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[分享] 耐划伤抗撞家具漆的配方和性能研究

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    发表于 2015-3-5 08:25:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    0 前言
        随着中国家具与家庭装修行业的高速发展,带动了国内木器涂料的快速增长,而涂料产品的国际化竞争,又对木器涂料提出了愈来愈高的技术要求。国内市场上传统的PU透明木器漆很难同时兼具好的柔韧性和高硬度性。柔韧性好的木器漆虽然碰撞不易开裂,但硬度较低,漆膜容易磨花。硬度高的木器漆虽然抗划伤性能好,但柔韧性差,碰撞容易发白或开裂。这也使得木器漆很难跟得上市场的发展。为了满足广大客户对木器漆柔韧性和硬度的高要求,我们研发了“耐划伤抗撞木器漆”。通过市场测试证明此漆不仅具有优异的耐划伤性,而且具有良好的抗撞性能,碰撞后不发白、不开裂。同时由于油漆的透明度高、重涂性佳,即使面对各种损伤也能轻易修复,不留痕迹。能很好的满足客户的“苛刻”要求。
        1 实验部分
        1.1 性能测试
        1.1.1 硬度测试
        按GB/T6739-1996喷涂在马口铁上,用PPH-I型铅笔硬度计测定。
        1.1.2 附着力测试
        按GB/T1720-1979喷涂在马口铁上,用QFZ型附着力试验仪测定。
        1.1.3 柔韧性测定
        按GB/T6742-1986喷涂在马口铁上,用YZQ-Ⅱ圆柱型弯曲试验仪测定。
        1.1.4 抗冲击测定
        按GB-T1732-1993喷涂在马口铁上,用QCJ型漆膜冲击器测定。最终样品按三底一面施工到贴实木皮中纤板上,干燥48小时后用弹簧式撞击仪测试(冲击力30KG/cm2),看是否发白、变色或开裂。
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     楼主| 发表于 2015-3-5 08:25:54 | 显示全部楼层
    2 结果与讨论
        2.1 底漆体系的选择与调配
        2.1.1 底漆树脂的选择
        底漆作为基材与面漆的中间层,起承上启下的作用,必需具备良好的打磨性、填充性、增厚保护,改善性能等功能。底漆树脂一般会选用分子量较大、固含量高、丰满度好的快干型醇酸树脂。此外为了满足受冲击后漆膜不脱层、发白、开裂,底漆树脂还必须具备良好的柔韧性、附着力和抗冲击性能。我们选用了FE20-70D、FE20-70F、FE10-70、PJ11-70K醇酸树脂作为备选树脂进行测试,结果如表1所示:
       
        由表1可知FE20-70F和FE10-70,干燥速度快,且柔韧性、附着力和抗冲击性能优异。但FE20-70F的硬度偏低,打磨性稍差,因此我们选用FE10-70作为底漆树脂。
        2.1.2 底漆含粉量的调配
        为了提高底漆的打磨性和填充性,同时降低成本,一般会在底漆中添加硬脂酸锌、滑石粉、透明粉等透明填料。但如果粉料添加过多,会影响透明度,重涂或冲击后也容易发白。因此应该控制底漆体系的含粉量。本体系中只添加硬脂酸锌和滑石粉。
        注:1、此表所指含粉量为滑石粉相对于底漆的含量;
        2、体系中添加了0.1%有机锡和0.1%叔胺类催干剂;
        3、固化剂为85%TDI/TMP搭配15%加成物TDI三聚体。
        由表2可知,在本体系中底漆含粉量超过8%,冲击易发白,因此我们将底漆的含粉量控制在8%以内。
        2.1.3 底漆催干剂的用量
        为了提高底漆的干燥速度,特别是冬天的干燥速度,一般会在体系中添加适量的有机锡或叔胺类催干剂。这些催干剂可以大大提高底漆干燥速度,但也会缩短活化期,使得漆膜变脆,抗冲击能力下降。其中叔胺类催干剂对耐黄变性能有很大的影响,因此要控制其用量。
      
        注:1、A=有机锡类催干剂,B=叔胺类催干剂;
        2、底漆的含粉量为8%;
        3、固化剂为85%TDI/TMP搭配15%加成物TDI三聚体。
        由表3可知,在本体系中有机锡和叔胺类催干剂总添加量应控制在0.3%以下。过量的催干剂会缩短活化期,碰撞时也容易出现开裂。因此我们的底漆夏用配方添加0.1%有机锡催干剂,冬用配方则添加0.1%有机锡催干剂和0.1%叔胺类催干剂。
        2.1.4 底漆固化剂的调配
        底漆常用固化剂有TDI/TMP加成物和TDI三聚体等。前者固化的漆膜柔韧性好,但干速较慢,而TDI三聚体固化的漆膜比较脆,但干速较快,因此我们选择两者搭配使用。
        注:1、C=TDI/TMP加成物(自产),D=TDI三聚体(自产);
        2、底漆的含粉量为8%
        3、体系中添加了0.1%有机锡和0.1%叔胺类催干剂;
        由表4可知,在本底漆体系中TDI三聚体的添加量不宜超过15%,否则会缩短活化期,受冲击时则容易出现发白、开裂现象。因此我们底漆固化剂用85%TDI/TMP搭配15%加成物TDI三聚体。
        2.2 面漆体系的选择与调配
        2.2.1 面漆树脂的选择
        要达到良好的抗冲击性能和耐划伤性能,面漆树脂应当具备良好的柔韧性和附着力,同时必须具有较高的硬度。我们选择为FE38-60,FE38-70,3108-60,207-70,PJ11E-70D备选树脂进行测试,结果如表5:
        由表5可知,PJ11E-70D具有较高羟值,漆膜的交联密度高,所以硬度最高,但柔韧性和附着力稍差。蓖麻油改性的FE38-70具有最佳的柔韧性、附着力和抗冲击性能,但硬度稍差,因此我们选择PJ11E-70D与FE38-70拼用,经过反复试验得出最佳比例为1:2。
        2.2.2 面漆抗划增硬粉料的选择
        为了达到较好的抗划伤性,单独依靠选择树脂是不够的,一般会在体系中添加适量能提高漆膜硬度的填料,如:玻璃粉、硅微粉、纳米陶瓷粉等。其中硅微粉的价格较低,但性能一般,高速分散时容易发黑。纳米陶瓷粉则具有较高的透明度和抗划伤性能,可以用在亮光和重涂性要求较高的体系,但价格昂贵。玻璃粉的价格适中,性能优异,能满足多数体系要求,但玻璃粉的比重较大,容易沉淀,因此需要注意防沉的控制。为了达到较好的性价比,我们选用玻璃粉来提高漆膜的硬度和抗划伤性能。
        注:此表所指添加量为玻璃粉相对于面漆的含量
        由表6可知,随着玻璃粉添加量的增加,体系的硬度和抗划伤性能逐渐提高,透明度和重涂性则逐渐降低,当添加量超过5%的之后漆膜抗冲击性能明显变差,容易发白甚至开裂。因此我们将玻璃粉的添加量控制在5%左右。
        2.2.3 面漆其他材料
        VAGH(羟改性氯乙烯/醋酸乙烯共聚物)具有高韧度、持久柔顺性和抗磨性,在PU哑光面漆中添加适量的VAGH可以提高体系的附着力、坚韧性、硬度和手感,同时能够提高溶剂的释放性。经过反复试验测试后,我们选择在体系中添加7%VAGH液(20%)。此外我们还添加适量的聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡粉和有机硅滑爽助剂,以降低漆膜表明摩擦系数,提高漆膜的手感和耐磨性。
        2.2.4 面漆固化剂的调配
        由于面漆要求具有较高的硬度和抗划伤性,固化剂应尽量选用进口TDI三聚体固化剂与TDI/TMP加成物搭配使用。其中TDI三聚体固化剂可以适当提高比例,如果能采用耐黄变固化剂效果更佳。我们选用OK.DS与L-75调配50%固含量面漆固化剂。
        由表7可知,随着三聚体固化剂(OK.DS)的比例增加,面漆的表干速度加快,漆膜光泽降低,抗划伤性能提高,比例25%左右的时候,漆膜的抗划伤性能可以达到较好的效果,同时抗冲击后不出现发白和开裂现象。当比例超过25%后,体系表干较快,流平性较差,漆膜变脆,抗冲击能力下降,容易开裂。因此我们面漆固化剂中添加25%的OK.DS。
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     楼主| 发表于 2015-3-5 08:26:28 | 显示全部楼层
    3 结语

        (1)通过试验得出底漆树脂选用干速较快、打磨性好、柔韧性和附着力较好的大豆油改性醇酸树脂FE10-70,在体系中添加约8%的滑石粉和适量的硬脂酸锌粉,夏天配方添加0.1%有机锡催干剂,冬天则添加0.1%有机锡催干剂和0.1%叔胺类催干剂调整干速。配套85%TDI/TMP搭配15%加成物TDI三聚体的固化剂,得到的漆膜干速较快,打磨性好,抗冲击性能优异。

        (2)选择高羟值高硬度的脂肪酸改性醇酸树脂PJ11E-70D与附着力佳柔韧性好的蓖麻油改性醇酸树脂FE38-70以1:2的比例拼用,在体系中添加约5%的玻璃粉提高体系硬度和耐划伤性能,添加7%VAGH液(20%)提高体系的附着力、坚韧性、硬度和手感,添加适量的聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡粉和有机硅滑爽助剂,以降低漆膜表明摩擦系数,提高漆膜的手感和耐磨性。配套25%的OK.DS搭配75%TDI/TMP加成物的面漆固化剂,得到的漆膜硬度高,附着力、柔韧性好,抗划伤和抗撞击性能优异。
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