水性木器漆的若干问题

３．２ Ｔｇ和ＭＦＦＴ的平衡
单组分水性木器漆的硬度很难做得很高，而在
实际使用中，用户总是希望漆膜的硬度高。高硬度
的漆膜必须采用高玻璃化温度（Ｔｇ）的聚合物乳
液制漆，这就使得乳液最低成膜温度（ＭＦＦＴ）增
高。当ＭＦＦＴ高于室温时，乳液不能很好地成膜，
产生泛白、开裂现象，严重的形成粉状物，这种弊
病在冬季更容易产生。为了达到Ｔ叠与ＭＦＦＴ之间
将高低Ｔ套聚合物结合的方式有最好的硬度和低温
成膜性平衡。特别是硬芯傲壳的核壳结构乳液，
当二者比例恰当时，漆膜硬度可以明显提高，但成 膜温度仍很低。 ３．３ ｖＯＣ与成膜性
溶剂型漆是聚合物在分子状态下成膜，漆的均 匀性、致密性好，而水乳型漆成膜经历了水分挥 发、乳液粒子聚集、粒子压缩、在成膜助剂作用下 融合、再形成漆膜的过程。成膜助剂在融合乳液粒 子时起到十分重要的作用，特别在施工温度低于 Ｔｇ时，没有成膜助剂的存在不能成膜。成膜助剂 的用量直接影响到漆的ＭＦＦＴ，但并非正比关系， 开始时影响较大，再多加影响越来越小，到一定用 量以后ＭＦＦＴ几乎不再降低如（图２）所示，因此 要控制好成膜助剂的用量。
的平衡，乳液聚合物的Ｔ奢应在２０℃以下，这样借
助成膜助剂，可以做到在１０℃～１５℃下成膜。
为了改变Ｔｇ与ＭＦＦＴ的平衡可以采用（１）
共混；（２）共聚；（３）核壳结构的方法制备乳液。
两种不同玻璃化温度聚合物的共聚物乳液，其
玻璃化温度１电介于二者之间：
１ＺＩ＇ｇ＝ｍｌ／－ｌ＇ｇｌ＋ｍ２Ｚｌ＇９２
（３）
式中ｍ，，ｍ２分别为组分１和２的质量分类；
随着水性木器漆性能的提高，它将逐渐取代传 统溶剂型漆和发展新的市场，这在国外的销售量增 长很大。例如欧洲、美国和加拿大等发达国家，水 性木器漆销售量已占据整个木器漆市场的１０％。 在欧洲国家，水性色漆和透明罩面漆的用量已占到 ４０％，水性漆在木地板涂料上的应用以北欧地区最 为普遍，已达地板涂料的８０％。作为典型的自己 动手涂料（ＤＩＹ），水性木器漆在未来几年，预计 年增长率可达７％以上。在欧洲工业木器漆市场 上，水性漆所占的比例为７％，相对较小，但发展 空间较大。
分子链的空间构型阻碍粒子的聚结；⑤溶剂或助溶
剂吸附在乳液粒子表面形成溶剂化层，从而阻挡粒
子相互接近，增大了乳液的稳定性。
３．１．２添加剂。由于水性木器漆的热力学特点，
容易受到外来物质的影响，因此对添加剂及其用量
要求较高，配方中的各种添加剂应该越少越好，以
免影响漆的稳定性，特别对一些能改变ｐＨ值的添
加剂，更要小心对待。乳液ｐＨ值的变化直接关系 到乳液的稳定。
根据目前水性木器漆性能水平，再考虑到应用 效果与施工环境密切相关，单一的水性木器漆产品 尚难以满足所有用户的需要。我国地域辽阔，环 境、气候、温差、湿度相差很远，不可能以一两种 水性木器漆包揽天下，也不可能靠几个所谓“国外 配方”解决中国水性木器漆的所有问题。必须根据
中国的国情、中国地域环境的差异，开发出一系列 的水性木器漆及其配套产品，性能各有侧重，以满 足不同客户要求、不同地域、不同环境之需。 ３水性木器漆的平衡 ３．１热力学稳定性 ３．１．１乳液。实际上，乳液是一种球形粒子（液 滴）分散在另一种连续液相中构成的两相体系。在 一定的容积中，对于等径球最紧密堆积情况，有两 种堆积方式：密排六方和面心立方见图１所示。
现今市场上水性木器漆的价格偏高，其综合性 能与相似溶剂型漆相比还有一定差距，这种性能／ 价格比的不合理直接妨碍了水性木器漆的发展，也 是水性木器漆在家庭装修市场上难以大规模普及的 主要障碍之一。水性木器漆的成本主要决定于乳液 和水分散体的价格。就丙烯酸乳液而言，其主要单
体和制造方法与建筑乳胶漆所用的乳液相近，但价 格却比后者高得多。聚氨酯分散体固含量低，一般 在３０％左右，其制造成本不会比溶剂型聚氨酯漆 的基料（固含量５０％）高，可见乳液和分散体价 格不合理，存在价格调整的空间。在大力发展水性 木器漆的今天，国外厂商的乳液和分散体纷纷涌入 国内，但价格都很高，有的甚至高达５０元／ｋｇ以 上。开发具有自主知识产权的乳液和分散体，参与 这一领域竞争，才能使水性木器漆价格良性回落至 合理程度，才能使水性木器漆完成由贵族化向平民 化的转变，成为真正为百姓大众所接受的环保产 品。 ４结语
科学技术的发展给人类生活带来了巨大的变 化，同时带来了许许多多的新产品。涂料工业的变 化正是这一发展的缩影。在水性漆出现之前，涂料 产品是以有机溶剂为基础的，它渗入到人类生活的 各个角落。随着人们环保意识的提高，研究者和生 产厂商认识到溶剂型涂料中有机挥发物（ＶＯＣ）， 是“人类生态环境的杀手”，涂料中的ＶＯＣ排放 和重金属迁移正在威胁着人类自身的安全。
Ｍ Ｆ Ｆ Ｔ
成膜助剂用量
图２成膜助剂用量对ＭＦＦＴ的影响
成膜助剂是水性漆中ＶＯＣ的最大提供源，要 做到降低ＶＯＣ，首先要减少成膜助剂的用量，只 要能达到特定的施工温度，成膜助剂用量越少越 好。 ３．４成膜助剂与抗粘连性
成膜助剂的加人保证了水性木器漆低温施工的 可靠性，这在冬季施工十分重要。成膜助剂最终是 要挥发掉的，但是，由于成膜助剂沸点较高，挥发
Ｔｇｌ，Ｔ９２分别为其玻璃化温度，这相当于两种不
同的玻璃化温度聚合物的共混改性。共混乳液在两
种乳液粒子亲和性好时，其玻璃化温度的变化规律
与此相同；亲和性不好，则有可能仍是两个Ｔｇ，
Байду номын сангаас
实际上这种乳液混合物低温成膜性往往较差，与聚
合物的混合不同，乳液混合是非分子级的，玻璃化
温度的均化作用较差。有时仍会出现高玻璃化温度
为了兼顾各方面的性能，使之达到平衡，在水 性木器漆中不得不添加多种助剂调节。水性木器漆 是一个多组分的复杂混合体系，任何一个组分的失 效将会使性能平衡受损，产生产品缺陷，严重的还 会改变漆的可用性。例如，消泡剂长期贮存后的失 效，使涂装效果变得不能接受；某些助剂在漆中上 浮或不均匀分布使得涂装效果不稳定。总之，水性 漆是一个组分多易变化的复杂体系，必须全面考 虑。 ２．５适用性
目前，水性木器漆最大的市场是在室内装修木 器涂料方面。２０００年，我国的水性木器漆只占木 器涂料的０．４％；但是，从２００１年起我国开发、 试产水性木器漆的企业如雨后春笋般地涌出，已成 为木器漆的新热点。 ２水性木器漆的缺陷 ２．１性能的局限
与溶剂型涂料的分子级成膜机理不同，水性涂 料的成膜经历了乳胶粒子的聚集、压缩融合和结膜 三个过程。在融合和结膜阶段，助溶剂对形成均匀 的涂膜起了关键作用。过程不完善往往导致漆膜的 缺陷。此外，水分的挥发以及漆膜中水分与大气中 水分的平衡也影响漆膜的性能。因此，与相同或相
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的乳液成膜不好的现象。此外，两种乳液的相容性 不良，会使制成的漆分层，这在聚氨酯乳液（低 Ｔｇ）和丙烯酸乳液（高Ｔｇ）混合体系已经观察 到。采用接枝共聚的方法可以改善两种不同Ｔｇ聚 合物的相容性，从而达到降低成膜温度又不会显著 减小漆膜硬度的目的。
最好的方法是制成核壳结构的乳液，软、硬聚
合物结合形成软芯／硬壳或硬芯傲壳的形式。这样
固含量太高时，乳液粘度大，不利于制漆和涂装施
工。对稀的乳液而言，乳液粒子的体积分类夺与体
系粘度ｒｔ的关系遵从Ｅｉｎｓｔｅｉｎ公式：
ｎ饥＝１＋２．５巾
（１）
式中ｑＤ为连续相水的粘度。当中较大时，即
．中国涂料．４２．２００３年第３期． 万方数据
固含量高时，乳液呈非牛顿流体，这时乳液粘度公
式为幂级数形式：
万方数据
．中国涂料．４３．２００３年第３期．
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很慢，残留期间使得漆膜抗粘连性极差，这种弊病 往往要持续很长时间才能消失。因此，在确保低温 成膜可靠性的前提下，要选择挥发快、用量少的成 膜助剂品种。 ３．５消泡与流平的平衡
水性木器漆的消泡与流平是一对矛盾，往往顾 此失彼。一个好的消泡剂，不仅在产品出厂时有良 好的抑泡和消泡作用，而且要有长效性，能保证漆 液贮存一年半载依然有良好的消泡效果。消泡剂还 要能保证对体系有较大的宽容性，不会因稍多或稍 少而引起消泡作用的很大变化。然而，大多数消泡 剂在用量过高时，会使漆膜产生缩孔，为了消除缩 孔，必须借助流平剂，流平剂的加入又会降低消泡 效果，特别是降低了消泡剂的长效性。只有二者在 种类和用量上的合理搭配，才能保证水性木器漆涂 装时既有良好的流动流平性，又不会产生气泡。 ３．６性能与价格
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口朱万章高勇 （青岛颐中星日股份有限公司，２６６０２１）
摘要：叙述了水性木器漆的发展，与溶剂漆比较存在的优点与不足之处。重点讨论配方设计 和研展中涉及的乳液稳定性、Ｔｇ、ＭＦＦＴ、ＶＯＣ、成膜助剂、消泡、抗粘连性以及性能与价格 比等问题。
关键词：水性木器漆；稳定性；玻璃化温度；最低成膜温度
１水性木器漆的崛起 １．１环保催生了水性漆
◇一
密排六方
面心立方
图１等径球的两种最紧密堆积方式
两种最紧密堆积球所占的体积分数相同，都是 ０．７４０５。理想的立方堆积时，可达０．５２４，而等径 球的随机堆积密度介于其间。对两种直径相差较大 的球紧密堆积，体积分数还会更高。如果乳液中的 分散相与此类似的话，乳液固含量可以做到７４％， 至少为５２％。但事实上，水性木器漆乳液固含量 都很低，高的不超过４５％，低的仅为２８％左右。 如果固含量增加，乳液的稳定性将变差，这会造成 制备和贮存时容易产生相反转、絮凝、聚结和破乳 现象，难以保证水性漆质量。其原因有两点：一是
在这一背景下，水性涂料产品应运而生。水性 木器漆是继乳胶漆后又一个与建筑涂料相关的新产 品，在产品性能和成本方面，一些水性木器漆已经 接近或达到了相应溶剂型漆的水平，这为它进入市 场提供了有力的基础。 １．２新的环保法规
对于木器、竹器和藤器的装饰与保护，要求在 室温下固化水性木器漆，这是木器漆的发展方向。 同时，工业漆的水性化也已成为近来涂料研究的重 点。２００２年１月，国家颁布了新的室内装饰装修 材料有害物质限量标准，对传统的溶剂型涂料中 ＶＯＣ和游离ＴＤＩ限量作了规定，这将迫使涂料企 业采用新的技术或开发水性涂料。 １．３新的趋势