水性木器漆的基本构成
与油性木器漆类似,下列因素有助于水性木器漆的定向:
- 1、体系快干性
- 2、恰当的流变曲线
- 3、流平性
- 4、单道薄喷
- 5、良好的分散
与油性体系不同,水性体系最大的难点是特效填料定向助剂的缺乏,例如水性体系很难找到类似于油性聚酰胺蜡或者CAB这种对填料定向有特效的助剂,因此水性配方工作者必须更加耐心的对市面上助剂进行筛选,以满足上述5点因素。
目前随着各大原材料供应商都推出了水性木器漆原材料产品,因此研发人员能拿到大量的水性木器漆推荐配方。值得注意的是,国外的水性木器漆在施工时对施工工艺和条件要求及其严格,因此可能国外供应商提供的配方在他们的施工工艺和条件下能获得非常优异的表面效果,但目前国内客户通常要求适用油性的施工标准,因此通常情况下,很难获得满意的性能或者表面效果,因此客户在参考这些配方时,需要明白这一点。
成膜助剂的选择
类似于溶剂型涂料中真溶剂和助溶剂,水性体系中成膜助剂也扮演了类似的角色,也可以据此进行分类。针对水性涂料干燥,有一句经典的评价:溶剂型涂料干燥是温度主导,湿度干扰;水性涂料是湿度主导,温度干扰。
成膜助剂的选择和搭配对涂料表现至关重要,如果配方表现好,是因为成膜助剂;反之亦然。但是成膜助剂从体系中挥发的过程又极其复杂,特别是混合溶剂,至今也无法给出准确的描述。
部分成膜助剂相关数据(供参考)
成膜助剂 | 沸点/℃ | 表面张力 (25℃)/(mN/m) | 蒸发 (Bu AC=100) | 达90%的蒸发时间/s | 水溶解度/% | 水在其中溶解度/% |
乙二醇单丁醚 | 170.2 | 27.4 | 7.9 | 7000 | ∞ | ∞ |
二乙二醇单甲醚 | 194.1 | 24.6 | 1.9 | 29400 | ∞ | ∞ |
二乙二醇单乙醚 | 201 | 31.7 | 1 | - | ∞ | ∞ |
二乙二醇单丁醚 | 230.4 | 30 | 0.4 | 190000 | ∞ | ∞ |
丙二醇单甲醚 | 120 | 27.7 | 62 | - | ∞ | ∞ |
丙二醇单丙醚 | 149 | 25.4 | 21 | 2100 | ∞ | ∞ |
丙二醇单丁醚 | 171.1 | 27.5 | 9.3 | 6100 | 5.5 | 15.5 |
丙二醇特丁醚 | 151 | 24 | 30 | 1800 | 17 | 20 |
二丙二醇单甲醚 | 190 | 28.8 | 3.5 | 20400 | ∞ | ∞ |
二丙二醇单丙醚 | 213 | 27.8 | 1.4 | 73600 | 18 | 23 |
丙二醇单丁醚 | 228 | 28.4 | 0.6 | 117800 | 4.5 | 12 |
三丙二醇单丁醚 | 276 | 29.7 | 4 | - | 2.5 | 8 |
二丙二醇二甲醚 | 175 | 26.3 | 13 | - | 35 | 4.5 |
丙二醇甲醚酷酸酯 | 146 | 26.9 | 33 | - | 16 | 3 |
二丙二醇甲醚酷酸酯 | 209 | 27.3 | 1.5 | - | 16 | 3.5 |
Texanol | 245 | 30.7 | 0.13 | 355000 | 0 | 0.9 |
EEP | 169.7 | 28.1 | 12 | - | 5.2 | 2.2 |
n-pentyl Propionate | 144.2 | 26.4 | 20 | - | 0.05 | 0.03 |
水 | - | - | 30 | - | - | - |
对涂料工程师而言最在乎的是实际应用效果,众多研究人员对此进行了不断的研究,撰写了各种书籍、文章,甚至还有专门的软件,所以现在至少可以大致定性描述这些挥发过程,并且可以通过有效的选择和搭配来解决一些现实问题,这对涂料配方工程师来说已经基本够用。
对于水性木器漆体系,成膜助剂的选择主要基于以下考虑:
- 良好的助成膜性:可以降低成膜助剂使用量,配方更加灵活;
- 快干性:这点对填料定向,早期性能的重要性不言而喻;
- 适当的挥发梯度:适量的慢挥发成膜助剂对成膜致密性以及防止缩边等方面具有很大的帮助。
目前主流的成膜助剂选择有丙二醇甲醚(PM)、乙二醇丁醚(BCS)、二乙二醇乙醚(DEE)和二乙二醇丁醚(DEB)。
为了追求更快的干燥速度,甚至会选择乙醇、丙酮、苯甲醇等快挥发溶剂,几乎是无所不用其极。
在这些醇醚类溶剂中,PM的选择主要因为其快速挥发的能力,只能作为助溶剂,而BCS、DEE和DEB主要是为了建立一个适宜的挥发梯度,同时乙二醇醚类溶剂还具有在不同浓度下表面张力可以保持基本不变的能力,因此有助于得到更好的操作性,并具有一定的耦合性,便于填料润湿分散。此外也有文献表明,在一个比较长的干燥时间内,相同的挥发速度下,亲水性成膜助剂在体系中残留更低。