日期：2022-01-13
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152 核心提示：浅谈高光柳编面漆的制备□ 薛小倩，刘洪亮，冯超，霍小川(河北省水性涂料工程技术研究中心河北晨阳工贸集团有限公司，河北保定 0
浅谈高光柳编面漆的制备
□ 薛小倩，刘洪亮，冯超，霍小川
(河北省水性涂料工程技术研究中心河北晨阳工贸集团有限公司，河北保定 072550)
0 前言
中国的山东、江浙、安徽、广东等地均是草柳竹藤编工艺品胜地，草柳编工艺品在国内外得到畅销，并广泛应用于家具、生活、装饰工艺品，得到了广大客户的认可。柳编漆可以对工艺品起到装饰、保护的作用，但对柳编漆的性能要求也随之提高。河北晨阳公司参与制定了柳编漆的标准，目前柳编高光清漆、高光面漆的用量大幅度增加，客户不仅要求高光泽，还要求低价格，因此，本文主要从配方的多个方面讨论了影响光泽的因素。
1 试验部分
1.1 试验原料
苯丙乳液A(Tg=12 ℃)、B(Tg =18 ℃)、C(Tg =23
℃)、D(Tg =28 ℃)；锐钛型钛白粉BA01-01、ZTA-20、
GA-100；快易、731A、E80；F111、JD-7120；X-405；醇
酯-12、HY-1800、RC-15；250HBR、ASE-60、2025。
1.2 试验仪器
三用高速分散机(天津润通精试科技发展有限
公司)、电子秤(上海光正医疗仪器有限公司)、QZM锥
型磨(天津润通精试科技发展有限公司)、旋转黏度计(美国Brookfi eld)、100 μm线棒、BYK光泽仪(德国)、
QXD型刮板细度计(天津市精科材料试验机厂)。
1.3 基本配方
高光柳编涂料的基本参考配方见表1。
1.4 制备工艺
将水和各种助剂按配比在慢速搅拌下混合，然后按顺序加入颜料，逐步加快搅拌速率，分散均匀后，再用锥型磨将漆浆研磨，调节锥型磨的松紧，直至细度达到50 μm以下。接下来，在慢速搅拌下，加入乳液和其他助剂，并在慢速搅拌下，用增稠剂调节黏度至合格，然后过滤包装。
2 结果与讨论
2.1 PVC的确定
在涂料配方的设计中，重要的一个内容就是根据性能要求决定颜填料和基料的比例。颜料体积浓度(PVC)就是涂料配方中的一个重要参数。不同PVC的乳胶涂料其涂膜具有不同的性能。当乳胶涂料的PVC<40%，为有光乳胶涂料，可根据光泽的需求控制PVC值。通常柳编高光面漆的光泽(60°)在70%左右。以锐钛型二氧化钛为颜料，以苯丙乳液A为基料并固定加量，调整颜料用量配置8%、12%、17%、22%、30%、35%、40%、45%、50%的PVC的乳胶涂料，并制膜，测定光泽如图1。控制好PVC(颜料体积浓度)是提高光泽的关键，高光乳胶涂料的PVC应在8%～18%，涂膜光泽随PVC的增加而降低，但是也不能过低，否则不能获得必要的遮盖力[1]。
2.2 乳液的选择
乳液是影响光泽的关键因素，一方面配方中所使用的乳液粒子越小，分布范围越窄，相对含量越高，涂膜的光泽越高。随着乳液粒径的减小，涂膜的光泽、耐水性、抗张强度也会随之提高，同时对提高乳液自身黏度、稳定性及对颜料的粘接能力也有好处。因此高光乳胶涂料尽量选择粒径小的乳液。另一方面，乳液聚合单体的选择也影响着涂膜的硬度、光泽等性能。丙烯酸单体分为软单体和硬单体，使用不同性能的单体加以组合，可以综合各自特点合成出符合性能要求的产品[2]。甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯属于硬单体，玻璃化温度高、硬度高、光泽性好、耐摩擦性能好，但弹性差；而丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯属于软单体，弹性好、耐热性好。但光泽、耐沾污性和耐擦洗性能差。由于高光柳编面漆要求性价比高，因此通常选择苯丙乳液，但是市场上的苯丙乳液的质量良莠不齐以及特点不同，因此还需大量的试验进行挑选，将不同苯丙乳液按同一配方试验，100 μm制膜后，再用光泽仪测量数据。表2为测量结果。
可以看出，苯丙乳液D的光泽高，而且其玻璃化温度高，由于柳编制品在喷漆实干后，装箱送货，如果玻璃化温度过低，会导致粘连，影响使用。因此，苯丙乳液D适合做柳编高光面漆。
2.3 颜料的选择
物体的光泽度是指物质对投射来的光线的反射能力，其能力越强光泽度越大，虽然颜料只是乳胶涂料中的一个组成部分，颜料本身也并无光泽，涂膜才具有光泽，但颜料的特征却能影响涂膜的光泽。在乳胶涂料中二氧化钛主要起不透明度和白度的作用，它不仅使涂层具有一定的遮盖力、强度，还能防止紫外线透过破坏基料的组成，从而提高涂层耐老化性、耐候性。其粒径和分散性是影响涂膜光泽的主要因素。如果二氧化钛的粒径很细并能够均匀分散到基漆中，涂膜表面光滑平整，光泽就高；反之，涂膜粗糙，光泽低，色调暗淡。钛白粉的分散性好坏决定着颜料颗粒能否均匀
分散到基漆中，直接影响钛白粉的消色力、遮盖力、吸油量等指标，能否充分体现它的各种光学效果和颜料性能，终影响涂膜的光泽和耐候性。影响二氧化钛分散性的因素主要有：粒径大小、比表面积、表面自由能、表面电荷、pH值、极性、表面吸附状态等表面性质，也和润湿分散剂有关。涂料生产厂家一般只能测定钛白粉的吸油量、白度等几项性能，并不能由此分析出其质量的好坏，表3为一定的基础配方下测试出的结果。
2.4 润湿分散剂的选择
乳胶涂料用分散剂分为4大类：磷酸盐类分散剂、多元酸均聚物分散剂、多元酸共聚物分散剂和其他类分散剂。磷酸盐类分散剂其作用的机理是通过氢键和化学吸附，起静电斥力稳定作用。其优点是用量低，约0.1%(质量分数)左右，对无机颜料和填料分散效果好。但也存在不足之处：一是随着pH值和温度的升高，多聚磷酸盐容易水解，造成长期贮存稳定性不良；二是多聚磷酸盐在丙二醇等二醇类溶剂中不完全溶解，会影响有光乳胶涂料的光泽[3]。多元酸共聚物表现出不同的亲水性和耐水性。表4为不同类型的分散剂对涂膜光泽影响的测试结果。
快易为多元酸均聚物，731A为多元酸共聚物，E80为铵盐分散剂，根据表4试验结果，配方中采用E80。分散剂和润湿剂并用，它们具有极佳的分散性和润湿性，但必须与其他助剂有很好的协同作用。这样就不会给涂膜的光泽和丰满度带来不利影响。好的润湿分散体系可以很容易地将颜料分散成极小的颗粒，这有利于变形后的胶粒对它的润湿和包裹，从而形成更致密、光滑、高光而丰满的涂膜。但也应注意加入量是否恰当。加入量过大，导致黏度上升、失光，有胶凝的趋势，降低涂料的附着力及耐水性，并且气泡会增加；加入量太少，则会造成涂料返粗、发胀。
2.5 消泡剂的选择
传统水性涂料消泡剂品种很多，一般分为3大类：矿物油类消泡剂、聚硅氧烷类消泡剂和其他类消泡剂。本试验采用F111(矿物油类消泡剂)和JD-7120(二氧化硅衍生物类消泡剂)2种类型的消泡剂制漆，试验结果如表5。
矿物油类消泡剂成本较低、消泡能力较弱，使用比较普遍，主要由约85%的载体油和l5%的憎水颗粒所组成，憎水颗粒一般用憎水的气相二氧化硅，还有硬脂酸金属盐和脂肪酸衍生物组成，新的憎水颗粒还采用聚脲化合物，这类消泡剂易出现涂膜发黑现象，可用于光泽不高的面漆、腻子、底漆等，主要用于平光和半光乳胶涂料中。聚硅氧烷类消泡剂主要为强憎水有机硅的乳液如聚二甲基硅氧烷和聚醚改性聚二甲基硅氧烷所组成，表面张力低，消泡和抑泡能力强，不影响光泽，因此，在高光泽、透明面漆中应尽量采用这类消泡剂。但使用不当时，会造成涂膜缩孔和重涂性不良等缺陷。
2.6 成膜助剂的选择
由于乳胶涂料是由水相和聚合物相组成，成膜助剂在这两项的浓度主要取决于聚合物和溶剂的亲水亲油的平衡，而其溶解度参数决定成膜助剂的活性，活性决定其在两项中的分配方式，亲油的成膜助剂主要在聚合物中。反之，亲水的主要在水相中。理想的成膜助剂应具有下列特性：作为聚合物乳液的良溶剂，可降低乳液聚合物的低成膜温度；在水中溶解度小；具有一定的挥发性，成膜过程中能滞留在涂膜中发挥作用，成膜后全部挥发，不影响涂膜性能；不影响乳液的稳定性[4]。
常用于乳胶涂料中的成膜助剂多为醇酯类，由于现在国标中VOC定义的标准提高，常用的醇酯-12不符合VOC标准，现多采用对醇酯-12改性，提高其沸点。因此每个厂家的醇酯类成膜助剂对不同乳液的成膜性不一，还需要从中进行挑选。不同成膜助剂对涂膜光泽的影响测试结果见表6。
由于HY-1800的溶剂作用，吸附到聚合物粒子上，使聚合物粒子得到软化，从而使粒子容易变形，在较小的作用力下可紧密靠拢，同时其适宜地挥发速度，可以保证涂膜更加紧密、连续，形成平滑、均匀的涂膜，从而使涂膜的耐擦洗性、展色性、光泽度等性能大大提高。
2.7 增稠剂的选择
增稠剂可提高涂料的黏度和流平性，也影响着涂膜的光泽。对于乳胶涂料来说，作为主要成膜物的高聚物被乳化剂包裹在乳胶粒子中而分散在水介质中，高分子链对体系的黏度没有贡献，其体系的表观黏度近似于分散介质的黏度，必须使用增稠剂来提高水相的黏度，以改善施工性能，但使用增稠剂会影响乳胶涂料的其他性能。增稠剂的类型不同，对乳胶涂料的性能影响也不同。常用的增稠剂有羟乙基纤维素、碱溶胀型增稠剂、缔合型增稠剂。试验中采用羟乙基纤维素(250HBR)、碱溶胀型增稠剂(ASE-60)、缔合型增稠剂(2025)分别增稠相同的漆浆，制膜后所测结果如表7。
由表7数据可以看出，250HBR对涂膜光泽影响大，因此配方中不采用其增稠，2025的影响小，但是，单独采用2025增稠时，会导致分层浮水，严重的甚至硬沉淀，影响乳胶涂料的使用。因此采用ASE-60和2025搭配使用，不仅保证高光柳编面漆的光泽影响下，还能保证乳胶涂料的贮存稳定性。纤维素在颜料和乳液颗粒之间形成一个交联的网状结构或独立的区域，使其相互分离。导致涂膜内疏水和亲水区域的形成，同时导致乳液和乳液、乳液和颜料颗粒之间形成一定距离，从而控制絮凝问题的出现，形成涂料结构，具有高屈服值，但流动性差、低光泽、不透明。
缔合型增稠剂的流平性较好，可以保证乳胶涂料在成膜阶段大分子充分伸展，并相互作用，这样就容易得到高光泽的表面。所以，在有光乳胶涂料中，应尽量使用缔合型增稠剂来改善乳胶涂料的流变性。
3 结语
随着出口贸易的不断增加，草柳竹藤编工艺品的销量大增，随之，柳编漆的用量逐步加大，产品性能的要求也随之提高。通过控制PVC，挑选优质乳液、颜料，配合铵盐分散剂、有机硅改性消泡剂、环保型成膜助剂，并采用碱溶胀型增稠剂及聚氨酯增稠剂调整乳胶涂料的黏度，保证高光柳编面漆具有高光泽、低成本及长期贮存稳定性。
