0 前言
2023年年初北京的連續霧霾天氣引發了人們對環境保護重要性的熱烈討論，作為voc排放大戶的家具生產企業頓時成了眾矢之的。這正好給環境友好塗料的發展帶來了又乙個春天，水性木器塗料作為目前為止最綠色環保的產品之一需要大力推廣。但是水性木器塗料作為塗料家族裡年輕的一位成員，有許多效能需要逐步改進和完善，其中最典型的就是乾燥速度沒有溶劑型產品快，導致生產效率低下，不能滿足工廠的高效要求。
隨著塗裝裝置及塗裝工藝的逐步發展，通過改變塗裝工藝、改良塗裝環境以及採用機械化流水線生產，採用水性木器塗料代替溶劑型塗料也能夠達到家具廠對出貨時限短的要求。採用機械化流水線生產，經常會遇到立面噴塗抗流掛的問題，如何解決好水性木器塗料立面噴塗抗流掛問題，在水性木器塗料推廣過程中具有非常重要的意義。
1 試驗部分
1.1 試驗主要原材料
單組分水性樹脂(進口丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散體、聚氨酯改性丙烯酸乳液)、成膜助劑、基材潤濕劑、消泡劑、殺菌劑、流變助劑、ph值調節劑、打磨助劑。
1.2 參考配方(見表1)
1.3 製漆工藝
將乳液先加入到攪拌罐中，在攪拌狀態下慢速加入殺菌劑，消泡劑用成膜助劑預先稀釋後在中速攪拌下慢速加入攪拌罐中，高速分散10 min，然後加入流變助劑(粉狀流變助劑先做成預製品)、基材潤濕劑，中速攪拌5 min，最後加入ph值調節劑、打磨助劑、消泡劑及去離子水，調節黏度和ph值，繼續低速攪拌5 min，過濾出料。
1.4 效能測試
乾燥性(強制乾燥)：gb/t 1724—1979(89)，乾燥條件：50 ℃，相對濕度：45%；
抗流掛：在做好底漆的樣板上進行立面噴塗，溼膜厚度100 μm，施工黏度：25 s(塗-2杯/25 ℃)，直接觀察流油程度；
流平：在做好底漆的樣板上進行立面噴塗，溼膜厚度100 μm，施工黏度：25 s(塗-2杯/25 ℃)，直接觀察立面流平效果；
潤濕性：待測樣品新增3%水性紅色精，在美國橡木素材上直接進行立面噴塗，溼膜厚度100 μm，施工黏度：25 s(塗-2杯/25 ℃)，通過觀察顏色的均勻性對比測試塗料的入孔效能(潤濕性)；
打磨性：用320#砂紙來回打磨20次，觀察塗膜表面的平整度、出粉量及砂紙上是否粘有塗料，進行評價；
透明性：在做過黑色漆的樣板上噴塗3遍待測樣品，直接觀察乾膜透明性；
常溫耐水性：gb/t 4893.1—2005(24 h)；
耐沸水性：按常溫耐水性測試及評價方法進行，試液為沸水，試驗過程中任其自然冷卻，試驗時間為15 min，試驗後放置15 min觀察；
耐鹼性：測試及評價方法同常溫耐水性，試液為50 g/l的nahco3，試驗時間為1 h，試驗後放置1 h觀察；
耐醇性：測試及評價方法同常溫耐水性，試液為50%(體積分數)的乙醇溶液，試驗時間為1 h，試驗後放置1 h觀察；
堆疊性：在毛櫸木板(規格為15 cm×7 cm)上噴塗1遍，溼膜厚度100 μm，50 ℃烘烤2 h，常溫晾乾5min後面對面放在一起，上面壓20 kg砝碼，放置12 h。
2 結果與討論
2.1 水性乳液的影響
塗料的效能主要是由樹脂決定的，現在常用的水性木器塗料樹脂有以下幾類：水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散體、水性聚氨酯改性丙烯酸乳液。筆者針對上述3種乳液分別選擇了市場上銷售較好的產品進行了評測，結果見表2。
不同樹脂型別效能對比結果
由表2可以看出，水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯改性丙烯酸乳液粒徑較大，並且需要加入較多成膜助劑，潤濕性和抗流掛效能一般，但是具有優異的耐化學品效能，相對**也比較便宜；水性聚氨酯分散體幾乎不需要後新增成膜助劑，乾燥速度快，抗流掛效能好，而且樹脂粒徑小，表觀透明性優異，具有非常好的基材潤濕效果。
2.2 成膜助劑的選擇
水性木器塗料中用的成膜助劑多數是醇醚類的溶劑，應用過程中一般是慢乾和快乾搭配使用。常用的成膜助劑主要有如下幾種：texanol、dpnb、db、dpm、pnb、bcs；不同成膜助劑對乾燥性及堆疊性的影響見表3。
為了達到快乾的效果，尤其是採用強制乾燥方式，在選擇成膜助劑時，可以選擇一些揮發速度相對較快的成膜助劑，例如dpm、pnb、bcs等，當然，為了控制塗膜的開放時間，也可以搭配沸點高一點的，例如dpnb，但要控制新增量。
2.3 消泡劑的選擇
消泡劑主要有以下幾類：礦物油、有機矽表面活性劑以及上述型別化合物的乳液，再就是不含有機矽的聚合物型消泡劑。在清漆中，考慮到光澤和塗膜透明性，礦物油類最不適合，因為其用量大，易遷移，且影響清漆光澤和透明性；不含有機矽的聚合物類雖然在清漆中相容性最好，但是如果該體系所用乳液具有較多的表面活性劑殘餘，其消泡效果則不是最好的；有機矽類的消泡劑可以進行改性，並且相容性可以控制，所以該類消泡劑在水性木器塗料中應用比較廣泛。
而為了達到最好的消泡和脫泡效果，一般會2種或3種消泡劑一起搭配使用，因為一些脫泡劑雖然能促進氣泡逸昇，但在表面不能有效破泡，配合使用一些含有疏水二氧化矽粒子的種類，會獲得更好的破泡效果。並且為了達到最好的消泡效果，消泡劑可以根據型別分批次新增，這樣可以得到更好的消泡效率。
2.4 基材潤濕劑的選擇
基材潤濕劑的主要功能是降低液相的表面張力。水性木器塗料體系裡60%及以上都是水，水的表面張力達到了72 mn/m,很難在木材表面鋪展，就需要加入基材潤濕劑來降低體系的表面張力。常見的基材潤濕劑型別有有機矽類、丙烯酸類、含氟的表面活性劑以及炔醇類表面活性劑。
其中含氟的表面活性劑具有更好的入孔效果，但是會有輕微穩泡以及相容性問題，需要做評價後再進行使用。有機矽類和丙烯酸類是最常用的型別，市場上也產品最多。而炔醇類表面活性劑則具有更輕微的穩泡效果，搭配含氟的表面活性劑進行使用，會得到更好的潤濕效果。
2.5 流變助劑的選擇
對於要求立面噴塗的水性清底漆來說，流變助劑在該配方體系裡占有舉足輕重的作用。只有根據相應樹脂體系選擇合適的流變助劑，才能使水性抗流掛清底漆得到應有的流掛流平平衡，並且不影響入孔效能和透明性。
流變助劑的種類很多，綜合來說主要有如下幾種：有機膨潤土類、氣相二氧化矽類、纖維素醚類、締合型聚氨酯類、鹼溶脹丙烯酸類、蠟乳液類以及改性脲類。筆者針對上述幾種型別的流變助劑分別選擇了市場具有代表性的產品進行了評測，結果見表4。
在水性木器塗料裡，最常用的是締合型聚氨酯類和鹼溶脹丙烯酸類，為了提高耐水性，鹼溶脹丙烯酸增稠劑最好選用疏水改性的產品，而聚氨酯類可以選擇觸變型與流平型互相搭配以達到流平與抗流掛的乙個平衡性。有機膨潤土需要的新增量大，對透明性有一定影響。纖維素醚類可能會影響耐水性，所以實際應用比較少。
氣相二氧化矽具有很好的抗流掛性，但是會影響流平性和入孔性，新增量大，成本較高。蠟乳液具有很好的抗流掛效能，而且貯存穩定性好，缺點是對透明性和光澤有影響。改性脲類產品市場上比較少見，具有很好的抗流掛效能，但是其流動態一般，要測試與樹脂的相容性，如果使用不當，則會導致塗料成果凍狀，不方便使用。
2.6 打磨助劑的選擇
為了改善水性抗流掛清底漆的打磨效能，我們可以新增打磨助劑，打磨助劑的型別主要有蠟粉、硬脂酸鈣(鋅)以及硬脂酸鈣(鋅)的乳化液，蠟粉的透明性好，打磨性較好，但是**較高。粉劑硬脂酸鈣(鋅)具有優異的打磨性和透明性，但是粉劑新增稍顯麻煩，而且在生產時需要高速分散，容易導致穩泡問題，避免這方面缺陷的方式是做成半成品硬脂酸鈣(鋅)粉膏或乳化液後新增，避免高速攪拌，這樣可以很好地解決穩泡問題。
3 結語
隨著人類生存環境的日益惡化，國家法律法規會逐漸對溶劑型塗料進行限制，一些具有前瞻性的大的家具生產企業已經逐漸從溶劑型塗料往綠色環境友好的水性塗料上轉型。通過合理的配方設計，使水性清底漆在採用流水線塗裝時也能很好地解決抗流掛與流平的矛盾，乾燥快，透明性可以做到比pu塗料還好，在採用強制乾燥的條件下，水性木器塗料的生產效率甚至可以超過pu塗料，達到nc塗料的生產效率。如果採用水性木器塗料也能大大提高生產效率和產品質量穩定性，則很好地解決了人力成本上公升和日益惡化的環境問題，對水性木器塗料的推廣具有非常大的意義。