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改善聚氨酯哑光白色面漆发花现象的研究

来源:成都优品涂料有限公司 作者:李相权 时间:2017-03-19 点击:
导读:针对聚氨酯哑光白色面漆在施工过程中容易出现的发花现象,分析讨论了影响涂膜发花的因素,并提出相应解决方法,提高涂装效率。
0 前 言
在家具涂料市场上哑光木器涂料占据很大市场份额,随着人们物质文化生活水平的提高和对时尚个性的追求,消费者对家具的涂装效果要求亦越来越高。哑光白色涂膜光泽柔和优雅,既适应现代的美学观,又使视力不易疲劳,给人一种朴实、高雅和舒适的感觉,宁静安定,装饰性更好,深受消费者青睐。聚氨酯哑光白色漆是在配方中加入一定量的哑光粉,哑光粉在涂料成膜过程中随着溶剂挥发时形成的上下对流而被夹带至涂膜的表层,因涂膜表层黏度比较大,所以哑光粉就滞留在涂膜表层而提高了涂膜表层的颜料体积浓度,形成了微细粗糙度的表面,当入射光到达涂膜表面时发生散射,产生哑光的外观效果。但聚氨酯哑光白色漆受施工条件及环境的影响,容易出现光泽不均匀、发花的现象,特别是在低温情况下更加容易出现这种弊病,严重影响家具涂饰外观,这些问题一直困扰家具厂家及技术人员。
哑光涂膜的光泽与哑光粉在涂膜中的分散状态密切相关,而哑光粉的分散状态受到涂装工艺、涂装环境及涂膜干燥条件等多个因素的影响,成为影响涂装质量的关键因素,如何保持哑光白色面漆光泽的稳定及避免发花弊病,是涂料生产者和使用者都需要面临的问题。本实验从配方设计到施工工艺及涂装条件各方面的统一优化,提高哑光白色面漆光泽均匀度,避免发花现象,从而获得满意的涂膜外观,满足家具对高装饰性的要求。
 
1 实验部分
1.1 主要原材料
醇酸树脂,金红石型钛白粉,分散剂,消泡剂,流平剂,防沉剂,抗黄变助剂,CAB,哑光粉,蜡粉,TDI三聚体1451,HDI三聚体3390,溶剂等,均为工业品。
1.2 哑光白色面漆的制备
将树脂、溶剂及分散剂搅拌均匀,然后加入钛白粉(钛白浆配方见表1),高速搅拌均匀后,砂磨至细度小于20 μm,出料待用。
钛白浆的制备
将醇酸树脂、钛白浆及助剂加入分散缸中,低速搅拌均匀,然后加入哑光粉及蜡粉,高速分散20 min左右,最后加入余下物料,低速分散10 min,检验合格后,过滤包装得到哑光白色面漆,配方见表2。
哑光白色面漆的基础配方
1.3 涂膜性能的检测
按m(主剂)∶m(固化剂)∶m(稀释剂)=1∶0.5∶(0.5~0.7)配漆喷涂在白色底漆板上,一般喷涂2个“十”字,等涂膜干燥后观察涂膜表面状态,看涂膜是否发花及发花程度。
 
2 结果与讨论
2.1 羟基树脂的选择
白色涂料由于要求具有一定耐黄变性,为避免油类的不饱和双键引起黄变而常选用饱和脂肪酸改性的短油醇酸树脂,如椰子油脂肪酸改性醇酸树脂、月桂酸改性醇酸树脂。而木器涂料常用的合成脂肪酸树脂与羟基丙烯酸树脂虽然耐黄变性能优异,但由于消光困难,且对涂膜机械性能的提高有限而一般不采用,椰子油脂肪酸改性树脂具有优异的保光、保色性,而且干燥性优异,容易消光,因而制备哑光白色面漆时通常选择椰子油脂肪酸改性树脂。涂料的消光一般是通过哑光粉来实现的,哑光粉在涂料中的稳定性是引起涂膜光泽波动及发花的主要因素,不同椰子油脂肪酸改性树脂由于相对分子质量和相对分子质量分布不同及所含的活性官能团种类及数量不一样,这些差异造成了其对哑光粉和颜料的润湿能力也不一样,从而影响哑光白色面漆的光泽稳定性。通常如果醇酸树脂相对分子质量分布过宽,意味着存在相对分子质量过小或过大的树脂成分,与其他组分相容性差,涂层表面张力就不易达到平衡,微粒间作用力将产生排斥或收缩运动,出现相分离,容易导致哑光粉团聚,在干燥过程中涂膜就容易出现缩孔、发花等弊病。树脂的相对分子量过大、黏度高,不容易润湿哑光粉,分散稳定性不好,喷涂时流平差,哑光粉在涂膜中排列不均匀,有较大的絮凝和团聚,引起涂膜发花。而树脂相对分子量过低,虽然黏度低、流平性好,但干燥速度慢,不易消光,容易引起哑光粉的无序移动,导致光泽不稳定,同样易出现发花弊病。选择具有适当分子量范围内的醇酸树脂,不仅流平性好,可以提高对颜料及哑光粉润湿性,减少发花现象,赋予哑光白色面漆良好的施工性能。现以市面上常用的几种椰子油脂肪酸改性树脂用于制备PU哑光白色面漆,实验结果见表3。
树脂对PU哑光白色面漆性能的影响
由表3可知,醇酸树脂B、C、D柔韧性、附着力均较差,低温下极易脆裂,特别是在北方地区使用更加明显。其主要原因是因为此类树脂为利于消光而大量使用多官能度的醇或酸类使树脂支化度提高、黏度增大,使得该类树脂不但自身附着力、柔韧性差,而且对哑光粉的润湿性差,导致哑光粉容易团聚出现发花,其次在制漆过程中加入了大量钛白粉、高吸油量的哑光粉致使涂膜机械性能进一步降低。本实验选择的树脂A黏度适中,流平性好,易消光,可以减少哑光粉的用量,由于树脂结构中含有较多的伯羟基,空间位阻小,有利于同固化剂中―NCO交联成网状结构,提高涂膜性能,且玻璃化温度高,有利于溶剂释放,加快涂膜内部溶剂的对流和表层黏度的增加,造成哑光粉更多地滞留,使哑光粉具有较佳的定向效果,在涂膜中分布比较均匀,确保涂膜光泽稳定,同时其分子设计合理,刚柔相济,附着力、柔韧性有了极大提高,低温条件下也不易出现脆裂现象,完全能够满足家具对PU哑光白色面漆的性能要求。
2.2 助剂的影响
为了获得良好的涂膜外观和较好的施工性能,哑光白色面漆不可避免要加入助剂,但如果选择的助剂与树脂相容性差,使用时分散不均匀或贮存时发生状态改变,会造成涂膜表面张力不均一,容易产生发花弊病,因此尽量通过实验选择相容性较好的助剂。在哑光面漆中,哑光粉分散效果越好,越接近原始粒径,哑光粉越容易均匀稳定分布在涂料中,干燥过程时就能更好排列在涂膜表面,避免哑光粉聚集及层叠增多导致发花现象出现。特别是哑光白色面漆,因为哑光粉用量较多,分散剂如果选择不当或者用量不足,哑光粉未能分散好,导致稳定性差,在使用过程中产生絮凝,施工时更容易造成涂膜发花。本实验选用一种改性嵌段结构的共聚物分散剂,其具有独特的双基团结构,在粉料分散过程中,分子一端的锚定基优先吸附于粉料粒子表面,牢牢地固定在上面,形成稳定的吸附层,促使树脂很好润湿粉料粒子,从而起到稳定分散哑光粉和钛白粉的作用。另一端缔合基通过与树脂分子上的羟基及羧基等结合获得一定的缔合结构,形成更大形式的大分子整体结构,使锚定的哑光粉及钛白粉更加稳定,均匀地分布在涂料体系中,从而达到防止粉料沉降、团聚等不良现象的发生,使哑光白色面漆具有良好的贮存稳定性。喷涂时改善流平,促使哑光粉均匀排列在涂膜中,避免哑光粉的无序移动,使哑光白面漆的光泽更加均匀,防止浮色发花。
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