水性木器漆消泡性能的研究

任环 由继业 王军 张祖文
（大连振邦氟涂料股份有限公司）

1引言
    自2000年开始，水性木器漆如雨后春笋般在国内兴起，生产厂家从1997年的二三家到2002年的上百家，品牌更是不胜枚举。虽然水性木器漆有其得天独厚的环保优势，但是它的缺陷也随之暴露出来，其性能与溶剂型木器漆相比还有一定差距。这主要是由水性体系自身特点决定的，也与水性木器漆的生产技术还不成熟有关。现阶段水性木器漆用水性树脂较少。性能也参差不齐.性能较好的价格又较高:其次水性木器漆对助剂的要求严格.加之可选择的助剂也不多。基于以上一些原因，造成水性木器漆的性能还无法满足人们的要求.硬度、丰满度、耐磨性等方而均比溶剂型木器漆差。而且水性木器漆比溶剂型木器漆更容易起泡，泡沫也更难消除，这也是水性木器漆在制造和施工过程中的一个难点。本文对影响水性木器漆消泡性能的因素做了分析和探讨.对如何选择和使用消泡剂提出了一点意见和看法.

2市售水性木器漆起泡性比较
    市售水性木器漆起泡性比较如表1所列。

    起泡性:分别于试管中加入2 ml样漆和2 ml水.振荡30s后观察试管中泡沫高度及泡沫消失的时间.1级，泡沫高度超过4 cm.30 min后泡沫不能完全消失:2级.泡沫高度超过3 cm. 20 min后泡沫不能完能完全消失:4级.泡沫高度不超过4 cm. 10 min后泡沫完全消失:5级，泡沫高度不超过1 cm.5 min后泡沫完全消失。
通过对市售水性木器漆起泡性的试验和实际刷涂，发现目前水性木器漆的消泡性能不佳，甚至有的已经影响到漆膜质量.甚至出现了鱼眼、针孔等漆膜病态。

3泡沫的产生和稳定
    泡沫的产生与表面张力有关，表面张力较小的体系容易产生泡沫.因为增大表面积所需的功较小。泡沫的稳定与表面流动效应有关，也就是与表面张力差有关。纯净液体不会产生表面张力差（恒温下)。所以即使表而张力较小.虽较易产生泡沫，然而泡沫不会稳定。泡沫产生后，很快就消失了。水性木器漆含有大量的表面活性剂(乳化剂、润湿剂、分散剂等)，泡沫产生后，由于泡沫液膜的扩张和下流使表面活性剂浓度减小，表面张力上升，形成了表面张力差，使临近的表面活性剂移向液膜，在移动中夹带了缔合着的水分子，使泡沫液膜不至因扩张和下流而变薄以至破裂，这样就稳定了泡沫。而且有些表面活性剂在泡沫液膜上的取向和排列中会相互缔合，使表面拉伸粘度增大，从而抑制了液膜的下流，也使泡沫稳定。

4水性木器漆用消泡剂的类型
    消泡剂按其组成成分主要分为低级醇类、矿物油类、有机硅化合物类有机聚硅氧烷、有机聚硅氧烷/无机硅复合)及超支化聚合物类。水性木器漆常用的消泡剂主要是矿物油类和有机硅化合物两大类。矿物油类消泡剂的成本较低、消泡能力较弱，主要由载体油和憎水颗粒组成，憎水颗粒一般用憎水的气相二氧化硅，易出现漆膜发乌现象.可用于光泽不高的腻子、底漆:有机硅树脂类是现在水性木器漆主要选用的消泡剂，主要为强憎水有机硅乳液，如二甲基硅氧烷和聚醚改性二甲基硅氧烷组成，且对光泽和透明性没有什么影响。在透明、高光泽而漆中应尽量采用这类消泡剂。

5消泡剂的消泡机理
    消泡剂是指对己形成的泡沫即静态泡的消除作用。当消泡剂进入泡沫的表面时，使泡沫的表而张力急剧变化。它在气/液界面间扩散.使泡膜壁迅速变薄，后导致破灭。不溶的消泡剂在重新进入另一个泡沫的表面，重复上述过程。这个过程将会连续不断进行下去，直到消除所有的泡沫。


6影响水性木器漆消泡性能的因素
6.1水性树脂自身乳化剂的影响
    水性乳液聚合物在聚合时使用了表面活性剂—乳化剂，而乳化剂的使用是产生泡沫的一个重要因素。乳液聚合使用的乳化剂的性质和类型各不相同，这就使有些消泡剂在同一类型水性树脂中表现出不同消泡性能。所以一个新的水性树脂是不能凭经验来认定某一牌号的消泡剂是否有效.
6.2润湿剂、分散剂等表面活性剂的影响
    由于水的表面张力较高，水性木器漆在制备过程中要加入一定量的润湿剂、分散剂等表面活性剂.而表面活性剂本身就有稳定泡沫、增加起泡性的性质。这就使消泡变得更难，所以选择低起泡性和稳泡性的润湿剂、分散剂就尤为重要。在选择这类表面活性剂的时候应注意它的动静态表面张力差及其分子结构，动态表面张力低的表面活性剂移动速度快，故较快达到平衡，夹带入较少的缔合水.故对泡沫的稳定效果差，具有低泡效果。有支化结构的表面活性剂有较小的相互缔合倾向.减少了对泡沫的稳定。这一类的表面活性剂如:H-140  (Cognis). S-104系列（AIR PRODUCTS).Wet500 (Tego)等.还值得注意的一点是表面活性剂的加入量一定要适中.过多的表面活性剂会形成胶束，使加入的消泡剂有一部分进入其中，从而降低了消泡效果。
6.3粘度和pH的影响
    涂料的粘度直接影响到泡沫的产生和消除，当涂料的粘度较高时.小气泡分布在它内部.浮力不能将其推向表面.它会长期悬浮其中不破灭，导致泡沫不易消除:从经验上来看，体系pH越高.越容易增加起泡性。