器清漆体系的产品还必须保持木材的美观。本文开发的新一代应用于水性木器涂料的丙烯酸聚合物,既可满足家具工业涂装要求,也可适合一般装饰装修市场需要。在这些应用领域最重要的性能需求是:快干,抗粘连性好,耐化学品性,良好的机械性能,耐干、湿热,硬度建立等,以及良好的湿膜和干膜外观。聚合物的形貌设计和优化、单体组成、常温自交联技术是达到这些性能需求的关键因素。同时在设计水性木器涂料配方时,要把这些突出性能表现到最终涂膜中。

    1.专为水性家具涂料应用设计的丙烯酸乳液

    水性丙烯酸分散体可被定义为分散在连续相(水)中热塑性丙烯酸聚合物粒子。相比传统溶剂型涂料系统,施工和干燥时的气味大为降低,施工工具容易用水或肥皂清洗。经过特殊设计的水性丙烯酸聚合物干燥快速,使快速完工、施工区域的快速重涂,以及工业化施工中被涂货物马上堆叠和不粘连成为可能。水性木器涂料的干膜性能、机械性能和耐久性都和聚合物分子量有关。与其他水性或者溶剂型树脂不同,经过特殊设计的丙烯酸聚合物乳液的黏度与分子量没有直接联系。这就使我们可以在乳液固含相对高的情况下合成低黏度高分子量的水性木器涂料用丙烯酸乳液产品。下面介绍的聚合物乳液的粒径、形貌结构设计和单体组成等对清漆涂膜外观和透明度等表现有很大影响。

    1.1粒径控制

    不同于普通树脂,丙烯酸乳液聚合物的分散体粒子因光散射会造成涂膜未干前的白“牛奶”外观和不透明状。光线散射程度依赖于粒径,大粒径比小粒径散射度更高,而使湿膜呈现更大的不透明度和“牛奶状”外观。

    当丙烯酸乳液被用作制备色漆时,乳白状效果会被配方中的颜填料所掩盖。然而在清漆或透明配方中,这会产生微黄/浅白色不透明的罐内效果。当然配方中的其他组分(比如防腐剂、流变改性剂、透明氧化铁)也会对罐内颜色和透明度产生影响。尽管无法完全避免,但乳白状和不透明的现象是可以通过降低粒径来改善的。经验告诉我们,在聚合物粒径低干110nm时透明度改善,而90nm时的结果更是显而易见。见图1。

图1粒径对湿膜透明度的影响

图1粒径对湿膜透明度的影响

    如果客户有特殊要求,即涂料施工于底材后要马上看起来透明清澈,粒径还是对这种品质起关键作用。低于90nm窄粒径分布的丙烯酸聚合物的湿膜透明性可以基本与溶剂型涂料相当。图1显示了当特殊设计的丙烯酸乳液聚合物初次滴在和刷在木质基材上(桃花心木)时,粒径对涂膜透明度的影响。从左至右聚合物粒径范围从90nm上升到120nm。很明显,施工于底材上大粒径的乳液更影响透明度;“乳白色”状态在刷涂时仍然持续。更小粒径的乳液聚合物在施工时可以模拟溶剂型树脂的涂膜外观。

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