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水性木器漆的基礎知識是什么

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水性木器漆的基礎知識是什么

發布日期:2020-04-30 10:35:21 作者: 點擊:

  簡而言之,水性木器漆是以水為主要溶劑或用水稀釋的木器漆。它可以被稱為水性木器漆。它具有與溶劑型木器漆相同或相似的功能,主要用于保護和裝飾木材。水性木器漆和溶劑型木器漆的大區別在于它可以用水稀釋。


  由于溶劑型木器漆中含有大量的有機溶劑,它們在陽光和熱量的作用下參與氧化反應,形成臭氧,導致空氣質量差,產生夏季煙霧,對地球上的生物造成危害。同時,揮發性有機化合物也對人體造成很大危害,主要表現在以下幾個方面:一,氣味刺激感官,使人感到口渴;二是刺激粘膜和皮膚,導致中毒;第三,揮發性有機化合物很容易通過人的血液和大腦,導致中樞神經系統受到抑制,引起頭痛、疲勞和呼吸道感覺等不適。第四是揮發性有機化合物的遺傳毒性和致癌性。溶劑型聚氨酯木器漆中,固化劑往往含有少量的游離TDI,TDI是一種對人體非常有害的物質,主要通過呼吸和皮膚接觸對人體有毒。此外,游離TDI也是一種容易致癌的高風險化學品。


  因此,隨著人們對家居環境和空氣環境越來越重視,為了保護人類的生存環境和自身的健康,近年來國家制定了10項標準,涉及室內裝飾材料中有害物質的限量,如《民用建筑工程室內環境污染控制規范》、《室內裝飾裝修材料溶劑型木器涂料中有害物質限量》和《室內空氣質量標準》,以保護人體健康,減少對自然環境的污染。在木器涂料領域,市場不斷擴大,但涂料的揮發性有機化合物越來越嚴格。因此,水性木器涂料已成為木器涂料發展的必然方向之一。


  一、水性木器漆的發展


  1937年,德國的拜爾教授首次人工合成了聚氨酯。


  水性聚氨酯分散樹脂是在20世紀60年代末成功開發的。水性聚氨酯作為聚氨酯涂料工業的重要組成部分,發展迅速。


  20世紀70年代,一些具有應用價值的水性聚氨酯涂料逐漸發展起來。


  20世紀70年代后期,水性聚氨酯分散樹脂與丙烯酸乳液物理混合,不僅提高了性能,而且降低了成本。


  20世紀80年代中期,丙烯酸-聚氨酯接枝共聚物樹脂得到了成功開發。另外,在成膜過程中,采用添加交聯劑的方法進一步交聯化涂層,從而提高涂層的耐水性、耐溶劑性和耐熱性等。


  20世紀90年代,一些外國公司通過在聚合物中引入反應性基團,成功地開發了單組分自分散型聚氨酯樹脂。隨后一些公司成功開發了雙組分水性聚氨酯涂料,使漆膜性能基本達到溶劑型雙組分聚氨酯涂料的性能。雖然水性丙烯酸乳液出現較早,但直到近才被廣泛應用于水性木器漆中。迄今為止,水性涂料已達到相對成熟的水平,產品和技術種類繁多。


  我國對水性聚氨酯分散體的研究始于20世紀70年代,但由于各種原因進展緩慢。生產的布丁產量小,品種少。它們基本上是芳香族水性聚氨酯分散樹脂,主要用作皮革涂飾劑。在儲存和成膜性能方面仍然存在一些問題。2003年以前,我國水性聚氨酯的研發水平與國外20世紀70年代基本持平,限于皮革應用的研發。然而,許多外國公司已經開始將此類產品引入中國市場。


  目前,我國也有許多水性樹脂生產廠家,其質量和性能與國外接近??梢詽M足很多要求不是很高的木器涂裝要求。然而,在地板、家具等性能要求較高的領域,水性木器漆用樹脂主要依賴進口。

水性木器漆的基礎知識是什么

  二。水性木器涂料的分類


  經過幾十年的發展,水性樹脂技術已經成功應用于木器涂料中。根據水性木器漆的成膜機理,水性木器漆可分為單組分和雙組分兩大類。根據水性木器漆所用樹脂的不同,單組分常見的有水性醇酸樹脂、水性丙烯酸樹脂、水性聚氨酯和水性聚氨酯-丙烯酸復合材料。其中,常見的是水性丙烯酸、水性聚氨酯和水性聚氨酯-丙烯酸復合材料。雙組分水性木器漆主要由水性丙烯酸和水性聚氨酯組成,根據樹脂的種類主要代理。三、單組分水性木器漆


  1.水性醇酸樹脂


  水性醇酸木器漆是一種應用較早的水性木器漆。其成膜機理與傳統溶劑型醇酸涂料相似。它是由不飽和脂肪酸氧化固化而成的。水性醇酸木器漆成膜溫度低,不需要添加成膜添加劑,揮發性有機化合物含量低。水性醇酸木器漆具有良好的滲透性(相對分子質量小的原因)、流動性、豐滿度、柔韌性、附著力和抗沖擊性,但干燥度差、硬度低,一般要求干燥。市場上這種類型的水性木器涂料不多。


  2.水性丙烯酸


  水性丙烯酸木器漆是目前市場上常見的一種產品,價格低廉,性能優良。具體性能是涂層顏色淺、光澤度高(可作為高光清漆使用)、保光保色性好、耐候性好。此外,這類產品的硬度上升很快,而且相對較高,是一種硬度接近溶劑型涂料的水性木器涂料。對普通家用化學品有良好的抵抗力。由于這類產品的主要成膜物質是丙烯酸樹脂,這類樹脂的相對成膜溫度較高,一般需要添加成膜添加劑在較低的溫度下成膜,因此其揮發性有機化合物的含量會受到一定的限制。對于玻璃化轉變溫度相對較高的樹脂,漆膜會相對較脆,其柔韌性和抗沖擊性會比其他類型的稍差。但也有一些制造商的產品性能優異,既有良好的硬度又有良好的柔韌性。


  3.水性聚氨酯


  水性聚氨酯木器漆也是目前市場上的一種產品。目前,商用聚氨酯樹脂分為陰離子型、陽離子型和非離子型。但市場上常見的類型是陰離子型。這種樹脂通過樹脂聚合物中的親水基團分散在水中,其成膜機理主要是基于聚合物脫水后的積累。外觀通常是半透明或稍微透明的。如果分子中含有更多的氨基甲酸酯鍵,我們稱之為水性聚氨酯。這種樹脂具有良好的機械性能,包括硬度、柔韌性、附著力、抗沖擊性等。它還具有優異的耐磨性。由IPDI或高密度指數合成的樹脂也具有優異的耐候性。然而,由于在成膜過程中沒有交聯或小交聯,耐水性和耐溶劑性稍差。這種水性木器漆綜合性能優異,適合家居裝飾。


  4.聚氨酯-丙烯酸復合材料


  盡管水性聚氨酯分散體具有良好的耐磨性、耐化學性、良好的彈性、柔韌性等力學性能,但其成本相對較高,而且在耐水性、干燥性等方面不如丙烯酸。因此,通過一定的方法將聚氨酯水分散體和丙烯酸乳液結合,可以得到聚氨酯-丙烯酸復合樹脂,具有聚氨酯分散體和丙烯酸乳液的優點。其涂膜具有優異的機械性能和耐化學性,重要的是,其成本和價格大大降低。因此,它已被廣泛使用,并已成為水性木器漆市場上常見的類型之一。


  目前,水性聚氨酯-丙烯酸復合樹脂有物理共混法、溶液聚合法、PUA核殼乳液聚合法和互穿聚合物網絡法。


  四、雙組分水性木器漆


  雙組分水性木器漆是將含羥基的涂料組分和含NCO 基團的固化劑組分按一定比例混合后在交聯成膜而成的水稀釋性涂料


  這種水性木器涂料發明于20世紀90年代末。與單組份水性木器漆相比,它具有硬度高、光澤度高、耐化學性好、施工要求低等優點。在單組份水性木器漆的施工過程中,經常會遇到漆膜硬度低、光澤度低、耐化學性差等問題,這些問題是目前樹脂合成無法解決的,因此出現了雙組份水性木器漆的應用技術


  雙組分水性木器漆由兩種組分組成,其中一種是含有羥基(-OH)基團的水性分散體,或者是水性聚氨酯分散體或含有羥基的水性丙烯酸乳液分散體。另一種是含有基團異氰酸酯的水分散性或水稀釋性多異氰酸酯聚合物。將這兩種組分混合后,-羥基基團和基團異氰酸酯進行酯化聚合交聯反應,生成高分子量的聚氨酯甲酸酯聚合物,這是我們看到的后一層致密漆膜。


  水性雙組分木器漆施工后的交聯反應比溶劑型聚氨酯漆復雜得多。只有了解成膜機理,我們才能更好地使用水性雙組分木器漆。


  在雙組分水性木器漆的成膜過程中,會發生以下化學反應:首先,重要的反應是-羥基與異氰酸酯的反應,這也是該漆的主要反應方式;其次,NCO與水的反應是副反應,會釋放出CO2氣體,造成漆膜氣泡,這對于我們來說是不必要的,也是不可避免的,因為水性木器漆的主要溶劑是水。另一個是-NCO和-COOH 基團的反應會釋放出CO2氣體,導致漆膜起泡,這不是我們想要的。還有丙烯酸乳液或聚氨酯乳液的自干成膜反應。


  水性雙組分木器漆的-NCO/-OH比值一般為1 ~ 1.5,不宜過大或過小。過量的-NCO(即固化劑)會縮短涂層的使用壽命,增加成本并降低硬度。然而,太少的比例不能達到理想的理化性能和硬度。理論上,當-NCO/-OH的比例為1時,兩種基團反應完全,漆膜性能與溶劑型聚氨酯涂料相當。然而,水和其他羥基實際上消耗一部分-NCO,因此-NCO與-OH的比率通常增加到1-1.5。


  與雙組份溶劑型聚氨酯涂料相比,水性雙組份木器漆的揮發性有機化合物明顯降低。在水性木器漆中,雙組份水性木器漆是性能接近溶劑型聚氨酯漆的一種,在硬度、光澤度和耐化學性方面都遠遠優于單組分水性木器漆。目前,其干燥速度、光澤、理化性能和使用壽命能夠滿足工業化的要求。


  水性木器漆


  五、水性木器漆的主要應用領域


  1.家庭裝飾


  國外水性木器漆進入已經在中國市場上銷售了十多年。早期進入中國市場上的水性木器漆主要用于室內裝飾。2000年后,在國外產品的影響下,國內裝飾用水性木器漆也相繼出現并迅速發展。經過幾年的技術積累,一些大型涂料制造商已經將其產品投放市場。油漆裝飾主要采用刷涂。產品的氣味應盡可能小,并且其施工環境相對復雜。因此,產品應該對施工環境有相對的耐受性,特別是低溫下施工性能要求比較高。


  2.木材工業


  這類產品主要用于木門、玩具、工藝品等。它的特點是價格低,產品要求低,涂裝簡單。一般固體色漆產品粉末含量高,主要用于背襯纖維板或膠合板覆蓋和平整。隨著木門和工藝品市場的不斷擴大,這類產品的消費增長快。它也是使用廣泛的水性木器涂料之一。


  3.設備


  目前,用于家具的水性木器漆不多,主要是因為產品的一些性能和效果還沒有被人們所接受。例如,水性木器漆的硬度不是很高,干燥速度(艱苦工作)相對較慢,抗粘連性不是很好,這就給水性木器漆的工業化生產帶來很大的困難。然而,隨著水性樹脂性能的不斷提高,完全用水性木器漆裝飾的家具在一些發達城市已經進入市場。在北方,一些制造商也開始建造水性家具涂料生產線。然而,在門框和窗框的涂裝中,由于要求低,一些北方制造商已經使用水性涂料67年了。隨著水性涂料市場的擴大,水性涂料的用量已經占到涂料總量的80%以上。這主要是因為北方氣候干燥,更適合水性涂料涂裝。


  六、水性木器漆施工要點


  盡管水性木器漆在施工方法和技術上與溶劑型木器漆非常相似,但由于其以水為主要溶劑的特點,在施工中有一些獨特的要求。只有在適當的環境和條件下,水性木器漆才能達到理想的效果。其主要施工要點是:


  1.施工環境要求


  水性木器漆的施工對環境有嚴格的要求。佳施工環境為:溫度15-35度,相對濕度30-60%。過高和過低的溫度和濕度可能導致漆膜缺陷,如干燥不完全、下垂、痱子、桔皮、起泡等。不允許在低于5度的溫度下操作,否則涂層不會形成薄膜,涂層也不會長時間工作。


  2.重涂時間的要求


  由于水性木器漆中所含的大部分水是水,因此水性木器漆的干燥主要取決于水的揮發。單組分的成膜主要是乳液粒子擠出或自交聯,所以重涂時,等到上一層基本干燥后再施工,否則會出現咬底、白漆膜等缺陷。


  3、一次性施工厚度要求


  水性木器漆不宜過厚,因為過厚后水分揮發太慢,導致漆膜干燥時間過長,硬度上升緩慢,容易出現漆膜痱子、起泡等缺陷。濕度高時,漆膜也會變白。為了實現密封


  5.水性木器漆的運輸和儲存


  由于水性木器漆大部分是水,并且水的冰點是零度,因此水性木器漆在低溫環境下長期結冰后容易破乳。長期暴露在高溫下也會導致破乳。因此,水性木器漆運輸和儲存的佳溫度為5 ~ 35。然而,為了滿足短期低溫或高溫儲存(如運輸)的要求,一般水性木器漆中加入一定量的防凍劑。當在零下10度儲存2-3天時,產品的性能一般不會受到影響。


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