双组分水性聚氨酯木器涂料的研制
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双组分水性有机硅改性丙烯酸聚氨酯木器涂料的研制
环和四环结构的 Ｓ －Ｓ 聚硅氧烷的特征 ｉ －Ｏ ｊ
外观： 略带淡黄色 透明，
固含量 ： ％士 ％ ５ ２ ５ 分子量： ３ ５０ ４ 粘度 ： ０ 一 ００Ｐ （ ３０ｃ １ 】 ０ Ｏ ４ Ｈ含量：％
峰， 说明缩合反应还没发生。在 １ ０ ’ １ ．＂处 ２
醋比 丙烯酸醋更为合适「。但是具有相同反 ’ ］
液， 合物 聚 会过早的 交联而导致凝 胶发生和 粘
应活性的丙烯酸经丙醋 比甲基丙烯酸经乙醋 度增加， 同时附着力强的优点在贮存过程中也 更便宜。因此在实验中选用甲基丙烯酸９乙 会渐渐丧失； 而且含乙 烯基的不同有机硅氧烷 醋、 丙烯酸经丙酷和丙烯酸轻乙醋混合使用提 的反应活性不一样， 聚合的困难程度也不一 供聚合物成膜固化时所需要的活性官能团。 样。在本实验体系中． 因为丙烯酸体系含有经 选用丙烯酸和甲基丙烯酸单体可以增加 基组分， 在一定的温度和催化剂的作用下， 硅 树脂的极性， 同时， 还能催化双组分丙烯酸聚 氧烷会与经基发生反应而导致凝胶， 因此正确 氨醋涂料成膜时的经基和异佩酸酷基的加成 选用有机硅单体尤为重要。不同乙烯基硅氧 聚合反应。 烷的水解时间见表 ｔ ｏ 表 １ 有机硅氧烷单体的水解速率
６ 耐水性： ＢＴ ３ ３ 按 Ｇ ／ １３－９ 进行测试 ） ７ ７ 聚合物分子量及分子量分布的测Ｉ ） ｔ 使用凝胶渗透色谱仪（ ｅｌｔ ａ 公司的 Ｈｗ ｔＰ ｋ ｄ ｅ ａ ｒ ｒ
Ｈ １ ０ 型 ） 分 离 柱 型 号 ＰＧ Ｌ ｐ Ｐ１ ０ ， ＬＥ ０ｒ １ｎ
Ｍ Ｅ －Ｂ （ Ｐ公司）柱温为 ３９ ； Ｘ Ｉ Ｄ ； Ｈ ３ ， ００ 流动 相：Ｆ （ Ｔ Ｈ 四氢吠喃）标准物为聚苯乙烯ｃ ； ８ 聚合物的红外光谱分析： ） 采用傅立叶
固化剂 （ 罗地亚 Ｒ ２０） Ｔ１ ２ １ 水性短基丙烯酸树脂的合成工艺 ． ２ 在装备有搅拌装置、 滴加装里、 冷凝管、 热 电偶的四口 烧瓶中加人部分溶剂． 搅拌并加热 到所需温度。按一定配比将溶剂， 各种单体和 引发剂， 有机硅均匀混合， 加人滴液偏斗中， 均 匀滴加混合液。保持反应温度和搅拌速度恒 定。在 ２ ４ 内滴加完毕， 一ｈ 然后保温， 当转化 率达到要求后降温至 ５＇ 以下时加胺中和， ０ Ｃ 再加人去离子水得成品。 如需分次补加引发剂， 在单体滴加完毕后
外观： 略带淡黄色 透明，
固含量 ： ％士 ％ ５ ２ ５ 分子量： ３ ５０ ４ 粘度 ： ０ 一 ００Ｐ （ ３０ｃ １ 】 ０ Ｏ ４ Ｈ含量：％
峰， 说明缩合反应还没发生。在 １ ０ ’ １ ．＂处 ２
醋比 丙烯酸醋更为合适「。但是具有相同反 ’ ］
液， 合物 聚 会过早的 交联而导致凝 胶发生和 粘
应活性的丙烯酸经丙醋 比甲基丙烯酸经乙醋 度增加， 同时附着力强的优点在贮存过程中也 更便宜。因此在实验中选用甲基丙烯酸９乙 会渐渐丧失； 而且含乙 烯基的不同有机硅氧烷 醋、 丙烯酸经丙酷和丙烯酸轻乙醋混合使用提 的反应活性不一样， 聚合的困难程度也不一 供聚合物成膜固化时所需要的活性官能团。 样。在本实验体系中． 因为丙烯酸体系含有经 选用丙烯酸和甲基丙烯酸单体可以增加 基组分， 在一定的温度和催化剂的作用下， 硅 树脂的极性， 同时， 还能催化双组分丙烯酸聚 氧烷会与经基发生反应而导致凝胶， 因此正确 氨醋涂料成膜时的经基和异佩酸酷基的加成 选用有机硅单体尤为重要。不同乙烯基硅氧 聚合反应。 烷的水解时间见表 ｔ ｏ 表 １ 有机硅氧烷单体的水解速率
６ 耐水性： ＢＴ ３ ３ 按 Ｇ ／ １３－９ 进行测试 ） ７ ７ 聚合物分子量及分子量分布的测Ｉ ） ｔ 使用凝胶渗透色谱仪（ ｅｌｔ ａ 公司的 Ｈｗ ｔＰ ｋ ｄ ｅ ａ ｒ ｒ
Ｈ １ ０ 型 ） 分 离 柱 型 号 ＰＧ Ｌ ｐ Ｐ１ ０ ， ＬＥ ０ｒ １ｎ
Ｍ Ｅ －Ｂ （ Ｐ公司）柱温为 ３９ ； Ｘ Ｉ Ｄ ； Ｈ ３ ， ００ 流动 相：Ｆ （ Ｔ Ｈ 四氢吠喃）标准物为聚苯乙烯ｃ ； ８ 聚合物的红外光谱分析： ） 采用傅立叶
固化剂 （ 罗地亚 Ｒ ２０） Ｔ１ ２ １ 水性短基丙烯酸树脂的合成工艺 ． ２ 在装备有搅拌装置、 滴加装里、 冷凝管、 热 电偶的四口 烧瓶中加人部分溶剂． 搅拌并加热 到所需温度。按一定配比将溶剂， 各种单体和 引发剂， 有机硅均匀混合， 加人滴液偏斗中， 均 匀滴加混合液。保持反应温度和搅拌速度恒 定。在 ２ ４ 内滴加完毕， 一ｈ 然后保温， 当转化 率达到要求后降温至 ５＇ 以下时加胺中和， ０ Ｃ 再加人去离子水得成品。 如需分次补加引发剂， 在单体滴加完毕后
双组分水性聚氨酯木器涂料的制备
表４ 双组分聚氨酯清面漆的检测结果
３结语
目前家庭装修中使用的是溶剂型木器涂料，这 对人们身体健康和环境都有很大危害，随着人们环 保意识的增强和对健康的重视，大家开始关注水性 家装涂料。水性木器涂料在欧美国家已经有了相当 长的历史，因为它的可挥发的有机物（ｖｏｃ）含量低、 气味小等特点深受家庭装修用户的欢迎，其市场势 头十分强劲。在品质上水性木器涂料有些指标已经 达到或接近溶剂型产品的技术要求。 水性木器涂料是木器涂料发展的必然方向之 一，对双组分水性木器涂料的应用进行深入的研究， 使之尽快地应用到家具、家装涂装领域，以弥补单组 分水性木器涂料存在的不足，将有利于推动整个水 性木器涂料行业。本试验研制得的双组分水性聚氨 酯木器涂料，工艺简单，具有很高的性价比，具有很 好的市场应用前景。
＾－■■－＿＿－
Ｕ刖
吾
１原材料的选择
１．１树脂的选择 双组分水性木器涂料用树脂按聚合物胶体结构 可分为两大类：一类是水分散型多元醇，另一类是 乳液型多元醇。其反应机理与溶剂型双组分木器涂 料大致相同，即树脂组分中的—ｏＨ与固化剂组分中 的一Ｎｃ０反应，生成氨酯键。 另外聚氨酯又分脂肪族和芳香族两种，脂肪族 聚氨酯涂料的耐黄变性优异，成膜性好，自交联光泽 较高，耐磨性好，硬度一般，价格较贵，适合做户外涂 料、亮光面漆，地板涂料。芳香族聚氨酯涂料相对于 脂肪族而言具有更高的硬度和干燥性能。综合性能 检测结果，本试验主要采用双组分水性脂肪族聚氨 酯树脂作为成膜物质。不同树脂制作的清漆的性能 对比见表１。
表１不同树脂制作的清漆的性能对比
随着各国对挥发性有机物及有毒物质使用限制 越来越严格，水性聚氨酯因具有低污染的特点，将具 有巨大的市场空间。双组分水性聚氨酯涂料是以水 性聚氨酯树脂为基料并以水为分散介质的一类涂 料，不仅具有环保、节能、安全可靠、使用方便等优 点，并且比起常见的单组分水性木器涂料有更好的 综合性能。通常通过添加交联固化剂是成膜聚合物 发生化学反应，形成网络结构，从而大大提高涂膜的 性能，特别是耐水性、耐化学品、耐沾污、抗粘连性、 抗划伤性等性能更为突出，多数情况下还能提高涂 膜的硬度和附着力。双组分水性聚氨酯涂膜性可以 与双组分溶剂型涂料相媲美，成为发展最快的涂料 品种之一。本文主要综述了双组分水性聚氨酯清面 漆的配方设计和制备。
３结语
目前家庭装修中使用的是溶剂型木器涂料，这 对人们身体健康和环境都有很大危害，随着人们环 保意识的增强和对健康的重视，大家开始关注水性 家装涂料。水性木器涂料在欧美国家已经有了相当 长的历史，因为它的可挥发的有机物（ｖｏｃ）含量低、 气味小等特点深受家庭装修用户的欢迎，其市场势 头十分强劲。在品质上水性木器涂料有些指标已经 达到或接近溶剂型产品的技术要求。 水性木器涂料是木器涂料发展的必然方向之 一，对双组分水性木器涂料的应用进行深入的研究， 使之尽快地应用到家具、家装涂装领域，以弥补单组 分水性木器涂料存在的不足，将有利于推动整个水 性木器涂料行业。本试验研制得的双组分水性聚氨 酯木器涂料，工艺简单，具有很高的性价比，具有很 好的市场应用前景。
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吾
１原材料的选择
１．１树脂的选择 双组分水性木器涂料用树脂按聚合物胶体结构 可分为两大类：一类是水分散型多元醇，另一类是 乳液型多元醇。其反应机理与溶剂型双组分木器涂 料大致相同，即树脂组分中的—ｏＨ与固化剂组分中 的一Ｎｃ０反应，生成氨酯键。 另外聚氨酯又分脂肪族和芳香族两种，脂肪族 聚氨酯涂料的耐黄变性优异，成膜性好，自交联光泽 较高，耐磨性好，硬度一般，价格较贵，适合做户外涂 料、亮光面漆，地板涂料。芳香族聚氨酯涂料相对于 脂肪族而言具有更高的硬度和干燥性能。综合性能 检测结果，本试验主要采用双组分水性脂肪族聚氨 酯树脂作为成膜物质。不同树脂制作的清漆的性能 对比见表１。
表１不同树脂制作的清漆的性能对比
随着各国对挥发性有机物及有毒物质使用限制 越来越严格，水性聚氨酯因具有低污染的特点，将具 有巨大的市场空间。双组分水性聚氨酯涂料是以水 性聚氨酯树脂为基料并以水为分散介质的一类涂 料，不仅具有环保、节能、安全可靠、使用方便等优 点，并且比起常见的单组分水性木器涂料有更好的 综合性能。通常通过添加交联固化剂是成膜聚合物 发生化学反应，形成网络结构，从而大大提高涂膜的 性能，特别是耐水性、耐化学品、耐沾污、抗粘连性、 抗划伤性等性能更为突出，多数情况下还能提高涂 膜的硬度和附着力。双组分水性聚氨酯涂膜性可以 与双组分溶剂型涂料相媲美，成为发展最快的涂料 品种之一。本文主要综述了双组分水性聚氨酯清面 漆的配方设计和制备。
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自制 水 性 树 脂 Ｙ Ｘ 一 ６ ５ ；水 分 散 型 聚异 氰 酸 酯
固 化 剂 ；润 湿 剂 Ｗ一 ９ ２ ０ ； 消 泡 剂 Ｗ一 ０ ５ ０ ６ ；流 平 剂 Ｂ ＹＫ 一 ３ ４ ６ ；流 变 助 剂 Ｂ Ｙ Ｋ 一 ４ ２ ５ ；成 膜 助 剂 （ 二 丙 二
［ 收稿 日期 】 ２ ０ １ ３ — ０ ２ — ２ ２
摘
要 ：以 自 制的水性树脂 Ｙ Ｘ 一 ６ ５ 配用水分散 型聚异氰酸酯 固化剂 ， 制备 了水性双组分聚氨酯
木器涂料。 通过对润湿剂、 成膜助 剂、 消泡剂的优化选择 ， 所得涂料的各项性能指标均达到 了溶剂型
木器涂料的水平 ， 具有广阔的应用前景。
关键词 ：水性树脂 ；抽 ｝ 生 木器涂料 ；双组分聚氨 酯涂料
冲洗干净 ， 并 用纱 布 吸干 ， 与 原 漆 进 行 比较 ， 观察 颜
处， 从而起到 降低表面张力 的效果 。 值 得注意的是 ，
基材润湿剂 的加入量一定 要适 中， 过 多 的 基 材 润 湿 剂 会 形 成胶 束 ， 使 加 入 的 消泡 剂 有 一 部 分进 入 其 中 ，
色 和 光 泽 有 无 变 化 等 现 象 。抗 黏 连 性 极 限 测 试 方 法 如 下 ：在 ２ ０ ｃ ｍ×２ ０ ｃ ｍ的 榉 木 板 上 喷 涂 两 底 两 面 ， ３ ０ ℃强 制 干燥 １ ｈ ， 最后 １ 道 面漆干燥后 １ ． ５ ｈ ， 分 别 面对 面 、 背对面用 ２ Ｏ ｋ ｇ 的砝 码 压 于 其 上 ， ２ ４ ｈ 后 取 下 砝码 ， 观 察 涂膜 的黏 连情 况 。
醇 甲醚 ） ；紫外 线 吸收 剂 Ｔ ｉ ｎ ｕ ｖ ｉ ｎ ｌ １ ３ ０ ；杀菌 剂 ；水 等 。
１ ． ２ 涂 料 配 方
涂料 的配 方组 成 见 表 １ 。
表 １ 涂 料配方
Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ １ Ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ
性 木器涂料 。 而且其 Ｖ Ｏ Ｃ （ 挥发性有机化合物 ） 含量
较低 ， 是 当前 水性 木 器涂 料 的重 点研 发 方 向 。 本 研 究 以 自制 的水 性 树 脂 配 用 水 分 散 型 聚 异 氰 酸 酯 固化剂 ， 制 得 了双组 分 水 性 聚 氨酯 木 器 涂料 ， 并 对润湿剂 、 成膜助剂 、 消 泡 剂 等 进行 优 化 选 择 ， 所 得 涂 料 的各 项 性 能 均达 到 了溶 剂 型木 器 涂 料 的水 平 。
用受 到 很 大 的 限制 。 双 组分 水 性 聚氨 酯木 器 涂料 是 近 年 来 的 发展 趋 势 ， 其 成 膜 过 程 中有 一 定 的化 学 交 联 ， 在 涂膜 的物 理 化学 性 能方 面 ， 特 别 是 耐水 性 、 耐 化 学 品性 、 耐沾污性 、 抗 黏 连 性 等方 面 都 要 优 于单 组 分 水
助剂等 ， 搅拌 １ ０ ～ １ ５ ｍ ｉ ｎ ， 用水调整黏度合格 ， 过滤 ，
上海涂料
第５ １ 卷
包装 ， 备用 。 １ ． ４ 性 能 测试
２ ． ３ 润湿 剂 的选 择
基材 表 面和 涂 料 配 方 都 会 影 响 润 湿 ， 原 则 上说 ，
按Ｇ Ｂ ／ Ｔ ２ ３ ９ ９ ９ －２ ０ ０ ９ ￣ 室 内装 饰装 修用 水性 木 器 涂料 》 检测 以下性能 ：附着力 、 耐水性 、 耐碱性 、
注 ：质 量 分 数 １ ５ ． ５ ％～ ２ ５ ． ５ ％。
１ 实验部分
１ ． １ 原材 料
１ ． ３ 制备 工 艺
将水性树脂加入搅拌罐 中， 用Ｄ ｅ ｕ Ａ ｄ ｄ Ａ Ａ 一 ９ ５ 多
功 能 胺 中和 剂 调 整 ｐ Ｈ， 加入润湿分散剂 ， 搅 拌 均 匀 后， 依 次加入消泡剂 、 流 平 剂 、紫外 线 吸 收 剂 、 成 膜
第５ ｌ 卷第 ５期 ２ ０ １ ３ 年 ５ 月
上海涂料
ＳＨＡＮＧＨＡＩ Ｃ０ＡＴＩ ＮＧＳ
Ｖｏ １ ． ５ １ Ｎｏ ． ５
Ｍａ ｖ ．２ ０ｌ ３
双 组 分水 性 聚氨 酯 木 器 涂料 的研 制
王承 伟 （ 西 北永 新 涂料 有 限公 司 ， 甘 肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ４ ６ ）
耐醇性 、 耐 干热 性 、 耐 冻融 稳 定 性 以及 耐 沾 污性 ；按
液 体 的 表 面 张力 比 固体 表 面 自 由能 小 ， 则 固 体 表 面 可 以很 好 地 润 湿 。水 性 涂 料 中含 有 大 量 的水 ， 水 的 表 面张 力为 ７ ２ ｍＮ ／ ｍ， 所 以 要 使 用 基 材 润 湿 剂 来 降 低 涂 料 的表 面 张 力 ， 使 其 能 够 很 好 地 在 基 材 上 铺 展 开， 这 些 具 有 表 面活 性 的物 质 ， 会 优先 附着 到 相分 界
Ｅ Ｎ １ ２ ７ ２ ０ －１ ９ ９ ７ ￣ 家具 ・冷液表 面抗性 的评估 》 测 试耐咖啡沾污性 ， 测试 方法 ：点滴法 。 大致如下 ：将 咖啡滴 在涂层上 （ 可采用 滤纸防止其过度挥发 ） ， 用
表面 皿将其 罩 住 ， 到 规定 时 间（ 一般２ ｈ） 后， 用 水
从 而 降 低 了消 泡 效 果 。基 材 润 湿 剂 的 加 入 量 一 般 以 ０ ． １ ％～ ０ ． ３ ％为佳 ， 并 且在 搅 拌 情 况 下缓 慢 加 入 。 本 实
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｑ ６ ３ ０ ． ７ 文 献标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：ｉ ０ ０ ９ — １ ６ ９ ６ （ ２ ０ １ ３） ０ ５ — ０ ０ ４ ５ — ０ ３
０ 引 言
在水性木器涂料的发展过程中 ， 单组分水性木器 涂料 由于施工简便 、 价格便宜 等优点得到 了较 快 的 发展 ， 但又 由于它在成膜过程 中没有化学交联或很少 有化学交联 ， 其化学性能等方面有 明显的缺 陷 ， 在实 际应用 中很难满足一些要求较高的场合 ， 使其推广应