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，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)好的消泡劑應該不僅僅在剛制成的漆中有良好的消泡效果，而且應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，應選擇貯存穩(wěn)定、失效慢的消泡劑。

       (4)好的消泡劑應該在保持良好的消泡性的基礎上，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、增稠劑等有很大關系，對這些助劑的種類和用量同樣應該引起重視。對于起泡現(xiàn)象本身，除與消泡劑種類和用量有關以外，還與施工條件有很大的關系，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給予足夠的重視。