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  硅烷应用在水性涂料中应用前景

在水性涂料中使用有机硅偶联剂助剂,可以显著的提高涂膜的流平性、爽滑性、光泽、防粘性、耐水性、耐化学品性、耐高温性、抗沾污性和耐印刷性等。在水性木器涂料中有机硅的应用主要包括有机硅与树脂的物理混合和化学改性。一种用于水性木器涂料助剂的改性有机硅聚合物,与水性木器涂料的相容性大大提高,能明显改善涂膜的流平性、润滑性、光泽、防粘连性和耐化学品性。利用有机功能性硅烷偶联剂CG-171与乙烯基丙烯酸反应合成了稳定的有机硅丙烯酸酯乳液,该涂膜的耐甲乙酮擦洗性优异。采用水解速度较慢的受阻乙烯基硅烷与丙烯酸进行乳液聚合,提高了有机硅接枝到丙烯酸树脂上的含量,改善了有机硅丙烯酸乳液的聚合稳定性和贮存稳定性,该乳液具有很好的耐酸碱、耐高低温及耐电解质稳定性。


水性聚氨酯和丙烯酸乳液是应用最多的两种
水性木器涂料是涂料工业的新兴技术之一,尽管近年来得到了一定的发展,取得了相当不错的成绩,但是在生产技术和市场化等方面还有待进一步努力。水性木器涂料的研究发展可从以下几方面着手:进一步完善和发展高性能无缺陷水性木器涂料体系;依靠分子设计和聚合物分子裁剪技术,在水性聚合物链上引入特殊功能结构的组分,如含氟、含硅聚合物,赋予聚合物涂膜多功能性;进一步开拓水性木器涂料市场。随着对水性树脂结构、性能、成膜过程等的进一步研究,结合新的水性聚合物合成技术,水性木器涂料将会变得方便施工,涂膜性能易于设计和优化,以满足各种不同的用途。


进入21世纪,随着环保法规的进一步完善,以减轻地球负荷为目的,低VOC(挥发性有机化合物)或零VOC排放的新型涂料成为研发的热点。水性木器涂料的研发更为引人注目。随着人们环保、能源意识的增强,水性木器涂料得到迅猛的发展。水性木器涂料中甲醛的含量要求都比较低,为此,如何选用水性木器涂料用树脂便成了关键,换句话说,水性木器涂料的配方和树脂要以此为基点,同时达到优异的性能和环保的规范要求。目前市场上有百多种水性木器涂料用树脂可供选用。


水性聚氨酯用于木器涂料时具有易于施工、流平性好,涂膜硬且韧、耐化学品性好等优点。水性聚氨酯涂料按成膜性能可分为水性聚氨酯分散体涂料和双组分水性聚氨酯涂料。

水性有机硅改性木器涂料
水性聚氨酯分散体涂料为单组分涂料,所用树脂属热塑性树脂,聚合物相对分子质量较大,成膜过程中不发生交联,具有施工方便的优点。它包括芳香族和脂肪族聚氨酯分散体,后者的耐黄变性优异,更适于户外。它们的成膜性能都较好,涂膜光泽较高、耐磨性好、不容易产生气泡和缩孔。但硬度一般,价格较贵,适合于做亮光面漆、地板漆等。与溶剂型聚氨酯涂料相比,聚氨酯水分散体涂膜的耐化学性和耐溶剂性较差,硬度较低、表面光泽度不高,而且其自增稠性差、固含量低、膜的耐水性差等,限制了其应用。交联改性可以提高聚氨酯水分散体涂料的机械性能和耐化学品性能。首先,通过选用多官能度多元醇、多元胺扩链剂和多异氰酸酯交联剂等合成具有交联结构的水性聚氨酯分散体。其次,添加内交联剂,如碳化二亚胺、甲亚胺和氮杂环丙烷类化合物。内交联剂在碱性条件下相当稳定,能稳定存在于聚氨酯乳液中。涂膜在干燥过程中由于水及中和剂的挥发,使得pH值下降,交联反应得以进行。经研究表明:水性聚氨酯复合改性材料可弥补单组分聚氨酯的缺陷,例如,1.通过环氧改性水性聚氨酯,将环氧树脂较高的支化度引入到聚氨酯主链上,提高乳液涂膜的附着力、干燥速率、涂膜硬度和耐水性。2.采用氨基丙基三乙氧基硅烷与多异氰酸酯反应合成端硅氧烷聚氨酯预聚体,然后分散于水中,依靠硅氧烷水解缩合扩链交联制备交联水分散聚氨酯。


现存问题
目前,我国水性木器涂料市场并不乐观,由于水性木器涂料在关键技术方面有局限,导致其漆膜在硬度、耐水性、光泽等性能上与溶剂型涂料相比还有一定的差距。另外,由于水性木器涂料固体含量低,加上水的表面张力大,施工控制较难,容易使涂膜产生流挂、丰满度差、缩孔、鱼眼等问题。因此,水性木器涂料的技术发展还面临很多深层次的研究课题。国内产品由于在水性树脂的核心技术方面与国外先进水平差距较大,使得国内大部分生产厂家的产品质量波动较大,造成了这一品种整体质量的不稳定,技术创新工作任重道远。


我国注册的涂料企业近8000多家,而从事水性木器涂料的生产企业却廖廖无几。绝大部分涂料企业都持观望的态度,静观其变,相机进入。持这种态度的涂料企业从主、客观上来分析,有下列几种原因:(1)不少木器涂料生产企业仍看好溶剂型的聚酯漆市场和高固体分低粘度的硝基木器漆市场。(2)有些涂料企业因产品繁多,资金运作困难,舍不得,或者说难以抽出资金来组织工程技术人员进行水性木器涂料的研发、营销。(3)有些涂料企业已开始从事水性木器涂料的研究,但因诸多因素的影响,产品推向市场的速度不快,或者说力度不大。


由于水性木器涂料生产企业的促销力度不够大,消费者对使用溶剂型木器涂料的思维定势的作用力还较强,短期内观点还难以转变,这也是水性木器涂料市场不旺的主要原因之一。有少数消费者甚至提出:用水做的木器涂料能行吗?的疑问。因为水性木器涂料对金属包装罐内壁有腐蚀,一些涂料企业用PVC袋子作为内衬进行包装,再加上冬天气温的骤降使得水性木器涂料呈冻融状,透明清晰度也不理想,造成了开罐外观欠佳,难以与溶剂型木器涂料相比。这也是消费者难以接受的几个原因。


因此,经过硅烷偶联剂CG-171改性的水性涂料一定会成为市场的首选产品。

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