水性丙烯酸木器漆的消泡

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0 引 言

       近年來，世界大多數(shù)國家對環(huán)保的立法和VOC的限制使水性木器漆成為家庭用漆發(fā)展的新方向。以水為分散介質(zhì)的水性木器漆有其特殊性，如分散介質(zhì)水的表面張力高、蒸發(fā)潛熱大、體系為熱力學(xué)亞穩(wěn)定型、成膜機理完全不同于溶劑型涂料等。因此，在制備水性木器漆時會遇到一些特殊問題，水性漆的消泡即為其中之一。

       本文考察了不同公司生產(chǎn)的二十多種消泡劑在丙烯酸乳液為基礎(chǔ)體系的水性木器漆中的消泡效果，同時考察了消泡劑對諸如縮孔、流掛、刷痕等施工性和流變性的影響。

1 實驗部分

1．1 乳液

       所用的乳液為乳白色不透明的丙烯酸乳液，其基本理化指標：固含量：42％ ；pH：8．2； ：59"C；MFT：55℃ 。

1．2 消泡劑

所用的消泡劑見表1和表2。

BYK公司的消泡劑

其他公司的消泡劑

       優(yōu)秀的消泡劑應(yīng)能保證水性木器漆在生產(chǎn)過程、使用過程和長期貯存后均有良好的消泡能力。對應(yīng)的消泡考察分3個階段進行：第一階段，在800 r／min或更高轉(zhuǎn)速下高速攪拌后，漆液的起泡和消泡性，這模擬生產(chǎn)過程的消泡；第二階段，水性木器漆涂漆過程的起泡和消泡，相應(yīng)于施工時的消泡；第三階段，漆液室溫貯存至少4個月后的消泡性，相應(yīng)于消泡劑的持久穩(wěn)定性。

在水性木漆器配方固定下，只改變消泡劑來觀察以上各階段的消泡效果(消泡劑的用量通常不超過0．1％)，并考察消泡劑用量增加1～2倍時是否產(chǎn)生縮孔現(xiàn)象。此外，還考察是否有刷痕以及垂直面涂漆時是否產(chǎn)生流掛等問題。

       消泡性分4個等級：① 無泡；② 有泡，但漆液放置后或仔細涂漆時能消除；③ 有少量泡；④ 泡多且難消。對縮孔、刷痕和流掛僅分有和無2個等級。

2．1 消泡效果

考察消泡劑的消泡效果見表3。

某些消泡劑的消泡效果

(1)BYK公司的消泡劑，是消泡能力強的有機硅型消泡劑，在高速攪拌時大多容易起泡，且泡沫難消。

(2)其他公司的消泡劑，其中某些礦物油型或礦物油改性的消泡劑比有機硅消泡劑的效果好，如CF107，攪拌時泡沫難消，但靜置后泡沫漸漸消失，用量得當(dāng)，涂漆時基本無泡；Cognis公司的SN一154、SA一3和8034L有較好的消泡效果；Dehydran 1293初期消泡效果不好，高速攪拌后泡多，涂漆時有少量泡，氣溫高時，消泡效果嚴重變差；Tego公司的901W 無論攪拌時還是涂漆時都不能滿意消泡。

       縮孔與消泡效果是一對矛盾。有些消泡劑無論在高速攪拌時還是在涂漆時，都可做到基本無泡甚至完全無泡，但往往難以避免出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象。

       消泡劑用量大時，縮孔大；用量小時，縮孔就小。有些縮孔在反復(fù)涂漆后會減輕，這表明漆液的潤濕性差，干燥后有時看不出來。但是在垂直面涂漆時，縮孔輕時，會形成彗星斑(有一個較重的縮孔頭及逐漸變淺的拖尾，類似于彗星狀)。縮孔嚴重時，則形成不均勻圓孔。

有機硅型消泡劑容易造成縮孑L。BYK 022、BYK023高速攪拌時泡沫少，涂漆時甚至無泡，但極易縮孔，其用量大時，縮孔明顯；而BYK 034、BYK 037礦物油型消泡劑則不易形成縮孔。BYK 019／BYK 017，BYK 019／BYK 025配用時，也易形成縮孔，前者比后者好些。CF 107礦物油型消泡劑雖然消泡效果尚好，但其用量偏大時也易縮孔。Dehydran 1293和1620也會產(chǎn)生縮孔。

       一個消泡劑是否可用，不僅僅看剛生產(chǎn)漆液的涂漆效果，更重要的是該消泡劑能否長期保持良好的消泡效果。將加有不同的消泡劑，并在室溫存放4個月后的漆涂覆于已有底漆的木板上，觀察涂漆效果，包括消泡性、縮孔、刷痕及垂直面涂漆時是否產(chǎn)生流掛等，其結(jié)果見表4。

水性丙烯酸木器漆存放4個月后的穩(wěn)定性

        比較表3和表4可以看出，大多數(shù)消泡劑的消泡效果在存放4個月后發(fā)生明顯變化，原先消泡效果較好的消泡劑存放后消泡能力下降，如BYK 037、SA一3、CF 107等；原先消泡稍差、易起小泡的消泡劑，存放后消泡效果變好，如BYK 028、BYK 024、BYK 019／BYK 024、Nopco 8034、SN一369等。這表明大多數(shù)消泡劑的貯存穩(wěn)定性不好，其中只有Nopeo 8034L在貯存前后均有較好的消泡效果。

需要特別指出的是，用升溫加速的方法來判斷消泡劑在漆中的貯存穩(wěn)定性是不可靠的，與室溫實際存放的結(jié)果有較大的差別。

       消泡對水性木器漆是一個十分重要的問題。由于水的表面張力遠大于有機溶劑，水性漆的消泡比溶劑型漆困難得多。為了獲得良好的消泡效果，應(yīng)該注意以下問題：

       (1)不同的乳液或水分散體用的消泡劑不盡相同，不能用一種消泡劑在每一種漆中都獲得優(yōu)異的消泡效果。

       (2)好的消泡劑應(yīng)該不僅僅在剛制成的漆中有良好的消泡效果，而且應(yīng)該有良好的持久消泡效果，在漆液貯存數(shù)月甚至一年后仍保持消泡能力不明顯下降。

       (3)幾乎所有的消泡劑在水性漆的貯存過程中都會有逐漸失效的現(xiàn)象，應(yīng)選擇貯存穩(wěn)定、失效慢的消泡劑。

       (4)好的消泡劑應(yīng)該在保持良好的消泡性的基礎(chǔ)上，在其用量稍大時不會產(chǎn)生縮孔等現(xiàn)象。只有這樣才能在稍增大消泡劑的用量后，抵消消泡劑隨時間的延長帶來的逐漸失效的負面影響。

       (5)對水性丙烯酸木器漆而言，為避免縮孔的出現(xiàn)，使用礦物油型消泡劑的效果好于有機硅型消泡劑；礦物油／有機硅復(fù)合型消泡劑在一定的范圍內(nèi)也有良好的效果。但是綜合考慮本研究體系，較好的消泡劑是BYK 034、BYK 037、8034L。應(yīng)該強調(diào)的是，本研究僅涉及消泡劑的問題，至于縮孔、刷痕、流掛等問題，還與流平劑、增稠劑等有很大關(guān)系，對這些助劑的種類和用量同樣應(yīng)該引起重視。對于起泡現(xiàn)象本身，除與消泡劑種類和用量有關(guān)以外，還與施工條件有很大的關(guān)系，例如氣溫、濕度、木材本身的孔隙度都會影響氣泡的產(chǎn)生與多寡，這些因素在涂漆時也應(yīng)給予足夠的重視。