摘要

以水性乳液、消光粉和其他助劑為原料，通過配方優(yōu)化設(shè)計(jì)，制備了一種高透明度的水性啞光清面漆。探討了乳液、消光粉、分散劑、消泡劑的種類對最終研制的水性啞光(3分光)清面漆透明度的影響，采用目測和色差儀測試相結(jié)合的方法對涂膜透明度進(jìn)行了評價(jià)。

前言

一束平行光射到平面鏡上，反射光是平行的，這種反射叫做鏡面反射，而當(dāng)一束平行的入射光線射到粗糙的表面時(shí)，表面會把光線向著四面八方反射，所以入射光雖然互相平行，由于各點(diǎn)的法線方向不一致，造成反射光線向不同的方向無規(guī)則地反射，這種反射稱之為“漫反射”或“漫射”，鏡面反射(見圖1)由于其反射光的方向具有一致性，其光強(qiáng)度要明顯大于漫反射(見圖2)的光強(qiáng)度 [1] 。

光線射到物體表面上時(shí)，一部分會被物體吸收，一部分會發(fā)生反射和散射，還有部分會發(fā)生折射，物體表面光澤和物體表面的粗糙程度緊密相關(guān)，物體表面的粗糙度越小，則發(fā)生鏡面反射的幾率越高，光澤度也就越高；反之，如果物體表面凹凸不平，發(fā)生散射的光線增多，導(dǎo)致光澤度下降。當(dāng)涂膜里添加消光粉之后，由于消光粉自身折光系數(shù)與成膜物質(zhì)折光系數(shù)的差異，消光粉粒度致使涂膜表面平整度下降，加上不同廠家的消光粉本身的純度存在一定的差異，容易發(fā)生光散射；此外，消光粉添加之后沒有得到充分的分散，使干膜中殘留空氣，空氣與成膜物質(zhì)的折光系數(shù)相差過大導(dǎo)致光的散射，這些都最終導(dǎo)致了涂膜透明度的下降。

水性木器涂料按其光澤來分，可分為啞光、半啞光和亮光，目前在家具涂料市場應(yīng)用極為廣泛的是啞光清漆，因其光澤柔和、手感細(xì)膩備受廣大消費(fèi)者的青睞。但是，在實(shí)際配方設(shè)計(jì)中，水性啞光清面漆存在很多問題，諸如消光粉不容易分散、涂料的貯存穩(wěn)定性、最終涂膜的透明度等，特別是在黑胡桃木、黑棕木等深色底材上尤為明顯，其常伴有霧影、藍(lán)光、發(fā)白等弊病，制約了水性木器涂料的市場開拓信心。目前，對木器涂料的透明度評價(jià)很大程度上依賴涂料從業(yè)者的經(jīng)驗(yàn)積累，缺乏相應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)，這也在評價(jià)手段上增加了主觀性，使配方的進(jìn)一步優(yōu)化受主觀影響程度較大。通過制作黑色涂料封閉后的反射率不大于1%的平整底板并利用分光測色儀并以此底板L * 0、a*0、b*0 值，以此為基準(zhǔn)涂裝一定厚度的涂膜，經(jīng)干燥后再測其L * 1、a*1、b*1 值，由此計(jì)算色差ΔE * ，色差值越大則透明性越差。

本文對乳液、消光粉、分散劑、消泡劑以及流平劑的種類進(jìn)行了選擇，對水性啞光清面漆的透明度進(jìn)行了研究，建立了更為完善的透明度評價(jià)方法，并最終通過優(yōu)化配方，開發(fā)出一款透明度優(yōu)異、耐化學(xué)品性能突出的水性啞光清面漆。

1試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原料

乳液：HG-4809、HG-4829，Roshield 3188ER、Roshield 3311，AC-49；消光粉：OK-607、TS-100、TT-3300，SYLOID ED-3、SYLOIDC-807；分散劑、Orotan 731A，BYK 191，H100；消泡劑：Tego 902W、，BYK 093，VXW4973；其他助劑。

1.2 試驗(yàn)器材

高速分散機(jī)、濕膜涂布器（150 μm）、光澤度計(jì)、色差儀、空氣噴槍、涂-4黏度計(jì)、劃格器。

1.3 制備配方

1.3.1 啞漿的制備

分別以SYLOID ED-3、OK-607、TS-100、TT3300、SYLOID C-807作為消光材料，按表1所示的參考配方制備啞漿。

1.3.2 水性啞光清面漆的制備

分別以HG-4809、HG-4829、Roshield 3188ER、Ro-shield 3311、AC-49為成膜物質(zhì)，按表2所示的參考配方制備水性啞光清面漆。

1.4 分析與測試

1.4.1 水性啞光清面漆的透明度評價(jià)

取150 mm×100 mm×3 mm的玻璃板，用150 μm濕膜涂布器刮涂1道水性啞光清面漆，放置48 h后待用，觀察者在保持相同距離下目視比對經(jīng)刮涂不同啞光清面漆后的玻璃板對遠(yuǎn)景的清晰度；同時(shí)取貼有櫻桃木皮的底板，打磨后徹底吹灰，噴涂自產(chǎn)豐滿度較好的HD013D底漆2個“十”字，干燥2 h后，重涂HD013D底漆2個“十”字，待干燥3 h后第2次打磨，徹底吹灰后噴涂HD006＋5%PG094(黑色色漿)，噴涂量仍為2個“十”字，晾干房表干，表干后放入50 ℃烘房干燥24 h，取出后送木工房鋸切，獲得標(biāo)準(zhǔn)黑色底板，用色差儀測量的L * 0、a*0、b*0 為基準(zhǔn)，再將已經(jīng)制備好的水性啞光清面漆經(jīng)噴涂施工于黑色底板上用色差儀測試色差。

1.4.2  水性啞光清面漆的耐化學(xué)品性能測試

將1.4.1所制備好的水性啞光清面漆樣板進(jìn)行各項(xiàng)耐介質(zhì)性能測試，測試完成后觀察變色程度，同時(shí)在測試完成后觀察涂膜的恢復(fù)程度。

1.4.3  水性啞光清面漆的其他理化性能測試

水性啞光清面漆的其他理化性能測試按照GB/T23999—2009中規(guī)定的方法進(jìn)行測試。

2結(jié)果與討論

2.1 消光粉對采用不同乳液制備的水性啞光清面漆光澤的影響

分別以HG-4809、HG-4829、Roshield 3188ER、Ro-shield 3311、AC-49為成膜物質(zhì)，通過添加不同種類、質(zhì)量的消光粉，制備水性啞光清面漆，測試的光澤數(shù)據(jù)列于圖3～圖7。

試驗(yàn)結(jié)果表明：對于HG-4809而言，消光效率排序：ED-3＞OK-607＞3300≈SYLOID C807＞TS-100；對于HG-4829而言，消光效率排序：ED-3＞SYLOID C807＞3300＞OK-607＞TS-100；對于 Roshield 3188ER 而言，消光效率排序：SYLOID C-807≈ED-3＞3300＞OK-607＞TS-100；對于Roshield 3311而言，消光效率排序：OK-607＞ ED-3＞TS-100≈3300＞SYLOID C-807；對于AC-49而言，消光效率排序：ED-3＞OK-607＞SYLOIDC807≈3300＞TS-100。就總體而言，ED-3、OK-607對以上5種乳液的消光效率較為理想。

依據(jù)2.1中的消光數(shù)據(jù)，將水性啞光清面漆的光澤統(tǒng)一調(diào)節(jié)至3分光，同時(shí)在玻璃板和標(biāo)準(zhǔn)黑色底板上制備水性啞光清面漆，干燥48 h后測試透明度數(shù)據(jù)，結(jié)果列于表3、表4。

從以上試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在玻璃板上制備的水性啞光清面漆，在相同的乳液作為成膜物質(zhì)的前提下，相比其他的消光粉，選擇OK-607的透明度更佳，除HG-4829外，其余的4只乳液均表現(xiàn)出優(yōu)異的透明性，ED-3所制備的啞光清面涂膜的最終透明度在玻璃板上的表現(xiàn)僅次于OK-607；而當(dāng)水性啞光清面漆在黑色底板上經(jīng)過噴涂施工后，通過色差儀測試數(shù)據(jù)表明：OK-607所制備的水性啞光清面漆在黑色底板上罩面之后，對涂膜的色差影響均不大，尤其是當(dāng)采用HG-4809作為成膜物質(zhì)時(shí)，OK-607所制備出的水性啞光(3分光)清面漆的色差值僅為0.17，而ED-3所制備的涂膜則色差值明顯大于OK-607，其在黑色底板上噴涂施工后，肉眼可以明顯觀測到藍(lán)相，而C-807雖然在玻璃板上透明度表現(xiàn)一般，但在黑色底板施工后的色差卻優(yōu)于ED-3，可能的原因是OK-607是經(jīng)過了有機(jī)表面改性，在體系中具有更好的相容性和更小的吸油量(220 g/100 m)，在涂膜干燥成膜過程中不容易析出。故，HG-4809和OK-607為制備水性啞光清面漆較為合適的搭配。

2.2 分散劑對水性啞光清面漆透明度的影響

以HG-4809為成膜物質(zhì)，以O(shè)K-607為消光粉，采用不同的分散劑制備了水性啞光清面漆，同時(shí)對涂膜在玻璃板和黑色底板上的透明度進(jìn)行了對比測試，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，快易分散劑是較為合適的分散劑�？赡艿脑�因是快易分散劑的主要成分是聚丙烯酸鈉鹽，可以很好地潤濕消光粉的表面，消除消光粉表面的微泡，使消光粉更好地被包裹在乳膠粒中，實(shí)現(xiàn)涂膜相對更加均勻，在涂膜內(nèi)部不容易發(fā)生光的散射，從而實(shí)現(xiàn)透明度較好且在黑色底板上色差較小。

2.3 消泡劑對水性啞光清面漆透明度的影響

以HG-4809為成膜物質(zhì)，以O(shè)K-607為消光粉，采用不同的消泡劑制備了水性啞光清面漆，同時(shí)對涂膜在玻璃板和黑色底板上的透明度進(jìn)行了對比測試，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，合適的消泡劑可選用Tego 810，原因可能是相比其他消泡劑而言，Tego810具有更為顯著的消泡能力，尤其是消除界面微泡，在涂膜內(nèi)部的折光系數(shù)趨于一致而表現(xiàn)出色差明顯更小的優(yōu)勢；而VXW4973作為消泡劑時(shí)涂膜的色差值最大，可能的原因是其在體系中的相容性不是很好，造成最終的涂膜存在霧影而影響了透明性。

2.4 水性啞光清面漆的綜合性能

將經(jīng)過上述配方設(shè)計(jì)優(yōu)化后的水性啞光清面漆，按照GB/T 23999—2009的測試項(xiàng)目測試性能，結(jié)果如表7所示。

表7中的結(jié)果表明，該款水性啞光清面漆各項(xiàng)指標(biāo)均滿足國標(biāo)，適合工廠用于水性化涂裝施工。

3 結(jié) 語

采用不同的消光粉和水性乳液搭配，同時(shí)討論了助劑種類對水性啞光清面漆透明度的影響，并最終制備了透明度優(yōu)異的水性啞光清面漆。

(1)通過消光粉和乳液的搭配試驗(yàn)所繪制的消光曲線可知，ED-3、OK-607對所選用的5支乳液都具有良好的消光效果。

(2)OK-607由于經(jīng)過了有機(jī)表面改性，具有更好的相容性和更低的吸油量，從而能夠制備出透明度優(yōu)異的水性啞光清面漆。

(3)快意分散劑和Tego 810分別是制備水性啞光清面漆較為合適的分散劑和消泡劑。

(4)通過配方設(shè)計(jì)優(yōu)化后的水性啞光清面漆，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國標(biāo)，透明度優(yōu)異，適合工廠用于水性化涂裝施工。

文章來源：標(biāo)格達(dá)儀器

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