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水性木器漆的基础知识是什么

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水性木器漆的基础知识是什么

发布日期:2020-04-30 10:35:21 作者: 点击:

  简而言之,水性木器漆是以水为主要溶剂或用水稀释的木器漆。它可以被称为水性木器漆。它具有与溶剂型木器漆相同或相似的功能,主要用于保护和装饰木材。水性木器漆和溶剂型木器漆的大区别在于它可以用水稀释。


  由于溶剂型木器漆中含有大量的有机溶剂,它们在阳光和热量的作用下参与氧化反应,形成臭氧,导致空气质量差,产生夏季烟雾,对地球上的生物造成危害。同时,挥发性有机化合物也对人体造成很大危害,主要表现在以下几个方面:一,气味刺激感官,使人感到口渴;二是刺激粘膜和皮肤,导致中毒;第三,挥发性有机化合物很容易通过人的血液和大脑,导致中枢神经系统受到抑制,引起头痛、疲劳和呼吸道感觉等不适。第四是挥发性有机化合物的遗传毒性和致癌性。溶剂型聚氨酯木器漆中,固化剂往往含有少量的游离TDI,TDI是一种对人体非常有害的物质,主要通过呼吸和皮肤接触对人体有毒。此外,游离TDI也是一种容易致癌的高风险化学品。


  因此,随着人们对家居环境和空气环境越来越重视,为了保护人类的生存环境和自身的健康,近年来国家制定了10项标准,涉及室内装饰材料中有害物质的限量,如《民用建筑工程室内环境污染控制规范》、《室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量》和《室内空气质量标准》,以保护人体健康,减少对自然环境的污染。在木器涂料领域,市场不断扩大,但涂料的挥发性有机化合物越来越严格。因此,水性木器涂料已成为木器涂料发展的必然方向之一。


  一、水性木器漆的发展


  1937年,德国的拜尔教授首次人工合成了聚氨酯。


  水性聚氨酯分散树脂是在20世纪60年代末成功开发的。水性聚氨酯作为聚氨酯涂料工业的重要组成部分,发展迅速。


  20世纪70年代,一些具有应用价值的水性聚氨酯涂料逐渐发展起来。


  20世纪70年代后期,水性聚氨酯分散树脂与丙烯酸乳液物理混合,不仅提高了性能,而且降低了成本。


  20世纪80年代中期,丙烯酸-聚氨酯接枝共聚物树脂得到了成功开发。另外,在成膜过程中,采用添加交联剂的方法进一步交联化涂层,从而提高涂层的耐水性、耐溶剂性和耐热性等。


  20世纪90年代,一些外国公司通过在聚合物中引入反应性基团,成功地开发了单组分自分散型聚氨酯树脂。随后一些公司成功开发了双组分水性聚氨酯涂料,使漆膜性能基本达到溶剂型双组分聚氨酯涂料的性能。虽然水性丙烯酸乳液出现较早,但直到近才被广泛应用于水性木器漆中。迄今为止,水性涂料已达到相对成熟的水平,产品和技术种类繁多。


  我国对水性聚氨酯分散体的研究始于20世纪70年代,但由于各种原因进展缓慢。生产的布丁产量小,品种少。它们基本上是芳香族水性聚氨酯分散树脂,主要用作皮革涂饰剂。在储存和成膜性能方面仍然存在一些问题。2003年以前,我国水性聚氨酯的研发水平与国外20世纪70年代基本持平,限于皮革应用的研发。然而,许多外国公司已经开始将此类产品引入中国市场。


  目前,我国也有许多水性树脂生产厂家,其质量和性能与国外接近。可以满足很多要求不是很高的木器涂装要求。然而,在地板、家具等性能要求较高的领域,水性木器漆用树脂主要依赖进口。

水性木器漆的基础知识是什么

  二。水性木器涂料的分类


  经过几十年的发展,水性树脂技术已经成功应用于木器涂料中。根据水性木器漆的成膜机理,水性木器漆可分为单组分和双组分两大类。根据水性木器漆所用树脂的不同,单组分常见的有水性醇酸树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯和水性聚氨酯-丙烯酸复合材料。其中,常见的是水性丙烯酸、水性聚氨酯和水性聚氨酯-丙烯酸复合材料。双组分水性木器漆主要由水性丙烯酸和水性聚氨酯组成,根据树脂的种类主要代理。三、单组分水性木器漆


  1.水性醇酸树脂


  水性醇酸木器漆是一种应用较早的水性木器漆。其成膜机理与传统溶剂型醇酸涂料相似。它是由不饱和脂肪酸氧化固化而成的。水性醇酸木器漆成膜温度低,不需要添加成膜添加剂,挥发性有机化合物含量低。水性醇酸木器漆具有良好的渗透性(相对分子质量小的原因)、流动性、丰满度、柔韧性、附着力和抗冲击性,但干燥度差、硬度低,一般要求干燥。市场上这种类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场上常见的一种产品,价格低廉,性能优良。具体性能是涂层颜色浅、光泽度高(可作为高光清漆使用)、保光保色性好、耐候性好。此外,这类产品的硬度上升很快,而且相对较高,是一种硬度接近溶剂型涂料的水性木器涂料。对普通家用化学品有良好的抵抗力。由于这类产品的主要成膜物质是丙烯酸树脂,这类树脂的相对成膜温度较高,一般需要添加成膜添加剂在较低的温度下成膜,因此其挥发性有机化合物的含量会受到一定的限制。对于玻璃化转变温度相对较高的树脂,漆膜会相对较脆,其柔韧性和抗冲击性会比其他类型的稍差。但也有一些制造商的产品性能优异,既有良好的硬度又有良好的柔韧性。


  3.水性聚氨酯


  水性聚氨酯木器漆也是目前市场上的一种产品。目前,商用聚氨酯树脂分为阴离子型、阳离子型和非离子型。但市场上常见的类型是阴离子型。这种树脂通过树脂聚合物中的亲水基团分散在水中,其成膜机理主要是基于聚合物脱水后的积累。外观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键,我们称之为水性聚氨酯。这种树脂具有良好的机械性能,包括硬度、柔韧性、附着力、抗冲击性等。它还具有优异的耐磨性。由IPDI或高密度指数合成的树脂也具有优异的耐候性。然而,由于在成膜过程中没有交联或小交联,耐水性和耐溶剂性稍差。这种水性木器漆综合性能优异,适合家居装饰。


  4.聚氨酯-丙烯酸复合材料


  尽管水性聚氨酯分散体具有良好的耐磨性、耐化学性、良好的弹性、柔韧性等力学性能,但其成本相对较高,而且在耐水性、干燥性等方面不如丙烯酸。因此,通过一定的方法将聚氨酯水分散体和丙烯酸乳液结合,可以得到聚氨酯-丙烯酸复合树脂,具有聚氨酯分散体和丙烯酸乳液的优点。其涂膜具有优异的机械性能和耐化学性,重要的是,其成本和价格大大降低。因此,它已被广泛使用,并已成为水性木器漆市场上常见的类型之一。


  目前,水性聚氨酯-丙烯酸复合树脂有物理共混法、溶液聚合法、PUA核壳乳液聚合法和互穿聚合物网络法。


  四、双组分水性木器漆


  双组分水性木器漆是将含羟基的涂料组分和含NCO 基团的固化剂组分按一定比例混合后在交联成膜而成的水稀释性涂料


  这种水性木器涂料发明于20世纪90年代末。与单组份水性木器漆相比,它具有硬度高、光泽度高、耐化学性好、施工要求低等优点。在单组份水性木器漆的施工过程中,经常会遇到漆膜硬度低、光泽度低、耐化学性差等问题,这些问题是目前树脂合成无法解决的,因此出现了双组份水性木器漆的应用技术


  双组分水性木器漆由两种组分组成,其中一种是含有羟基(-OH)基团的水性分散体,或者是水性聚氨酯分散体或含有羟基的水性丙烯酸乳液分散体。另一种是含有基团异氰酸酯的水分散性或水稀释性多异氰酸酯聚合物。将这两种组分混合后,-羟基基团和基团异氰酸酯进行酯化聚合交联反应,生成高分子量的聚氨酯甲酸酯聚合物,这是我们看到的后一层致密漆膜。


  水性双组分木器漆施工后的交联反应比溶剂型聚氨酯漆复杂得多。只有了解成膜机理,我们才能更好地使用水性双组分木器漆。


  在双组分水性木器漆的成膜过程中,会发生以下化学反应:首先,重要的反应是-羟基与异氰酸酯的反应,这也是该漆的主要反应方式;其次,NCO与水的反应是副反应,会释放出CO2气体,造成漆膜气泡,这对于我们来说是不必要的,也是不可避免的,因为水性木器漆的主要溶剂是水。另一个是-NCO和-COOH 基团的反应会释放出CO2气体,导致漆膜起泡,这不是我们想要的。还有丙烯酸乳液或聚氨酯乳液的自干成膜反应。


  水性双组分木器漆的-NCO/-OH比值一般为1 ~ 1.5,不宜过大或过小。过量的-NCO(即固化剂)会缩短涂层的使用寿命,增加成本并降低硬度。然而,太少的比例不能达到理想的理化性能和硬度。理论上,当-NCO/-OH的比例为1时,两种基团反应完全,漆膜性能与溶剂型聚氨酯涂料相当。然而,水和其他羟基实际上消耗一部分-NCO,因此-NCO与-OH的比率通常增加到1-1.5。


  与双组份溶剂型聚氨酯涂料相比,水性双组份木器漆的挥发性有机化合物明显降低。在水性木器漆中,双组份水性木器漆是性能接近溶剂型聚氨酯漆的一种,在硬度、光泽度和耐化学性方面都远远优于单组分水性木器漆。目前,其干燥速度、光泽、理化性能和使用寿命能够满足工业化的要求。


  水性木器漆


  五、水性木器漆的主要应用领域


  1.家庭装饰


  国外水性木器漆进入已经在中国市场上销售了十多年。早期进入中国市场上的水性木器漆主要用于室内装饰。2000年后,在国外产品的影响下,国内装饰用水性木器漆也相继出现并迅速发展。经过几年的技术积累,一些大型涂料制造商已经将其产品投放市场。油漆装饰主要采用刷涂。产品的气味应尽可能小,并且其施工环境相对复杂。因此,产品应该对施工环境有相对的耐受性,特别是低温下施工性能要求比较高。


  2.木材工业


  这类产品主要用于木门、玩具、工艺品等。它的特点是价格低,产品要求低,涂装简单。一般固体色漆产品粉末含量高,主要用于背衬纤维板或胶合板覆盖和平整。随着木门和工艺品市场的不断扩大,这类产品的消费增长快。它也是使用广泛的水性木器涂料之一。


  3.设备


  目前,用于家具的水性木器漆不多,主要是因为产品的一些性能和效果还没有被人们所接受。例如,水性木器漆的硬度不是很高,干燥速度(艰苦工作)相对较慢,抗粘连性不是很好,这就给水性木器漆的工业化生产带来很大的困难。然而,随着水性树脂性能的不断提高,完全用水性木器漆装饰的家具在一些发达城市已经进入市场。在北方,一些制造商也开始建造水性家具涂料生产线。然而,在门框和窗框的涂装中,由于要求低,一些北方制造商已经使用水性涂料67年了。随着水性涂料市场的扩大,水性涂料的用量已经占到涂料总量的80%以上。这主要是因为北方气候干燥,更适合水性涂料涂装。


  六、水性木器漆施工要点


  尽管水性木器漆在施工方法和技术上与溶剂型木器漆非常相似,但由于其以水为主要溶剂的特点,在施工中有一些独特的要求。只有在适当的环境和条件下,水性木器漆才能达到理想的效果。其主要施工要点是:


  1.施工环境要求


  水性木器漆的施工对环境有严格的要求。佳施工环境为:温度15-35度,相对湿度30-60%。过高和过低的温度和湿度可能导致漆膜缺陷,如干燥不完全、下垂、痱子、桔皮、起泡等。不允许在低于5度的温度下操作,否则涂层不会形成薄膜,涂层也不会长时间工作。


  2.重涂时间的要求


  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决于水的挥发。单组分的成膜主要是乳液粒子挤出或自交联,所以重涂时,等到上一层基本干燥后再施工,否则会出现咬底、白漆膜等缺陷。


  3、一次性施工厚度要求


  水性木器漆不宜过厚,因为过厚后水分挥发太慢,导致漆膜干燥时间过长,硬度上升缓慢,容易出现漆膜痱子、起泡等缺陷。湿度高时,漆膜也会变白。为了实现密封


  5.水性木器漆的运输和储存


  由于水性木器漆大部分是水,并且水的冰点是零度,因此水性木器漆在低温环境下长期结冰后容易破乳。长期暴露在高温下也会导致破乳。因此,水性木器漆运输和储存的佳温度为5 ~ 35。然而,为了满足短期低温或高温储存(如运输)的要求,一般水性木器漆中加入一定量的防冻剂。当在零下10度储存2-3天时,产品的性能一般不会受到影响。


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