实心聚硅氧烷微球在水性高透哑光清面漆中的应用
2021-06-29 10:32 浏览:203
当前，我国木质家具用木器涂料仍然以溶剂型聚氨酯、硝基涂料为主，其中高VOC的涂料在涂装过程中会释放出大量的有机溶剂，对大气造成污染。对于市场上通行的单组分溶剂型涂料而言，主打产品是高VOC低固含量的硝基涂料，即将面临淘汰。硝基涂料的优点是装饰作用较好，施工简便，干燥迅速，对涂装环境的要求不高，具有较好的硬度和亮度，不易出现涂膜弊病，修补容易。正是因为这些优点，硝基涂料目前仍被广泛应用于木器家具、室内装修的涂饰中。但硝基涂料同时也存在着明显的缺点，如：固含量低、硬度不高、丰满度一般、耐溶剂差，高湿天气易发白等。硝基涂料的施工固含量在15%～20%，在涂装过程中会产生大量的VOC排放，对大气环境和人们的健康构成了严重的影响。因此，如何在保证涂料质量和效果不发生明显的下降的情况下逐步地替代中低固体分的硝基涂料，成了水性涂料应用上的当务之急。
用水性丙烯酸乳液配制而成的哑光清面漆主要是用于替换玩具、衣架以及美式涂装上的硝基涂料。典型的水性哑光清面漆是基于水性丙烯酸或聚氨酯作为成膜物质，外加消光粉达到消光效果的，由于水性木器涂料是以水为稀释剂的非均相体系，容易出现消光粉分散不均匀导致消光粉在终的涂膜中排布不均匀，光线在透过涂膜时发生散射，导致透光率不高，影响水性仿古家具涂装的装饰性。同时由于消光粉只是简单地镶嵌在终涂膜中，导致涂膜的耐介质性能明显下降。本文拟通过有机硅氧烷经水解缩合反应得到功能化的聚硅氧烷微球，在乳液聚合的后期添加得到SiO2/PAE杂合乳液，从而达到提高涂膜终的透明度、光泽稳定性以及耐介质性能的目的。
1 试验部分
1.1 试验原料
甲基三甲氧基硅烷(Z-6070)、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(Z-6030)、γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(Z-6040)，化学纯，道康宁；甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸(MAA)，工业品，日本旭化成；十二烷基硫酸钠(SDS)、碳酸氢钠(NaHCO3)、N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)、过硫酸钾(KPS)，化学纯，广东西陇化工；ADEKA REASOAPER-30(以下简称ER-30)，化学纯，日本艾迪科；其他助剂等。
1.2 试验器材
恒温水浴锅：HH-1型，常州澳华仪器有限公司；高速电动搅拌器：JB90-D，上海标本模型厂；电热恒温鼓风干燥箱：DHG-9070A，上海一恒科学仪器有限公司；高速分散机：GFJ-0.4型，上海现代环境工程技术有限公司；湿膜涂布器：150 μm，上海现代环境工程技术有限公司；光泽度计：WGG60-E4，科仕佳光电仪器研究所；色差仪：SP 60型，X ˙ rite；空气喷枪：W-77，日本岩田株式会社；涂-4黏度计：QND-4型，北京宏展仪器有限公司；划格器：HGQ，上海普申化工
机械有限公司。
1.3 试验流程
1.3.1 聚硅氧烷微球的制备
分别各取等量的甲基三甲氧基硅烷(Z-6070)、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(Z-6030)、γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(Z-6040)为水解原料，加入适量的乙醇/水混合物，控制一定温度，在搅拌的添加下用10%的醋酸溶液调节pH值，反应4 h后，再加入10%的NaOH溶液调节pH值至碱性，保持搅拌4 h后停止，产物静置2 d后，抽滤、洗涤，并放于120 ℃烘箱中干燥10 h，即到实心聚硅氧烷微球。
1.3.2 SiO2/PAE的合成
在装有搅拌桨、温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入计量的乳化剂、碳酸氢钠和去离子水，置于恒温水浴锅中加热升温至80 ℃稳定15 min，加入适量的引发剂(KPS)水溶液，20 min后加入10%～15%的核单体混合液，待体系成蓝相后稳定30 min，然后分别滴加核层单体和壳层单体并同时滴加引发剂水溶液，单体滴加完后补加适量引发剂，升温至85 ℃，熟化1 h将1.3.1中得到的实心聚硅氧烷微球在机械搅拌条件下加入并分散30 min，然后降温至50 ℃以下中和，调节pH值为8.0左右时过滤出料。
1.3.3 水性哑光清面漆的制备
以1.3.2中得到的SiO2/PAE作为成膜物质，按表1所示的参考配方制备水性哑光清面漆。
1.4 分析与测试
1.4.1 水性哑光清面漆的透明度评价
水性哑光清面漆的透明度评价方法参考文献。
1.4.2 水性哑光清面漆的耐化学品性能测试
将1.4.1所制备好的水性哑光清面漆样板进行各项耐介质性能测试，测试完成后观察变色程度，同时在测试完成后观察涂膜的恢复程度。
1.4.3 水性哑光清面漆的其他理化性能测试
水性哑光清面漆的其他理化性能测试按照GB/T23999—2009中规定的方法进行测试。