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性木器涂料。而且其VOC（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。
1 实验部分
1.1 原材料
自制水性树脂YX-65 ；水分散型聚异氰酸酯固化剂；润湿剂W-920 ；消泡剂W-0506 ；流平剂BYK-346 ；流变助剂BYK-425 ；成膜助剂（二丙二醇甲醚）；紫外线吸收剂Tinuvin1130；杀菌剂；水等。
1.2 涂料配方
涂料的配方组成见表1。
1.3 制备工艺
将水性树脂加入搅拌罐中，用DeuAdd AA-95 多功能胺中和剂调整pH，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、成膜助剂等，搅拌10~15 min，用水调整黏度合格，过滤，包装，备用。
1.4 性能测试
1.4 性能测试
按 GB/T 23999—2009《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、耐醇性、耐干热性、耐冻融稳定性以及耐沾污性；按EN 12720—1997《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，用水冲洗干净，并用纱布吸干，与原漆进行比较，观察颜色和光泽有无变化等现象。抗黏连性极限测试方法如下：在20 cm×20 cm 的榉木板上喷涂两底两面，30℃强制干燥1 h，后1 道面漆干燥后1.5 h，分别面对面、背对面用20 kg 的砝码压于其上，24 h 后取下砝码，观察涂膜的黏连情况。
2 结果与讨论
2.1 水性双组分聚氨酯涂料的固化过程
水性双组分聚氨酯涂料的固化涉及的化学反应如下，其中主要反应为羟基与异氰酸酯基的加成反应，生成氨基甲酸酯（—NH—COO—），副反应为异氰酸酯基团分别与水、氨基、氨基甲酸酯和羟基反应，生成脲、脲基甲酸酯和氨基化合物等：
2.2 树脂的选择
要制得具有优异的耐水性、耐醇性，同时铅笔硬度、附着力等性能突出，丰满度高，手感好的涂膜，我们选用PPG（丙二醇）、BDO（1，4- 丁二醇）、TMP（三羟甲基丙烷）、DMPA（二羟甲基丙酸）、TDI（甲苯二异氰酸酯）等原材料进行试验，合成水性聚氨酯分散体的羟基组分YX-65，再以YX-65 与固化剂配用，制备的水性双组分聚氨酯涂料具有良好的综合性能。
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，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72 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，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。本实验选用德谦公司的润湿分散剂W-920。
2.4 成膜助剂的选择
成膜助剂是水性木器涂料的重要组成部分，成膜助剂不仅影响树脂的合成、施工、干燥，还影响涂膜硬度的展现。沸点高、挥发速度慢的成膜助剂长期停留在涂膜中起到增塑作用，使涂膜硬度长期偏低，所以应选择成膜效率高的成膜助剂，使配方中的成膜助剂用量尽可能少。成膜助剂的成膜效果受环境、温度、湿度和涂料中的溶剂与水的挥发速度等因素的影响，所以在设计配方时应该全面考虑各影响因素。综合考虑，我们选择了二丙二醇甲醚为该涂料的成膜助剂。
2.5 消泡剂及其用量的选择
在水性配方中，消泡剂的作用是破坏位于表面的大气泡并防止空气的大量滞留，消泡剂及其用量的选择是个关键，它的用量以能基本消除气泡为原则，并在施工过程中使散布于涂膜中的空气尽快排除，不可过度追求消泡效果，以免出现不良效果及副作用。消泡剂的选择要考虑到消泡和脱泡两种功能。消泡剂在水性涂料中的用量一般占配方量的0.05%~0.5%，以0.3% 为佳。消泡剂种类及其用量的影响见表2。
消泡剂1 是以聚硅氧烷为主要成分的消泡产品，除了可提供优异的抑泡、消泡效果之外，兼容性也较好，不易产生缩孔问题，对涂膜的光泽影响极小；消泡剂2 为分子级消泡剂，它抑泡、消泡能力较差；消泡剂3 为矿物油类消泡剂，它会严重影响漆膜的光泽等，这是矿物油迁移至涂膜表面所致。本实验选用德谦公司的高效水性消泡剂W-0506。
消泡剂1 是以聚硅氧烷为主要成分的消泡产品，除了可提供优异的抑泡、消泡效果之外，兼容性也较好，不易产生缩孔问题，对涂膜的光泽影响极小；消泡剂2 为分子级消泡剂，它抑泡、消泡能力较差；消泡剂3 为矿物油类消泡剂，它会严重影响漆膜的光泽等，这是矿物油迁移至涂膜表面所致。本实验选用德谦公司的高效水性消泡剂W-0506。
2.6 中和剂的选择
因水性木器漆只有在微碱性条件下才能稳定，当pH 过高或过低时，涂料可能会出现絮凝、沉淀、返粗、施工性能恶化等现象。当树脂的pH 为7.5~8.5时，没有必要再使用pH 调节剂；否则在制漆过程中还要添加0.05%~0.1% 的pH 调节剂，将涂料的pH 调整至7.5~8.5 之间。
中和剂的品种和中和度对水溶性树脂及其涂料的影响很大，主要表现在树脂的水溶性、水溶液的黏度、颜色、漆液的稳定性等方面。
水溶性树脂常用的中和剂品种很多，如氨水、三乙醇胺、二甲基乙醇胺和DeuAdd AA-95 多功能胺中和剂等，我们通过对以上几种中和剂的筛选及试验对比，终选用了DeuAdd AA-95 多功能胺中和剂，以保证涂料体系的水溶性和稳定性。
2.7 流变剂的选择
流变剂的作用是提高剪切条件下的流平效果，使刷涂后的涂料能尽快流平，减少刷痕。它的一般用量是涂料总量的0.1%~1.0%，因为有些流变剂具有增稠作用，其用量不易过大，避免产生一些涂膜弊病。本实验选用BYK 公司的BYK-425。
2.8 其它助剂的选择
流平剂、杀菌剂、紫外线吸收剂等，可以在确定树脂后，根据树脂的特性来进行测试筛选。
2.9 性能指标
水性双组分聚氨酯木器涂料的性能指标见表3。
3 结语
通过合理的配方设计制备了双组分水性聚氨酯木器涂料，它具有优异的耐水性、耐候性及良好的耐化学品性，其各项性能指标均达到了溶剂型木器涂料的水平，且更加环保，具有良好的市场应用前景。
