双组分水性木器涂料发展现状及存在问题

导读:
随着经济物质生活水平的提高,人们的健康环保意识逐渐增强。传统溶剂型木器漆虽然具有良好的丰满度、耐磨性、耐化学溶剂等优异性能,但其生产、施工中挥发的大量有机化合物VOC,对人体健康、生态环境带来严重的危害。

国家环保法规日趋严格,溶剂型木器漆市场生存空间愈来愈受限制,推动木器漆涂料“油改水”已成行业的共识。单组份水性木器漆以丙烯酸乳液为成膜物,具有施工便捷、干燥速度快耐候性好和价格相对便宜等优点,在水性木器涂料中发展最为迅猛。但是单组分水性木器涂料存在丰满度差、抗划伤、耐化学品等致命缺陷,无法满足于家具市场涂装要求,很难撼动溶剂型木器涂料的市场地位。涂膜物化性能与传统溶剂型双组分木器涂料相媲美的双组分水性木器涂料很快再次吸引了人们的目光,期望推动双组分水性木器涂料的发展,可以及时有效地弥补单组分水性木器涂料性能上的不足。共同推进水性木器涂料发展步伐,加快木器漆涂料“油改水”进程。

1 双组分水性木器涂料发展现状

单组分水性漆固化过程全靠水分自然挥发成膜,而双组分水性木器漆生产配方中添加交联剂加快漆膜的固化速度。目前双组分水性木器涂料常用氮丙啶、有机硅偶联剂、水性环氧树脂、水分散型异氰酸酯共4 大类型,下面分别介绍4 大类型双组分水性木器涂料的优缺点。

1.1 氮丙啶为交联型

氮丙啶常温下就可以快速与羧基发生交联反应,并在与水的反应过程中被消耗掉,是水性木器涂料施工过程中常用到的室温固化交联剂。将氮丙啶交联剂添入到水性聚氨酯等含羧基的水性木器涂料中,可有效提升水性木器涂膜的耐水性、耐化学溶剂、抗刮伤等综合性能,从而提高水性木器涂料的品质,扩大其应用范围。同样的,在丙烯酸乳液型木器涂料中添加2%左右的氮丙啶交联剂,也可以在一定的程度上改善其涂膜的物化性能。但氮丙啶毕竟不是很环保,其刺激性气味大、毒性高的自身缺陷,不符合当代健康、环保理念的需求,所以在环保水性木器涂料领域运用并不普及。

1.2 硅氧烷交联型

硅氧烷交联剂在双组分水性木器涂料中用量并不多,一般为涂料中树脂用量的2%左右足以。这种交联剂一般运用于水性聚氨酯体系类水性涂料,它在水性丙烯酸体系作用并不明显,所以只能选用其他交联剂代替。硅氧烷交联剂与水溶解速度慢,为了不影响施工效率,在调漆过程中一般会将硅氧烷交联剂用亲水性溶剂稀释,然后借助高速分散设备溶解到双组分水性木器涂料中。水性氨基羧酸基丙烯酸树脂体系的水性涂料在添加硅氧烷交联剂反应后,其固化后的漆膜具有硬度好、光泽高、干燥速度快等优异性能,完全可以与水性双组分聚氨酯涂料相媲美。硅氧烷交联剂是一项新开发的交联剂材料,目前在涂料市场上还没有广泛推广和运用。

1.3 环氧基交联型

环氧基可以在室温环境下和树脂中的羧基发生交联反应,通过交联反应的方式从而提高双组分水性木器涂料的物化性能。环氧基交联剂施工操作简便高效,配比过程中与主剂可快速搅拌均匀。同时,该类交联剂反应活性高,不含有机溶剂,无刺激型味道,不仅能加速双组分水性木器涂料固化成膜速度,同时满足水性涂料的各项环保性能,是当前涂料市场最受欢迎的一款交联剂。环氧基交联剂相比于多异氰酸酯、硅氧烷最大优势是能够快速均匀溶于水中,用量不多,有效地解决了双组分水性木器涂料施工操作性问题,是当前国内最受关注的一类,发展比较迅速。

1.4 多异氰酸酯交联型

多异氰酸酯是当前双组分水性木器涂料市场中综合性能最好的交联剂,常温就可以与树脂的羟基发生聚氨酯反应,最终生成氨基甲酸酯[3]。多异氰酸酯交联过程以水性多元醇组分为主剂、多异氰酸酯为固化剂,交联施工手法与溶剂型聚氨酯木器涂料手法比较相近,两者涂料固化后的涂膜性能基本相同。亲水改性的HDI 型异氰酸酯具有良好的耐黄变性能,粘度适中,是目前市场上主要的多异氰酸酯交联剂。但多异氰酸酯交联剂使用不当容易发生副反应,使用中容易与羟基、水发生反应产生二氧化碳气体,造成双组分水性木器施工时漆膜产生气泡,影响最终板面效果。同时,多异氰酸酯交联剂国内并不具备生产技术,所以成本上比较昂贵,很多家具厂难以接受。

2 双组分水性木器涂料发展过程中若干问题的探讨

2.1 使用活化期问题

过去我们使用溶剂型木器漆施工中,普遍以料液的粘度变化作为涂料活化期的判定依据,当漆料粘度增稠到无法正常施工视为已过活化期。水性木器涂料研发人员在衡量双组分水性木器涂料活化期时,习惯性用溶剂木器漆粘度变化思维去考量水性涂料的活化期,其实这是完全不对的。事实上,并不是所有的双组分水性木器涂料调漆后放置一段时间粘度都会有明显变化,但料液放置时间长短肯定影响了双组分水性木器涂料涂膜的物化性能,如漆膜的硬度、光泽等的波动。可惜目前大多数的水性木器涂料研究人员把大多数目光依然放在观察配漆后涂料的粘度变化上,涂料在混合放置一段时间后涂膜的物化性能变化常常被忽视[4]。双组分水性木器涂料要想要在家具生产中得到较好应用,就必须保证漆料在施工过程中物化性能有稳定的品质保障。

2.2 产品性价比问题

目前,双组分水性木器涂料的市场销售价格在(60~100)元/kg 之间,不仅比传统溶剂木器涂料高出3~5 倍的价钱,也比技术比较成熟的单组份水性木器涂料高1.5~3 倍,很多消费者难以接受这样的定价。虽然大家都知道水性木器涂料环保、健康,但谁都不情愿为高昂的双组分水性木器涂料买单,极大地限制了双组分水性木器涂料市场的推广。单组份水性木器涂料技术比较成熟,在价格方面与溶剂型木器涂料比较近,却远远达不到溶剂涂料的性能,环保意识的提高并没有体现在消费者的行动中。双组分水性木器涂料目前在国内虽有报道,但真正具备生产能力的企业少之又少,特别双组分水性木器涂料搭配的交联剂,还在依赖于国外进口,所以成本上比较昂贵。。不过随着国家“环保风暴”的不断开展,水性木器涂料与溶剂木器涂料成本在不断地缩小,特别是在环保部颁布了“环保领跑者”的产业政策后,政府大量补贴水性木器涂料行业,成为水性木器涂料加速发展的新动力。

3 结语

与单组分水性木器涂料不同的是,双组分水性木器涂料在成膜过程产生化学交联反应,所以其涂膜物化性能远比单组分水性木器涂料更具有优势[6]。双组分水性木器涂料更能有效满足家具市场的需求,是短时间内快速取代溶剂型木器漆涂料最有潜力的产品。但双组分水性木器涂料的发展同样并非一帆风顺,其在施工操作、使用活化期、性价比的缺陷,在一定程度上影响了其推广和应用。随着科技的进步和技术水平的提高,涂料领域先后研发出施工操作简便的水性环氧树脂交联型双组分水性木器涂料,同时该涂料还具有良好的漆膜物化性能,双组分水性木器涂料的发展向前迈进了一大步。相信未来水性木器涂料在单组分水性木器涂料、双组分水性木器涂料双驱动的发展下,水性涂料互通有无共同进步,不久的将来能够全面取代溶剂型木器涂料。

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