水性丙烯酸樹脂可用于工業(yè)木器涂料

創(chuàng)新的水性丙烯酸樹脂可用于工業(yè)木器涂料工業(yè)木器涂料覆蓋多個(gè)市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，包括家具、廚房櫥柜、建材和裝飾涂料。這些市場(chǎng)對(duì)于產(chǎn)品的要求在很大程度上取決于應(yīng)用領(lǐng)域。對(duì)戶外涂料注重高耐久性和防潮性，而室內(nèi)涂料則主要強(qiáng)調(diào)耐化學(xué)品性和耐磨性。最大的室內(nèi)木器涂料市場(chǎng)之一是家具行業(yè)。這一市場(chǎng)使用的幾種樹脂技術(shù)包括溶劑型(SB)、水性(WB)、紫外光固化聚氨酯分散體(UVPUDs)和自交聯(lián)丙烯酸樹脂。在決定使用哪種技術(shù)時(shí)，主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：加工工藝、性能、外觀、VOC以及成本。北美木器涂料市場(chǎng)以溶劑型技術(shù)占主導(dǎo)地位，包括硝基漆(NC)和氨基酸固化涂料。這些涂料有很多優(yōu)勢(shì)，包括快速的干燥時(shí)間、高光澤，同時(shí)還可以增強(qiáng)木器的外觀。它們也非常經(jīng)濟(jì)，容易通過噴涂、輥涂、淋涂和浸涂。然而，使用這些材料也有一項(xiàng)重大缺點(diǎn)，即VOC和有害空氣污染物(HAP)髙，且混合使用時(shí)間短。由于對(duì)低VOC含量和甲醛排放的法規(guī)日益嚴(yán)格，因而也愈發(fā)需求環(huán)保型涂料1。因此促進(jìn)了行業(yè)向水性技術(shù)，包括紫外光固化聚氨酯分散體(UVPUDs)和自交聯(lián)丙烯酸等技術(shù)的轉(zhuǎn)變。由于排放量極低，UVPUDs作為溶劑型樹脂的替代品越來越被認(rèn)可。它們具有髙性能，并把工藝問題減至最少。因?yàn)閁VPUDs屬于髙分子量聚合物，與100%固體份體系相比，其固化網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)密度較低，限制了固化后的收縮，因而與大多數(shù)基材間的附著力極佳。由于具有包含氫鍵的聚氨酯和尿素的硬鏈段，加之來自多元醇為基礎(chǔ)的軟段，因而具有出色的機(jī)械性能。水性紫外光固化(WBUV)應(yīng)用上存在的一些挑戰(zhàn)與工藝有關(guān)。固化前完全脫水至關(guān)重要，濕度等考慮因素也應(yīng)加以考慮，以便最大程度地減少由于干燥不徹底而產(chǎn)生的次品。此外，這種技術(shù)的成本要髙于溶劑型技術(shù)。201B91I樹脂技術(shù)比較性能5*水性自201B91I樹脂技術(shù)比較性能5*水性自交聯(lián)丙晞蘇彳對(duì)脂匚樹脂成本美觀—水性紫外光固化—溶劑型團(tuán)2|粒子形態(tài)表1I水性丙烯酸乳液產(chǎn)品名稱種類MFfTroAGO1單相，自交聯(lián)丙烯酸45AC-D2多相，自交聯(lián)丙烯靈45多相’自交聯(lián)丙烯酸22(AC-3630)多相］自交聯(lián)’旣表血活性劑丙烯酸25水性樹脂技術(shù)中同樣包括自交聯(lián)丙烯酸分散體?？偟膩碚f，它們具有良好的耐久性，并且由于聚合物粒子的相分離形態(tài)，因而能配制成低成膜助劑含量的高性能涂料。依據(jù)所應(yīng)用的聚合方法的不同，可獲得多種類型的形態(tài)，這也會(huì)對(duì)成膜特性產(chǎn)生影響，如抗粘連性(圖2)。這些材料也可以與水性UV樹脂混合，從而在保持良好性能的同時(shí)獲得更經(jīng)濟(jì)的配方。需要注意的領(lǐng)域包括聚合物粒子膠體穩(wěn)定所需的表面活性劑的存在。這類組分會(huì)遷移到膜表面，使膜產(chǎn)生水敏感性，也可能在配方中引起泡沫問題。在外觀方面，并沒有特別強(qiáng)調(diào)丙烯酸可以提高木質(zhì)基材的外觀，通常缺乏透明度。雖然與溶劑型硝基漆漆相比，水性丙烯酸的固含量較高，但通常不會(huì)產(chǎn)生光滑手感。本將介紹了一種新型自交聯(lián)丙烯酸，AlberdingkAC3630，并考察了其在KCMA和家具涂料應(yīng)用上的性能，并與傳統(tǒng)自交聯(lián)丙烯酸和溶劑型面漆，尤其是商用清漆進(jìn)行相比較。AC3630的特性包括出色的透明度、良好的木質(zhì)感、耐污染性強(qiáng)、干燥時(shí)間短、不易起毛刺、在多孔基材上成膜出色。另外，與傳統(tǒng)乳液相比，本產(chǎn)品的表面活性劑含量較低，因而低泡且防水性好。實(shí)驗(yàn)表1總結(jié)了納入本次研究范圍的丙烯酸乳液性能。評(píng)估了MFFT范圍約在20-45°C的單相和多相產(chǎn)品。這些樹脂專為工業(yè)木器應(yīng)用配制，依據(jù)的是廚房用具制造商協(xié)會(huì)(KCMA)2以及各家具制造商對(duì)VOC低于200g/L的指標(biāo)要求。所有配方固含量均調(diào)整到同一水平，并包括各種標(biāo)準(zhǔn)助劑，消泡劑、蠟、流平劑和流變改性劑。本項(xiàng)研究還對(duì)一種商用加工清漆進(jìn)行了評(píng)估。不計(jì)溶劑，VOC總含量為550g/L。涂布木板按以下四個(gè)步驟準(zhǔn)備：在櫻桃木面板上噴涂厚度約4-5mil的濕膜；風(fēng)干15分鐘;在50°C下強(qiáng)制干燥15分鐘，然后冷卻15分鐘；用320硬脂酸鹽和超細(xì)磨砂海綿打磨面板，并對(duì)第二道涂層重復(fù)這一過程。選擇KCMA和家具測(cè)試方法耐化學(xué)品性/耐污染性：用足夠的化學(xué)品和污漬在測(cè)試面板上形成0.25至0.5英寸直徑的污點(diǎn)，蓋上表面皿。等待16至20小時(shí)。去除化學(xué)品和污漬，并用水清洗面板表面。對(duì)每個(gè)化學(xué)品和污漬測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行評(píng)定，0代表漆膜表面完全毀損，5代表漆膜表面未受影響。所使用的化學(xué)品包括醋、檸檬汁、橙汁、葡萄汁、西紅柿醬、咖啡、橄欖油、1%的洗滌劑溶液、芥末和水。耐洗滌劑及耐水性(水浸漬性)：準(zhǔn)備0.5%的洗滌劑溶液并浸入一塊#8纖維素海綿。將一塊帶涂層的面板在海綿上放置24小時(shí)，觀察漆膜表面的變化。未起泡、泛白或明顯變色為合格標(biāo)準(zhǔn)。刮擦附著力：從每個(gè)測(cè)試面板上切下4x7英寸的小塊試樣。采用畢克加德納刮擦附著力試驗(yàn)儀進(jìn)行附著力測(cè)試，重量5000克，使用循環(huán)劃針。按0到5評(píng)級(jí)，0代表漆膜表面被完全毀損，5代表漆膜表面未受影響。球壓痕實(shí)驗(yàn)：從每個(gè)測(cè)試面板上切下4x7英寸的小塊試樣。采用畢克加德納刮擦附著力試驗(yàn)儀進(jìn)行漆膜球壓痕實(shí)驗(yàn)，重量300克，使用#5785小筆。等待1小時(shí)后進(jìn)行評(píng)估。評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分為合格、不合格。24英寸外肉眼可見壓痕即為不合格。耐沸水性：用10毫升沸水對(duì)面板進(jìn)行測(cè)試。將一只盛滿開水的陶瓷咖啡杯置于其上。等待1小時(shí)。移走杯子，并用紙巾擦拭面板。等待24小時(shí)。評(píng)估其泛白情況。Scotch-Brite耐劃傷性：從Form3B-HLeneta卡紙上取樣(3mil)。風(fēng)干10分鐘，然后在50°C下強(qiáng)制干燥10分鐘。等待14天后進(jìn)行測(cè)試。記錄涂層光澤度(60°)。從綠色思高百潔布取下一個(gè)2英寸見方的小塊。將200克重量置于上。在涂層表面來回滑動(dòng)百潔布10個(gè)來回。移開百潔布，并記錄光澤度。記錄下光澤度受損情況(%)?？颇岣駭[桿硬度(KoQnig)：從玻璃面板上取樣(150微米)。風(fēng)干了10分鐘，然后在50°C下強(qiáng)制干燥10分鐘。7天后對(duì)科尼格硬度進(jìn)行評(píng)估。測(cè)試結(jié)果探討

如前所述，工業(yè)木器應(yīng)用中溶劑型涂料的主要選擇之一是清漆。清漆混合了油性醇酸樹脂、尿素甲醛和三聚氰胺。由于它們采用了對(duì)甲苯磺酸等強(qiáng)酸催化劑，因而混合使用時(shí)間僅為24至48小時(shí)。清漆在工業(yè)木器應(yīng)用上顯示出很好的性能，然而，它們的VOC含量很髙，而且甲醛被列為致癌物質(zhì)。將傳統(tǒng)清漆與水性自交聯(lián)丙烯酸乳液進(jìn)行了對(duì)比。噴涂了傳統(tǒng)清漆的面板透明性出色、干燥時(shí)間短，并具有良好的木質(zhì)感和表面潤(rùn)濕。在丙烯酸樹脂中，只有AC630具有類似的透明性、良好的木質(zhì)感，并能在基材上保持良好的牢固度和觀感。事實(shí)上AC3630在罐內(nèi)的透明度遠(yuǎn)優(yōu)于其它丙烯酸，純?nèi)橐旱臐岫容^低就是有力證明（圖3）。S3I丙烯酸乳液的濁度（NTLT）4C&35030&315髓?20(}15&10&50AC-01"?用散射法測(cè)定曲度單位315髓?20(}15&10&50AC-01"?用散射法測(cè)定曲度單位AC-02AC-03AC-04同時(shí)也觀察到，與其它丙烯酸相比，在木器表面起毛刺最少。所有的涂料都顯示耐指甲劃傷的特性良好。另外，還采用柯尼格測(cè)試儀對(duì)七天后的表面硬度進(jìn)行了測(cè)量。所有的丙烯酸都要比清漆柔軟得多（〈100s）,AC3630則是其中最堅(jiān)硬的（圖4）。盡管存在這種差異，涂覆了丙烯酸的部件仍能滿足工業(yè)環(huán)境中的抗粘連性要求。圖斗I科尼棉硬度以秒対單位1601^0120ooooO086^2ooooO086^2E5I耐化學(xué)品性耐化學(xué)品性■CV■AC-04 ■AC-03 ■AC-02iAC-QI根據(jù)KCMA標(biāo)準(zhǔn)(圖5)進(jìn)行了耐化學(xué)品性測(cè)試。除AC-03之外的所有涂料均具有良好的性能，AC-03對(duì)葡萄汁、咖啡和乙醇(50%)的耐受性不佳。另外還進(jìn)行了邊緣浸泡測(cè)試，除AC-01外的所有涂料均以良好的結(jié)果通過了測(cè)試。這個(gè)測(cè)試模擬將洗滌劑浸泡的洗碗布鋪在一個(gè)垂直的櫥柜門上。選擇丙烯酸時(shí)，應(yīng)考慮到表面活性劑會(huì)使漆膜表面具有水敏感性。因此，使用低表面活性劑含量的材料是極為有利的。I耐劃傷性45403S30252015WAC-01 AC-02 AC-03 AC-04 CV此外，還進(jìn)行了幾項(xiàng)測(cè)試來評(píng)估在家具涂裝中的性能。對(duì)這個(gè)市場(chǎng)提出了各種要求，并根據(jù)商業(yè)應(yīng)用與住宅應(yīng)用進(jìn)行了細(xì)分。圖6給出了涂層的耐劃傷性數(shù)據(jù)，對(duì)摩擦前后的光澤度進(jìn)行了記錄，并計(jì)算出了光澤損失百分比。數(shù)值越低，性能就越高。清漆光澤度損失率為25%，MFFT較低的丙烯酸的表現(xiàn)與之相類似。將聚氨酯分散體與丙烯酸混合可以進(jìn)一步提高耐磨損性。對(duì)刮擦附著力也進(jìn)行了測(cè)試，所有丙烯酸樹脂的測(cè)試結(jié)果均優(yōu)于清漆，清漆部分出現(xiàn)分層和泛白現(xiàn)象。耐沸水性測(cè)試結(jié)果如圖7所示。清漆表現(xiàn)一般，而其它丙烯酸涂料則顯示出優(yōu)越得多的性能?？偨Y(jié)在工業(yè)木器涂料應(yīng)用中，水性自交