蜡助剂在水性木器涂料中的应用
张胜文, 何立凡, 李效玉
(北京化工大学材料科学与工程学院, 纳米材料制备科学与技术基础教育部重点实验室, 北京100029)
0 引 言
随着人们环保意识的增强, 水性木器涂料越来越受到人们的关注与青睐[ 1] 。但是与传统的溶剂型涂料相比, 水性木器涂料仍有许多不足之处[ 2] , 如耐水性特别是耐沸水性差, 耐有机介质性能不好, 木器装饰涂层丰满度差、抗回粘性和耐洗刷性差、机械强度不理想等, 这些都阻碍着水性涂料进一步的推广与应用。针对以上存在的问题, 除了通过设计并合成结构适宜的水性树脂体系外, 选择合适的助剂也是提高水性木器涂料性能的一个重要手段, 其中, 蜡助剂的使用不仅可以提高漆膜的耐刮伤性能, 同时还会对漆膜的耐粘连和光泽等性能产生影响。本文研究了不同种类的蜡助剂在水性木器涂料中使用后对终漆膜性能的影响。
1 实验部分
1. 1 原 料
水性木器涂料专用乳液(ACIC- 2602): 工业级, 北京化工大学研制、武汉安泰化学工业公司生产; 蜡分散体(D- 272)、蜡微分散体(MD - 2000 ): 翁开尔公司提供; 蜡乳液(A -C392): H oneywell公司提供; 成膜助剂( NEXCOAT 795)、消泡剂( 681F)、流平剂( 2020 )、多功能助剂( AMP95 ): 均为工业级, 北京兴美亚化工有限公司提供; 润湿剂( Tween80): 天津市医药公司产品; 1, 3 - 丙二醇: 北京益利精细化学品有限公司产品。
1. 2 配制工艺
( 1) 高速分散机的搅拌速度800 r /m in, 在配漆缸内依次加入水性木器涂料专用乳液(ACIC- 2602)、AMP95、Tween80水溶液和1, 3 - 丙二醇, 每次加料后的搅拌时间在10 m in左右。
( 2) 将消泡剂( 681F)溶于成膜助剂(NEXCOAT 795) 中,然后缓慢加入到上述体系中, 加完后搅拌时间不少于60 min。
( 3) 加入流平助剂, 搅拌时间控制在30m in左右。
( 4) 加入蜡乳液, 搅拌15m in。
( 5) 120目滤网过滤出料。
1. 3 性能测试
用MALVERN公司的Nano ZS激光粒度分析仪测定蜡乳液的粒径及分布; 涂料固含量按GB/T1725) 1979 ( 1989) 测试; 涂料黏度用SHEEN 公司的480型旋转浆式黏度计测定;样品涂膜以后, 室温养护7 d以上以备测试, 用光泽仪测定其60o光泽; 用重庆光学仪器厂的XJ2- 1A型正置金相显微镜观察漆膜表面形态; 按GBIT1762- 80测定漆膜的回粘性能; 用剑桥S250MK3型扫描电镜观察蜡颗粒微观形态。
2 结果与讨论
2. 1 蜡助剂的种类
按照蜡的来源蜡助剂可简单分为天然的与合成的, 其中,天然的蜡主要来自于动植物与化石; 合成蜡则主要为化学合成的聚烯烃蜡, 如聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡等。蜡助剂就产品形态可分为微粉蜡和乳化蜡, 微粉蜡虽然制备相对简单, 而且易于存放和运输, 但由于微粉化的蜡助剂在水性涂料制备中不如其他几种方便添加和均匀分散, 所以在实际生产中应用较少; 为了方便蜡助剂在涂料体系中的加入, 将其直接乳化或者先粉化后乳化而制成蜡乳液、蜡微分散体和蜡分散体, 三种液态存在的助剂很方便地加入到水性涂料体系中, 并且能够很好地均匀分散, 因此其应用也越来越广泛。
本文各选用了一种类型的蜡助剂作为研究对象, 其主要成分均是聚乙烯蜡, 通过SEM对蜡颗粒的微观形态进行了表征。本研究中所采用D - 272 蜡助剂是一种基于聚乙烯蜡的水性蜡分散体, 图1中a、b分别是D- 272 的不同放大倍数的微观形态照片, 从图中可以看出, 它不是简单的只有一种蜡颗粒组成, 既包含了粒径在10 Lm 以上的无规则形状的直接蜡分散体, 也包含了粒径较小( < 1 Lm) 的圆球形微分散体。图1C是蜡微分散体MD - 2000的微观照片, 从图中可以看出, 蜡微分散体的颗粒粒径一般在1 Lm 以下, 基本为球形, 且分布比较窄; 图1d 是蜡乳液A - C392, 其粒径微小, 在10 ~ 30 nm的范围内, 分布均匀。
2. 2 蜡助剂在水性涂料中的分散
在以前的研究中有人[ 3] 将蜡助剂的作用机理称之为/ 漂浮理论0, 也就是蜡助剂分散到涂料体系中之后, 在涂料施工之后的物理干燥或者固化交联的过程中, 蜡颗粒会向漆膜的表面漂移, 逐步迁移到涂膜的表面, 从而起到一定的保护作用, 如图2所示。
