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高性能户外水性木器清漆配方浅析

来源:上海展辰涂料有限公司 作者:徐芬,周巍,周琼辉 时间:2019-11-26 点击:
导读:介绍了采用水性丙烯酸乳液为主要原材料,通过添加光阻聚剂、消泡剂、成膜助剂等材料,设计开发并通过试验测试验证了适合厚涂、耐4 h沸水煮的水性户外木器清漆配方。
0 前言
随着城市建设的不断发展,建筑门窗行业的更新换代加快,民用建筑对于门窗的要求不再局限于采光和通风,更重要的是要求使用功能以及改善室内环境和环保的要求。比如有良好的保温性能、抗风压性能、水密性能、气密性能、隔声防噪性能、多向换气性能和防结露结霜性能等。高档木窗和铝木复合窗正具有上述有点。特别是铝木复合门窗,外部使用氟碳或静电喷涂、电泳等方式加工的铝合金型材,内部木材使用红松、樟子松、欧洲赤松、美国南方松、马尾松、花旗松、菠萝格、巴劳、柳安等,整体门窗具有外部高强度、防水防尘、耐腐蚀等特性,内部木材保温保湿、美观舒适,具有很高的装饰使用价值。
本文对应用于门窗内木上的水性木器清漆配方做了简单研究测试。

1 性能要求
1.1 涂膜耐候性和防紫外光老化性
对于窗框漆,长期处于阳光照射下,太阳光对涂膜等高分子材料有老化作用,主要原因是由于太阳光中,波长为290~400 nm的紫外光,对聚合物材料有巨大的影响。一方面太阳光的能量对涂料的聚合或共聚合起光引发作用,另一方面紫外线中较高的能量破坏聚合物的化学键,引发自动氧化,造成涂膜老化降解。并且光降解会引起黄变并丧失透明性,出现龟裂、粉化现象。
1.2 涂膜耐水性
模仿涂膜暴露在结露结霜、下雨、闷热潮湿等严苛的环境,要求用水浸泡后不起泡、不发白,轻微发白后能够恢复,但涂膜不能出现性能下降(如附着力降级)。特别是南方高温高湿的环境中,涂膜更易发白变软,出现涂膜粘连等破坏性现象。有客户就要求涂膜测试需要通过耐沸水煮4 h测试,要求发白后能恢复且不影响涂膜性能。
1.3 涂膜柔韧性和延展性
用于户外的木材内的水分蒸发,以及热胀冷缩、日晒雨淋等自然条件的影响,会导致涂膜脱落、开裂,所以水性户外木器涂料需要有优异的柔韧性和延展性能,以更好更持久地保护木材。
1.4 涂膜防腐防霉性
从水性涂料的制造时起就会导致微生物的污染,水性涂料由树脂、颜料、助剂等组成,这些物质是微生物的营养源,水又是生命要素,这些构成了微生物生存繁殖的物质条件。当环境达到一定的湿度、温度、pH值等条件后,如果没有微生物抑制剂,微生物就开始繁殖生长,于是涂料就会发生霉变、污染、劣化、变质、颜料絮凝、乳液稳定性丧失等。干膜在潮湿、高温的环境下也会受到微生物的侵害,发生大面积发黑、粉化,影响美观,丧失对基材的保护作用。特别是水性涂料用于户外木质门窗时,雨、露、温湿度影响更加剧了微生物的生长繁殖。
1.5 环保
在使用过程中,需要涂料对人体不产生危害。水性木器涂料完全满足国际先进环保指标,低VOC,不含三苯,重金属等指标,通过欧洲标准EN 71-3。

2 涂料体系配方研究
2.1 整套涂料体系一般由底漆和面漆组成
底漆采用具有高渗透性的乳液制备,可以增强面漆和素材的附着力,耐候、防水,添加异噻唑酮及咪唑衍生物等干膜防腐材料,赋予底漆涂膜防腐、防霉的效果。一般涂布量为30 μm左右。
面漆采用自交联核壳结构的水性丙烯酸乳液,形成耐水耐候的涂膜。添加特殊的耐老化的颜料,一般为透明氧化铁等,赋予门窗艳丽舒适美观的涂膜色彩,并起到屏蔽紫外线,保护门窗的效果。施工时国内喜欢用高压无气喷涂,一次涂布量在150 μm以上,效率高,但需注意不产生流挂,国外涂布量基本在80~100 μm。
2.2 配方研究
2.2.1 乳液基本数据(见表1)
乳液基本数据
水性涂料中乳液的性能已经大致决定了产成品的性能,乳液的选择是最重要的。所选择的乳液都应具有良好的耐候性能,适合户外涂料的需求。由于门窗涂料不同于家具、地板等需要很高的硬度,反而需要柔韧性,选择乳液时要在柔韧性和硬度间得到一个较平衡的值。
2.2.2 成膜助剂
由于户外乳液通常最低成膜温度MFFT较低,所以具有极低的成膜溶剂需求。经过测试基础清漆配方中添加2%的成膜助剂的低温成膜性无异常,见表2。
 添加2%的成膜助剂的低温成膜性
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