王粲+錢(qián)星雨+閆小星+徐偉+王杰

摘 要：正交實(shí)驗(yàn)表明水性木器涂層的力學(xué)性能在很大程度上取決于干燥時(shí)間。實(shí)驗(yàn)參數(shù)表明，溫度為90℃，CaCO3和滑石粉含量固定為2%，干燥時(shí)間從15min增加到25min，水性木器涂層的硬度從B增加到3H，附著力均是1級(jí)，沖擊強(qiáng)度是30kg·cm。繼續(xù)增加干燥時(shí)間至50min，涂層硬度降至2H，附著力下降到2級(jí)，沖擊強(qiáng)度下降到15kg·cm。當(dāng)干燥時(shí)間在25min左右時(shí)，水性木器涂層具有較好的光澤度和力學(xué)性能。

關(guān)鍵詞：水性涂料；改性；性能

中圖分類號(hào)：TQ637 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）24-0031-02

水性涂料因具有綠色無(wú)污染的特質(zhì)被許多行業(yè)廣泛應(yīng)用[1]。本文由于水性木器漆具有揮發(fā)物少、無(wú)污染、高安全的優(yōu)點(diǎn)選擇其為主要研究對(duì)象[2]。在實(shí)際應(yīng)用中，水性涂料的硬度低、光澤度差等等一系列缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用范圍[3]。為了改善涂層性能，找到適合于企業(yè)在實(shí)際應(yīng)用中推廣使用的改性優(yōu)化方案，對(duì)于改性劑的選擇，要考慮助劑本身特性，還要看改性之后的效果[4]。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)比，選擇了兩種改性劑，一是價(jià)格便宜的CaCO3。它對(duì)于涂層缺陷比如透明性、流變性等等的改進(jìn)效果比較顯著[5]。第二種是滑石粉，它具有良好的潤(rùn)滑性和抗粘性[6]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)基板是木質(zhì)集成材，試件規(guī)格為100mm×100mm×5mm，無(wú)機(jī)改性劑為CaCO3和滑石粉。

1.2 涂層制備

基材進(jìn)行預(yù)處理之后，用砂紙打磨好，再輥涂底漆制備涂層。本實(shí)驗(yàn)中將在涂料這種分別加入一定量的CaCO3和滑石粉，均勻涂抹厚度大概是60μm。溫度設(shè)置為90℃，控制干燥固化時(shí)間為15-30min。

1.3 測(cè)試方法

涂層的沖擊強(qiáng)度使用涂膜沖擊試驗(yàn)儀測(cè)定。附著力使用涂膜附著力實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行測(cè)量。硬度根據(jù)GB6739-86進(jìn)行測(cè)定。光澤度采用BGD512-60°型光澤度儀進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 正交實(shí)驗(yàn)分析

在本實(shí)驗(yàn)中研究改性劑含量和干燥時(shí)間對(duì)涂料性能的影響。正交實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置三個(gè)組分的含量范圍：碳酸鈣（A）和滑石粉（B）含量均設(shè)置為2.0%-5.0%，干燥時(shí)間（C）為15-30min。在每個(gè)因素中選兩個(gè)水平。A第一個(gè)和第二個(gè)水平根據(jù)組分含量設(shè)置范圍分別為2.0%和5.0%。因素B與A相同。因素C的第一個(gè)水平是15min，第二個(gè)是30min。表1就是改性條件和干燥時(shí)間分別對(duì)水性木器涂料硬度的影響。最后兩行的極差和方差值越小就說(shuō)明影響程度越低。結(jié)果表明干燥時(shí)間對(duì)硬度影響最明顯，CaCO3和滑石粉的含量對(duì)涂層的硬度影響很小，因此，在獨(dú)立試驗(yàn)中我們將CaCO3和滑石粉的含量均固定為2%。

2.2 干燥時(shí)間對(duì)水性木器涂層力學(xué)性能的影響

根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)得出的優(yōu)化結(jié)果，控制CaCO3和滑石粉的含量均固定為2.0%，干燥時(shí)間分別為15、20、25、30、40和50min。圖1顯示了干燥時(shí)間對(duì)水性木器涂層的影響趨勢(shì)。開(kāi)始涂層還沒(méi)有完全固化，改性劑使涂層硬度增強(qiáng)。從15min到25min的區(qū)間內(nèi)，硬度隨著時(shí)間的增加從B增加到了3H。到30min處，涂層硬度仍保持較高值3H。這時(shí)CaCO3和滑石粉與水性涂料結(jié)合更緊密，硬度較之前提高。到后期涂層硬度有所下降，這是由于已經(jīng)固化的涂層由于過(guò)度受熱，產(chǎn)生膨脹，CaCO3和滑石粉與水性涂料間產(chǎn)生間隙，涂層變脆，降低硬度[7]。

圖2表明了干燥時(shí)間和附著力之間的關(guān)系。干燥時(shí)間從15min增加至40min，附著力均是良好的1級(jí)附著力。當(dāng)干燥時(shí)間超過(guò)40min時(shí)，附著力下降到2級(jí)。

當(dāng)干燥時(shí)間從15min增加至25min時(shí)抗沖擊強(qiáng)度保持在30kg·cm，但當(dāng)干燥時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)至50min，抗沖擊強(qiáng)度不斷下降到15kg·cm。

2.3 干燥時(shí)間對(duì)水性木器涂層光澤度的影響

涂層整體光澤度不高，當(dāng)干燥時(shí)間從15min提高到30min時(shí)，水性木器涂層的光澤度從48.0%顯著下降到34.0%。隨著干燥時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，水性木器涂層的光澤度又繼續(xù)緩慢下降。CaCO3和滑石粉在成膜過(guò)程中形成了微粗糙表面[8]。標(biāo)準(zhǔn)亞光的光澤度為35%以下。

3 結(jié)束語(yǔ)

正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果驗(yàn)證了，水性木器涂層的力學(xué)性能在很大程度上取決于干燥時(shí)間。實(shí)驗(yàn)參數(shù)表明，在90℃烘箱中干燥，CaCO3和滑石粉含量固定為2%，干燥時(shí)間從15min增加到25min，水性木器涂層的硬度從B增加到3H，附著力均是1級(jí)，沖擊強(qiáng)度是30kg·cm。增加干燥時(shí)間至50min，涂層硬度降至2H，附著力下降到2級(jí)，沖擊強(qiáng)度下降到15kg·cm。當(dāng)干燥時(shí)間在25min左右時(shí)，水性木器涂層具有較好的力學(xué)性能和亞光光澤度。

參考文獻(xiàn)：

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[8]中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)水性聚氨酯專業(yè)委員會(huì).水性聚氨酯發(fā)展概況[J].涂裝技術(shù)與文摘，2008：07，21-27.endprint