硅烷偶联剂改性水性UV木器面漆性能研究

水性UV木器涂料是一种新型的水性涂料,它将传统涂料和UV固化涂料进行有机结合从而改善其性能。相比于传统的UV木器涂料,水性UV木器涂料具有抗划伤性、耐化学性和柔韧性等优点,所以得到较快发展,但水性UV木器涂料也有很多不足。笔者用改良剂硅烷偶联剂KH560对水性UV木器涂料面漆进行改性,通过实验测试力学、光学和颜色等各方面性能,为改良水性UV涂料木器提供参考依据。结果表明,将试验所用木质基材面漆的质量固定为1.5 g,KH560质量分数为3%,烘箱温度设置为40℃,干燥时间为10 min,UV灯的数量为3盏,辐射时间1 min时,涂膜硬度和附着力分别达到H和1级。涂膜在单瓣豆木质基板的综合效果较佳,同时产生亚光效果,色差最小。面漆中KH560的含量继续增加,涂膜的附着力不变,硬度先升高而后降低,光泽度上升,色差增大。     

硅溶胶含量对UV固化水性木器涂料漆膜质量的影响

采用硅溶胶对UV固化水性木器涂料进行改性,并对改性后的UV固化水性木器涂料涂层的力学性能(耐磨性、硬度、附着力和抗冲击性能)和光学性能进行测试,旨在通过改性改善UV固化水性木器涂料漆膜的力学性能和光学性能,满足市场对水性绿色涂料的需求。试验结果表明:当硅溶胶的含量为1%(质量分数),紫外灯为3盏,干燥时间为20 min时,UV固化水性木器涂料漆膜的力学性能达到最佳,其耐磨性、硬度、附着力和抗冲击强度分别达到0106 g、H级、3级和90 kg·cm,但是当硅溶胶的含量大于1%时,漆膜的耐磨性、硬度、附着力、抗冲击性反而下降;光泽度的测试结果表明,涂层的光泽度随着硅溶胶含量的升高而下降,当硅溶胶含量为2%~6%时,涂层呈现亚光光泽度。该改性工艺步骤简洁、条件可控、价格低廉,且能满足日常生活中对UV固化水性木器涂料的需求。     

协同改性对水性UV木器涂料性能的影响

采用SiO2和CaCO3对水性紫外光(UV)固化木器涂料进行协同改性,通过优化工艺参数制备了水性UV固化木器涂层,并对涂层的力学性能和光泽度进行了测试.发现当水性UV固化木器涂料中CaCO3的含量控制在5.0％,SiO2含量在2.0％ ～3.0％时,先将水性UV固化木器涂料在40℃烘箱中干燥10 min,然后在UV灯下照射1min,得到的水性UV固化木器涂层具有良好的硬度、附着力和抗冲击强度;但是当SiO2含量高于3.0％时,水性UV固化木器涂层的力学性能反而下降.光泽度测试表明,当CaCO3含量控制在5.0％,水性UV固化木器涂层的光泽度随SiO2含量的升高而下降,当SiO2含量超过1.0％时,水性UV固化木器涂层呈现亚光光泽度.     

CaCO_3与滑石粉协同改性对水性UV固化木器涂料性能的影响

采用CaCO_3和滑石粉协同改性对水性紫外光(UV)固化木器涂料进行改性,通过优化工艺参数制备了水性UV固化木器涂层。对水性UV固化木器涂层的力学性能(硬度、附着力和耐冲击强度)和光泽度进行了测试。发现当CaCO_3含量为1.0%,滑石粉含量在2.0%左右,在40℃烘箱中干燥10min,UV灯辐射1min,UV灯为2盏时,水性UV固化木器涂层具有良好的硬度、附着力和冲击强度,但是当滑石粉含量高于2.0%时水性UV固化木器涂层的力学性能反而下降。光泽度结果表明,水性UV固化涂层的光泽度随滑石粉含量的升高而下降。当CaCO_3含量为1.0%,滑石粉含量大于5.0%时,水性UV固化木器涂层光泽度呈现亚光。     

滑石粉改性对UV固化木器涂料力学和光学性能的影响

采用滑石粉对紫外光(UV)固化木器涂料进行改性,并研究了对UV固化木器涂层的力学性能(硬度、附着力和耐冲击强度)和光学性能的影响。结果表明,当UV固化木器涂料的量固定为3.00g,干燥时间5min,UV灯3盏,改性剂滑石粉的量在0.30~0.40g时,UV固化木器涂层的硬度达到3H,附着力达到1级,抗冲击强度达到40kg·cm。在此条件下,综合力学性能较佳。但是当滑石粉的量高于0.40g时涂层的硬度反而下降。光泽度结果表明,UV光固化涂层的光泽度随滑石粉含量的升高而下降。当滑石粉的量大于0.05g时,UV固化木器涂层呈现亚光光泽度。     

纳米SiO_2改性对UV固化水性木器涂料性能的影响

纳米SiO_2为三维网状结构,比表面积大,具有极大的活性,能在涂料干燥时形成网状结构,增强涂料的强度和表面光滑度。且能提高颜料的悬浮性,保持涂料的颜色长久不变。笔者以纳米SiO_2为改性剂,用以研究其对UV固化水性木器涂料的力学性能和光学性能的影响。为扩大UV固化水性木器涂料的产业化应用提供必要的理论依据。     

UV固化硅溶胶改性水性聚丙烯酸酯木器涂料的制备

用硅溶胶改性、紫外光固化构成的体系,弥补水性纯聚丙烯酸酯木器涂料力学性能不佳、硬度较低、固化速度较慢的缺陷。通过将具有环氧基团的KH-560硅溶胶引入带有活性羟基的水性聚丙烯酸酯乳液中,以提高水性聚丙烯酸酯膜的力学性能及附着力;进而通过调控功能性单体季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)的添加量制得紫外光固化硅溶胶改性水性聚丙烯酸酯木器涂料。研究了不同水性聚丙烯酸酯乳液配方对漆膜、涂膜固化速度及性能的影响。结果表明:硅溶胶含量为10%、PETA含量为12%时,制备的硅溶胶改性水性聚丙烯酸酯分散体具有良好的贮存稳定性,且90 d内无沉淀分层现象,乳液有效粒径为250 nm,固含量达到44.98%,紫外光固化涂膜玻璃化转变温度为21.78℃,拉伸强度为21.98 MPa,断裂伸长率为31.5%,凝胶率为92.62%,漆膜紫外光固化时间10 s,硬度达到3H,附着力达到1级。与传统水性纯聚丙烯酸酯体系相比,紫外光固化硅溶胶改性聚丙烯酸酯体系制得的漆膜力学性能优异,硬度较高,固化速度明显提高。     

脲醛树脂包覆氟树脂微胶囊制备及对木器表面涂层性能的影响

木器水性涂料因其安全环保特性逐渐替代传统溶剂型涂料,但其力学性能较差,在使用过程中易产生微裂纹,影响木器表面涂层的性能与使用寿命。通过微胶囊技术对木器水性涂料进行改良,包覆含有修复功能的芯材材料,可以实现木器表面涂层的自修复功能。氟树脂性能优良,并且可在常温下固化。本研究以脲醛树脂为壁材,氟树脂和水性涂料为芯材,通过原位聚合法制备了脲醛树脂包覆氟树脂微胶囊,并探讨了微胶囊对木器表面水性涂层光泽度、力学、色度及修复效果的影响。结果表明:微胶囊芯壁比为0.75时包覆效果最佳,微胶囊添加量(质量分数,下同)为1%时漆膜中颗粒物团聚现象最少,表面最光滑;漆膜光泽度随微胶囊添加量升高而降低;微胶囊的芯壁比和添加量对漆膜硬度和附着力影响较大,对抗冲击力影响不大;微胶囊芯壁比为0.65、添加量为4%～10%时对漆膜耐老化性能改善效果最显著。微胶囊芯壁比为0.65、添加量为7%时椴木表面水性面漆漆膜综合性能最佳,此研究为氟树脂微胶囊应用于木材表面水性涂层提供了技术基础。     

纳米碳化硼对水性聚氨酯木器涂料性能的影响

围绕水性聚氨酯木器涂料(WPU),以纳米碳化硼(B_4C)为改性剂,采用物理共混的方法制备改性水性聚氨酯木器涂料,利用磁力搅拌和超声处理的方式提高B_4C的分散性,从而改善WPU的硬度、耐磨性和附着力等,通过扫描电子显微镜(SEM)观察不同添加量下纳米B_4C在涂层中的分散性。结果表明:纳米B_4C的添加显著增强了固化后水性聚氨酯涂层的硬度、耐磨性和附着力,但光泽度和涂料黏度有所下降。当B_4C添加量为3%时,涂层表面B_4C分散均匀,漆膜表面没有产生明显粗糙感,没有明显团聚现象产生;改性水性聚氨酯的涂层力学性能达到最佳,涂层硬度由2H提高至4H;涂层耐磨性与未改性涂层相比明显提高,磨耗量降低50%,最佳磨耗量为0.042 g;涂层附着力没有明显变化,在B_4C各添加量配比下均保持1级;涂层的光泽度随着B_4C的添加逐渐降低,由18.6%变为8.3%。碳化硼改性水性聚氨酯涂料的制备原理简单、实验过程易操作且绿色无污染,为纳米改性功能型水性涂料的制备提供了新的有效途径。     

硅烷偶联剂对水杨酸/二氧化硅微胶囊改性杨木耐腐性的影响

为探究不同硅烷偶联剂对水杨酸/二氧化硅微胶囊的性能及其改性杨木耐腐性的影响,分别制备了添加KH550、KH560、KH570硅烷偶联剂的水杨酸/二氧化硅微胶囊,并采用真空-加压法浸注改性杨木。通过流失试验、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(SEM-EDX)及耐腐性试验,研究了不同硅烷偶联剂对微胶囊改性材增重率及抑菌成分释放、微胶囊在改性材中的形态与分布及其改性杨木耐腐性的影响。结果表明:添加KH560硅烷偶联剂的微胶囊改性材增重率较高,抗流失性有所改善,流失处理后细胞腔内微胶囊形态饱满,粒径和囊壁厚度适中,改性杨木耐腐等级达到Ⅱ级(耐腐)。     

利用生物质硅源改性丙烯酸酯水性涂料研究

以稻壳为生物质硅源,通过酸浸、煅烧的方式制取二氧化硅(Si O2),用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)表面改性后作为增强填料,制备了水性丙烯酸酯-二氧化硅有机-无机杂化乳液,以期改善水性丙烯酸木器涂料的耐磨性、硬度等,最终合成出理化性能优异的水性丙烯酸木器涂料。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)等手段对稻壳灰、改性二氧化硅的表面形貌、官能团变化、聚集态等方面进行了表征,同时对比了改性前后漆膜的力学性能、热失重性能和硬度。结果表明:650℃煅烧得到稻壳灰呈现出非晶无定形态结构;二氧化硅表面经硅烷偶联剂KH-570改性后成功地连接到其表面上,并呈微纳米级分散在水性丙烯酸酯涂料体系中;聚丙烯酸酯乳液粒径主要分布在89～95 nm之间;二氧化硅添加量为2%质量分数时,涂膜的断裂伸长率为303.06%,拉伸强度48.673 MPa,弹性模量达6.672 MPa,漆膜硬度2H,涂膜力学性能最优。综合比较第1组(A4)丙烯酸单体配比填加2%和3%质量分数的稻壳灰(RHA)漆膜磨耗较小,光泽度均在50左右。随着二氧化硅添加量的增加,附着力提高至0级。利用稻壳提取二氧化硅改性水性丙烯酸木器涂料,其综合性能具有一定程度的提高,为稻壳的增值化利用提供了一个可行的途径。     

脲醛@环氧树脂微胶囊的制备及对水性木器涂料的影响

通过原位聚合法的二步法制备脲醛@环氧树脂微胶囊,囊壁以尿素和甲醛为原料,囊芯用环氧树脂制备,将其添加进木器水性涂料中形成木器涂膜,探究微胶囊对水性涂膜的性能影响及其自修复效果。通过扫描电子显微镜和红外光谱测试仪对制备的不同芯壁比的微胶囊形貌特征和组成成分进行了观测,并将微胶囊分别以不同浓度添加量加入水性涂层,对涂层的光泽度、硬度、附着力、抗冲击力性能进行了评价。结果表明:在水性涂层中,微胶囊质量分数为10%,芯壁材质量比为0.83∶1时,水性涂层综合性能较好,对涂层各性能的负面影响较少。划痕实验表明,微胶囊质量分数为10%时涂层具有良好的修复能力。通过水性自修复涂层的制备和性能表征,探讨了微胶囊自修复技术应用于水性涂料的可能性,为后续涂料的工程应用研究奠定了基础。     

大豆油基木器涂料的合成及其阻燃性能研究

以甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的衣康酸前聚体(GI)和环氧大豆油(ESO)的合成产品GIESO为原料,甲基丙烯酸四氢呋喃酯(THFMA)作稀释剂,制得疏水纳米SiO₂改性生物基UV固化树脂,然后引入含磷型阻燃剂9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO),制备了一种具有疏水和阻燃性能的UV固化木器涂料。通过调节树脂中SiO₂和DOPO的用量,研究了这两种组分对涂层性能的影响。研究结果表明：SiO₂用量为0.5%(以GIESO/THFMA的质量计,下同)时,涂层GIESO/THFMA-Si 0.5综合性能最佳,吸水率为0.49%,接触角108.2°。DOPO用量20%时,制得了一种具有较高涂膜性能,疏水性能和阻燃性能均较好的光固化木器涂料,涂膜硬度6H,附着力1级,柔韧性4 mm,接触角103.7°,极限氧指数(LOI)可达24.0%。     

水性聚氨酯丙烯酸树脂和聚丙烯酸酯面漆漆膜性能评价

选取两种商用的水性木器涂料面漆进行性能评价,其主要成膜物质分别为水性聚氨酯丙烯酸树脂和聚丙烯酸酯。通过傅里叶红外光谱测试分析这两种面漆的官能团,在此基础上进行漆膜的干燥速率、铅笔硬度、耐磨性、漆膜光泽度和漆膜24 h吸水率测试,分析这两种水性木器涂料面漆性能的差异,为家具企业在应用水性木器涂料时提供选择依据,并且为这两种水性树脂在木器涂料应用中的改良提供一定实验依据。结果表明:水性聚氨酯丙烯酸酯树脂的水性木器面漆在漆膜硬度、耐磨性、光泽度和耐冷液性能方面都要好于水性丙烯酸酯的水性木器面漆,但水性丙烯酸酯木器涂料的干燥速度更快,24 h漆膜吸水率只有8.2%,低于水性聚氨酯丙烯酸酯漆膜的29.6%。通过研究可发现交联程度高的水性聚氨酯丙烯酸树脂在漆膜耐磨性、表面光泽度和硬度等方面有更好的表现,但漆膜表面过快形成交联网络也会降低漆膜的干燥速率,提高企业的应用成本。     

快干型水性光固化(UV)木器涂料通过鉴定

正由中国林科院林业新技术研究所和江苏海田技术有限公司共同研发的"快干高性能水性光固化(UV)木器涂料",2019年1月通过了中国林产工业协会组织的新产品鉴定。该产品采用高固体含量的水性聚氨酯丙烯酸酯树脂,优化筛选出高效光引发剂、消泡剂、触变剂、润湿分散剂等,通过对添加次序、分散工艺、助剂的施加方法等工艺因素的研究,研制出了具备高耐磨、高硬度的快干水性光固化(UV)木器涂料。     

耐磨高硬度水性涂料实木复合地板通过鉴定

2019年1月,圣象集团有限公司研发的“耐磨高硬度水性涂料实木复合地板”通过了中国林产工业协会组织的新产品鉴定。该产品使用快干高性能水性光固化(UV)木器涂料进行表面涂饰,采用20~60HS硬度的胶辊辊涂,底漆涂布量15~50g/m^2,面漆涂布量4~10g/m^2,通过微波、红外、热风组合干燥,实现了快干高性能水性光固化(UV)木器涂料在木地板工业化生产的成功应用。现已制备出了具备耐磨、高硬度的水性涂料实木复合地板,并制订了《水性光固化(UV)漆木地板》(Q/SXHB01-2019)企业标准。     

纤维素纳米晶体/SiO_2纳米复合胶体对水性丙烯酸涂料性能的影响

为改善纳米SiO_2在水性聚丙烯酸(poly acrylic acid,PAA)涂料中的分散性,以纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystal,CNC)为模板,正硅酸乙酯为硅源,通过溶胶凝胶法在CNC表面原位聚合形成纳米SiO_2,制备CNC/SiO_2复合胶体,并以复合胶体改性水性PAA涂料,探讨了CNC、纳米SiO_2以及CNC/SiO_2复合胶体对水性PAA涂料的影响规律。结果表明,以CNC为模板负载SiO_2制备得到的CNC/SiO_2复合胶体加入水性PAA涂料中可以有效提高SiO_2在PAA涂料中的分散性,改善了SiO_2与PAA的界面相容性。经CNC/SiO_2复合胶体改性后,PAA涂料中形成了氢键和微量的酯基。相比CNC和SiO_2,CNC/SiO_2复合胶体改善了水性PAA涂料的物理力学性能。当CNC/SiO_2复合胶体添加量为5%时,PAA涂料的硬度由H增大到6H,附着力由四级提高到一级,黏度由979.3 mPa·s减小到480.8 mPa·s,表干时间由60 min延长至130 min。     

水性氟-硅内纳米溶胶自分层超耐候耐污涂料

建筑外墙涂料的发展趋势是高装饰性、强耐污性、高耐候、耐久性。水性涂料利于环保,但耐侯、耐污性难与溶剂型涂料相比。本课题以无公害、环保型水性外墙涂料为攻坚方向,以提高水性涂料的耐候、耐污性能为主攻点,以常温固化水性氟树脂与自交联硅丙刚旨在特殊助剂作用下共混性,引入纳米材料应用新技术,应用涂料自分层的原理,完成了水性氟-硅内     

高温煅烧纤维素纳米晶体对水性木器涂膜耐霉性能的影响

研究了高温煅烧前后纤维素纳米晶体(CNC)添加量对水性涂膜硬度、附着力、抗冲击强度、色差及对水性涂膜耐霉性能的影响。结果表明:加入CNC与高温煅烧后CNC的水性涂膜硬度均能提高,加入CNC的水性涂膜比加入高温煅烧后CNC的水性涂膜硬度高;CNC与高温煅烧后CNC对水性涂膜的附着力和抗冲击力影响不大;CNC对水性涂膜的色差影响最大值为8.4,高温煅烧后CNC对水性涂膜的色差影响最大值为5.7,比高温煅烧前的涂膜色差最大值小2.7,颜色更加均匀;水性木器涂膜中加入高浓度CNC比加入低浓度CNC有更好的耐霉效果,加入高温煅烧后的CNC对木霉有更好的抑制作用。     

紫外光固化改性松香甲基丙烯酸酯的制备及性能

以松香为原料,先与顺丁烯二酸酐发生Diels-Alder加成反应合成了马来海松酸酐(MPA),接着与己二胺反应合成了马来海松酰胺酸(MPAA),最后与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应合成了改性松香甲基丙烯酸酯(MRMA),通过FT-IR和~1H NMR对中间体和目标化合物的化学结构进行了表征,并测试了MRMA的UV光固化膜性能。研究结果表明:MRMA可溶解于常见的丙烯酸酯类活性单体中,UV光固化涂层的玻璃化转变温度(T_g)为124.3℃,最大热失重温度为418.4℃。固化膜硬度为2H,吸水率小于5%,在聚丙烯薄膜上附着力为0级,具有良好的耐水性、耐酸碱性和耐溶剂性能,在UV光固化涂料、油墨及黏合剂中有良好的应用前景。活性稀释剂种类及用量对UV光固化涂层性能影响的分析结果表明:以丙烯酸丁酯(BA)为活性稀释剂时MRMA/BA固化涂层具有良好的综合性能,且随着MRMA用量的增加,涂层的附着力上升,拉伸强度和硬度增加,断裂伸长率先增加后降低,玻璃化转变温度逐渐升高。