1、一种松木专用水性白漆的研制王德华 罗先平（北京展辰化工有限公司 ，北京通州，101105）摘要：普通水性木器白漆直接在松木上施工会出现因木材油脂、色素导致漆膜很快变色，测试了不同树脂、成膜助剂、钛白粉对白漆在多油脂松木上涂装变色程度的影响，最后采用一种酸性纯丙烯酸树脂、氯化法金红石型钛白粉、高沸点溶剂 DPnB 等制成松木专用白漆，不用封闭底漆在松木上直接涂装，可以达到很好的抗油脂、色素而不会变色。并且可以完全达到 HG/T 3828-2006 室内用水性木器涂料中的各项指标要求。关键词：松木 水性白漆 树脂 成膜助剂 钛白粉 油脂 变色 0 引言目前市场上白色漆以及以白色为基础的浅色涂装效果
2、得到了广大消费者的认可，已成为装饰涂装行业的主流行风格。白色，给人纯洁、坦率、轻柔的印象，能使人联想起神圣、清白等。白色的家具，纯洁淡雅，体现了鲜明的时代风格，白色，是一种生活理念的表现。传统的溶剂型白色面漆有三种：普通醇酸色漆、聚氨酯色漆和 NC 色漆。普通醇酸色漆易老化、开裂、脱落；聚氨酯色漆涂膜易变黄，装修效果不能持久；而 NC 色漆施工固体含量低，涂装漆膜不够丰满。这三种木材涂料都属于溶剂型涂料，环保性差，随着社会的发展和人类对健康和环境要求的提高，当今水性涂料的发展速度极快1。白色木器涂装后漆膜容易黄变，上述的聚氨酯涂料如果采用芳香族固化剂，其涂层在紫外线作用下，分子中的氨酯键容易破
3、坏分解，生成胺，芳胺进一步氧化使分子重排，形成醌式结构或偶氮结构2，引起涂层泛黄和变色老化。木器涂料中如果含有双键的油类树脂，由于双键氧化后产生发色基团，也会发生黄变。另外木质基材因素也会诱发黄变，例如木材中含有的单宁酸和树脂、表面残留的漂白剂等3。而象贾艳华、宋学强发表的 耐黄变木器涂料的研究,唐瑛、季小沛、季军宏发表的室内用木器涂料耐黄变性及其测试方法 ，Lilyane Morino 发表的新一代水性木工构件洋丙烯酸乳液的耐候性研究等文章中均提到了木器涂料的耐黄变问题和一些解决办法，但是都没有具体对木材中单宁酸和油脂、表面残留的漂白剂等影响漆膜黄变因素进行更详细的实验，也没有谈到如何在水性
4、树脂、钛白粉、成膜助剂等原材料的选择上做选择才能是水性白漆在松木上能有更好的抗油脂和色素性能。而在对类似于松木、红樱桃、黑胡桃、沙比利等含有大量上述导致漆膜黄变的物质的木制品进行涂装时，经常会碰到涂装不到一天就被上述物质污染变色的问题。松木在世界各地分布广泛，是蓄种量很大的一种树种，具有丰富的原始林和人工林。其还是一种环保材质，不会对人体产生不良影响，不会对环境造成污染，是现今崇尚的“环保绿色建筑”用材质的较佳选择。松木家具的销量已占到实木家具总销量的 60%。松木家具的表面涂饰是松木家具生产中除造型设计以外影响其产品质量的重要因素。从今年松木涂装的发展来看，松木涂装后产生的变形、发黄、涂层剥
5、落是很难预防和治理的4。本文将结合以上问题把水性树脂、钛白粉、成膜助剂等原材料对制成的水性白漆在松木上涂装后变色程度进行实际测试，对如何开发出一支可以直接在松木上涂装、不会被色素或油脂污染变色的水性白漆进行探讨。并最终总结出了一个适合在松木上直接涂装的水性白漆配方。1 实验部分11 原材料与仪器设备111 原材料树脂：A（常规纯丙烯酸树脂） ，B（普通纯丙烯酸树脂） ，C（聚氨酯分散体） ，D（聚氨酯丙烯酸共混树脂） ，E（苯乙烯改性丙烯酸树脂） ，F（核壳结构丙烯酸树脂） ，自制；成膜助剂：PNB，DE，DB，BCS，PM，DPM，DPNB，陶氏化学；TEXANOL，伊士曼化学；钛白粉：TS
6、6200，杜邦； R-996，四川龙蟒；B-1，廊坊彩虹消泡剂 BYK024、 润湿剂 BYK346、流平剂 BYK333，德国毕克化学公司；分散剂 TEGO760W，德国迪高助剂公司112 仪器设备SFJ-400 砂磨、分散、搅拌多用机，上海现代环境工程技术有限公司；羊毛刷，自制；精确度 0.01g 电子称 ES-2000H，长沙湘平科技发展有限公司；温湿度计，上海现代环境工程技术有限公司；xrite colori7 色差仪，爱色丽（上海）国际贸易有限公司；12 实验方法基础配方如下表，采用正交实验法，正交搭配以上原材进行制漆，然后在规格为20CM30CM 的松木上进行刷涂，每遍刷涂量为 8
7、 克样品，一共刷涂三遍，每遍间隔 6 小时，然后在室温为 25、相对湿度为 55%的条件下干燥 24 小时。表一 基础配方序号 名称 配方量 制造工艺1 水 10.02 成膜助剂 4.010.03 BYK024 0.64 TEGO960W 1.5称准，依次加入，开搅拌5 钛白粉 22.5 在转速为 3000RPM 条件下下料，高速分散 15 分钟6 树脂 50.0-60.0 在转速为 2000RPM 下加入 , 搅拌 5 分钟7 BYK345 0.28 BYK333 0.2称准、在转速为 2000RPM 下加入9 H2O 2.0-12.0 洗边，在转速为 2000RPM 下搅拌 10 分钟总量
8、 100.013 耐变色性能的评价样板干燥 24 小时后，先用肉眼直接观察白色样板被污染变色情况，然后再用色差仪测试记录样板的E *（空白实验为白色瓷板） 。所有材料测试完毕后，选择一个最佳原材料搭配方案，按照 12 实验方法制板，样板干燥后，放置在无阳光直射的地方，分别测试样板放置 1天、2 天、4 天、7 天、14 天、30 天颜色变化，测试白漆耐黄变的长效性。14 最终配方制成品各项性能的检测全部实验结束后，从中选择出最佳的原材料搭配，进行松木专用水性白漆的制作，然后按照 HG/T 3828-2006 室内用水性木器涂料的指标要求，对上述样品进行检验。硬度：ISO 15184：1998耐
9、冲击：ISO 6272-2：2002附着力：GB/T 9286：1998耐水性：GB/T 4893.1-2005耐醇性：测试及结果评价方法同常温耐水性，试液为 50%（体积分数）的乙醇溶液，试验时间为 1 小时，实验后放置 1 小时观察抗黄变性：ISO 11507：1997抗粘连性：HG/T 3828-2006 6.4.132 结果与讨论21 树脂的影响不同水性树脂对黄变的影响测试结果如表二。 （钛白粉采用 TS6200、成膜助剂采用 DPnB测试） 。表二 不同树脂对黄变的影响实验结果树脂 A B C D E F直接观察变色程度基本无变化轻微发黄 明显发黄 明显发黄 明显发黄 轻微发黄E *
10、 0.2 1.3 3.1 2.3 2.9 1.8在树脂实验中，可以看到 A（酸性纯丙烯酸树脂）对白漆在松木上涂装变色影响最小，而C（聚氨酯分散体）发黄最明显，E 是一个苯乙烯改性丙烯酸树脂，因树脂分子里含有一定量的苯环结构，变色也比较明显，D 是一个聚氨酯丙烯酸共混树脂，变色也比较明显，F 是一个核壳结构的丙烯酸树脂，耐变色性比 A（酸性纯丙烯酸树脂）和 B（普通纯丙烯酸树脂）差，但比其他几个要好。所以在做水性白漆时，尽量选择纯丙烯酸树脂来做，而其中酸性的抗变色性要更好。22 钛白粉的影响不同钛白粉对黄变的影响测试结果如表三。 （树脂采用 AC2514、成膜助剂采用 DPnB 测试） 。表三
11、不同钛白粉对黄变的影响实验结果钛白粉 TS6200 R-996 B-01直接观察变色程度轻微发黄 明显发黄 明显发黄E * 1.3 2.6 3.1上述实验选择是三种不同类型的钛白粉，其中 TS6200 是氯化法金红石型产品，其耐变色性最好，而 R-996 是硫酸法金红石型产品，效果一般，而 B-01 是国产锐钛型产品，其耐变色性最差。如果要做在松木上涂装的白漆，氯化法金红石型产品会效果更好。23 成膜助剂的影响不同钛白粉对黄变的影响测试结果如表四。 （树脂采用 AC2514、钛白粉采用 TS6200 测试） 。表四 不同成膜助剂对黄变的影响实验结果成膜助剂DPnB TEXANOL PnB PM
12、 DPM DE BDG BCS化学名称二丙二醇丁醚2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯丙二醇丁醚丙二醇甲醚二丙二醇甲醚二乙二醇乙醚二乙二醇丁醚乙二醇单丁醚直接观察变色无明显变化无明显变化 明显发黄严重发黄明显发黄明显发黄轻微发黄轻微发黄程度E * 1.3 1.0 3.4 5.6 3.2 4.0 2.2 1.8成膜助剂对白漆在松木上涂装变色最明显，不同的成膜助剂变色程度明显不同，沸点高的、溶解力弱的效果明显好于沸点低的、溶解力强的。因为沸点低的成膜助剂需要的添加量大，增加了溶剂渗透到木材中把树脂溶解、析出的机会；溶解力强的成膜助剂也更容易渗透到木材中，把松木中的油脂、色素溶解，渗透到漆膜
13、中去。而沸点高、溶解力弱的成膜助剂添加量小、与松木中油脂、色素相容性差，从而更好的避免了油脂、色素对漆膜的污染。其中 DPnB 和 TEXANOL 效果最好，但是考虑到对漆膜干燥性能和硬度的影响，实验最终倾向于选择 DPnB来做松木专用水性白漆。24 样板放置时间对黄变程度的影响不同钛白粉对黄变的影响测试结果如表五。 （树脂采用酸性纯丙烯酸树脂 A、钛白粉采用TS6200、成膜助剂采用 DPnB 进行测试） 。表五 样板放置时间对黄变程度的影响实验结果树脂 1 天 2 天 4 天 7 天 14 天 30 天直接观察变色程度基本无变化基本无变化基本无变化基本无变化基本无变化基本无变化E * 0.
14、2 0.2 0.2 0.3 0.4 0.4采用经过上述实验优化出的原材料做出的松木专用水性白漆，在经过 30 天后，依然不会被木材中的油脂、色素污染而导致严重变色。说明松木中的油脂、色素已经被完全的封闭住，不会随着时间的变化而污染漆膜。而且其其他物理化学性能也很优秀（测试结果见表六） 。表六 松木专用水性白面理化性能检验结果检验项目/时间硬度 耐冲击性 附着力 抗粘连性 耐水性 耐黄变性 耐醇性7 天 B涂膜无脱落、无开裂0 级 通过 无异常 0.8 无异常30 天 HB涂膜无脱落、无开裂0 级 通过 无异常 0.9 无异常3 结语(1)一种松木专用水性白漆的配方如下:序号 名称 配方量 制造
15、工艺1 水 10.02 DPnB 4.03 BYK024 0.64 TEGO960W 1.5称准，依次加入，开搅拌5 TS6200 22.5 在转速为 3000RPM 条件下下料，高速分散 15 分钟6酸性纯丙烯酸树脂 A56.0 在转速为 2000RPM 下加入 ,搅拌 5 分钟7 BYK345 0.28 BYK333 0.2称准、在转速为 2000RPM 下加入9 H2O 5.0 洗边，在在转速为 2000RPM 下搅拌 10 分钟总量 100.0(2)上述做好的配方可以直接在松木上使用，可以很好的把油脂、色素封闭住,而不会出现漆膜变色的问题.产品也完全达到了 HG/T3828-2006
16、室内个水性木器涂料的各项指标要求。(3)在做类似于松木上涂装用的水性白漆时，选用酸性纯丙烯酸类树脂、氯化法金红石型钛白粉和高沸点低溶解力的成膜助剂，可以很好的改善漆膜在松木上的耐变色性。(4)在松木上做水性白漆时，也可以先喷涂一遍有很好封闭油脂、色素作用的封闭底漆，这样也能够很好的改善白漆变色问题4。参考文献1徐志焕.水性涂料的开发动向M.上海涂料,2004,42(5):23-25.2丛树枫,喻露如.聚氨酯涂料M.北京:化学工业出版社.2003:83-84.3唐瑛,季小沛,季军宏.室内用木器涂料耐黄变性及其测试方法J.涂料工业,2006,36(11):54-56.4苟文元.浅谈松木家具的涂装J.中国涂料,2007,22(8):43-44.作者简介：王德华 北京展辰化工有限公司 技术部 水性木器漆 研发工程师 通讯地址：北京市通州区永乐经济开发区联系电话：010-69565858-179 13511064868
