纤维素纳米晶体/KH560对UV固化水性木器涂层性能的影响

随着人们环保意识的提高,对于木器产品所用涂料的要求也更加严格,安全环保的水性涂料在木器行业的应用将成为趋势。笔者围绕水性UV固化木器涂料展开研究,采用高强度高表面能的纤维素纳米晶体(CNC)和高反应活性的硅烷偶联剂KH560对其进行改性,以求开发出涂层综合性能更优的水性UV固化木器涂料,为扩大水性UV固化木器涂料的产业化应用提供必要的理论依据。结果表明:CNC和KH560对水性UV固化木器涂层的力学性能和光学性能均有影响,经CNC协同硅烷偶联剂改性的水性UV固化木器涂层的耐磨性得到明显提升,同时涂层的抗冲击性、硬度、附着力等也得到改善,光泽度趋向亚光且可调。该方法成本低廉、过程可控、适用性好且能够满足日常对水性UV固化涂料的使用需求。     

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。     

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。     

涂布量对水性UV涂料干燥时间与涂膜性能的影响

采用自制水性UV木器涂料涂饰木材,探讨涂料固体含量、涂膜厚度对涂料干燥时间与涂膜性能的影响。结果表明:相同涂膜厚度下,涂料固体含量增大,干燥时间缩短,水分挥发速率增大明显;涂膜厚度增加,干燥时间延长。干燥温度35℃、涂料固体含量80%、涂膜厚度60μm时,干燥时间约4min,涂膜硬度达2H、附着力1级、磨耗值0.089 g/100r,满足GB/T 18103-2013《实木复合地板》的要求。     

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。     

涂布量对水性UV 涂料干燥时间与涂膜性能的影响

采用自制水性UV 木器涂料涂饰木材，探讨涂料固体含量、涂膜厚度对涂料干燥时间与涂膜性能的影响。结 果表明：相同涂膜厚度下，涂料固体含量增大，干燥时间缩短，水分挥发速率增大明显；涂膜厚度增加，干燥时间 延长。干燥温度35 ℃、涂料固体含量80%、涂膜厚度60 μm 时，干燥时间约4 min，涂膜硬度达2H、附着力1 级、 磨耗值0.089 g/100 r，满足GB/T 18103-2013《实木复合地板》的要求。     

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.     

脲醛树脂包覆水性涂料微胶囊的制备及对木器裂纹涂层 性能的影响

采用原位聚合法制备了脲醛树脂包覆水性涂料微胶囊,并将微胶囊按不同质量分数加入水性涂料中,研究不同微胶囊质量分数对木器表面水性裂纹涂层性能及自修复性能的影响。试验中微胶囊芯壁比分别为0.30、0.45、0.60、0.67、0.75,加入水性裂纹涂料的质量分数分别为1.0%、4.0%、7.0%、10.0%、13.0%、16.0%,结果表明:微胶囊芯壁比为0.67时,微胶囊分散均匀,粒径在3μm左右,呈粉末状,包覆效果最好。当微胶囊加入面漆的质量分数为4.0%时,漆面性能较好,附着力为二级,光泽度在60°下为10.9,抗冲击力为15 kg·cm,色差为1.0,硬度为H,对微裂纹愈合程度较佳。     

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。     

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。     

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。     

涂覆工艺对添加变色粉水性涂膜性能的影响

变色产品广泛应用于建筑、服装及工业领域,但是针对木器表面水性涂层变色材料研究较少。从底漆道数、面漆道数与变色粉的添加方式三个方面探究添加变色粉的水性涂料在杉木表面的最佳涂覆工艺以及变色效果,测试了漆膜光学性能、变色效果、力学性能和耐液性能。结果表明:底漆涂刷方式对漆膜色差影响最大,变色粉添加方式对漆膜光泽度影响最大,而相同测试条件下三种因素都不影响漆膜抗冲击力、附着力、耐液等级、光泽度,以及水性涂料漆膜/杉木成分;底漆2道、面漆2道、变色粉于面漆中添加为可逆变色水性涂料的理想涂覆工艺,可以实现稳定、可持续的变色效果。     

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。     

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。     

密胺包覆环氧树脂微胶囊的制备及对木器水性涂层性能的影响

木器涂饰采用水性涂料可降低VOCs释放,同时也会导致木器易产生开裂缺陷,降低力学性能,可以利用自修复微胶囊技术进行修补。试验采用密胺为壁材、环氧树脂为芯材制备微胶囊,借助扫描电镜、红外光谱、光学性能、力学性能测试手段分析了不同含量微胶囊的水性面漆性能。试验结果表明:0.50芯壁比微胶囊颗粒大小更加均匀,表面更加光滑;微胶囊含量为4.0%的水性面漆成膜效果较好,光泽度、硬度、附着力、抗冲击强度性能较优。同时采用耐热性试验测试了漆膜对加热烘烤人为制造日常损伤的修复效果,试验发现伴随微胶囊含量的增加,样品的变色程度和光泽度变化差值随之减小,初步表明微胶囊有一定的修复效果。     

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。     

UV固化蓖麻油改性水性聚氨酯丙烯酸酯木器涂料的性能优化

利用多官能度活性稀释剂,将具有3个碳碳双键的季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)引入到自乳化型紫外光(UV)固化蓖麻油改性的水性聚氨酯丙烯酸酯(WPUA)乳液中,增加体系的交联密度,以提高漆膜的力学性能、固化效率和硬度等,解决蓖麻油改性的WPUA木器涂料固化时间长、漆膜机械性能欠佳、乳液储存稳定性不良等缺点。研究表明:随着PETA添加量(质量分数)从2.3%增加至4.6%,水性聚氨酯丙烯酸酯乳液粒径变化范围为39.7～132.5 nm,乳液粒径分散指数(PDI)变化范围为0.072～0.289。随着PETA添加量的增加,涂膜质量损失率逐渐减小,而涂膜力学性能、硬度、耐水及耐化学品性能均逐渐增加。当PETA添加量为4.6%时,涂膜的拉伸强度最大为7.45 MPa,弹性模量最高为113.61 MPa,断裂伸长率最小为6.23%,涂膜硬度最高4H,光泽度最高为57.2,耐化学品、耐水性能最优;储存稳定性较佳,但是附着力由0级降至2级。因此,多官能度活性稀释剂PETA的引入对蓖麻油改性水性聚氨酯丙烯酸酯木器漆膜在力学性能、硬度、耐水及耐化学品等方面的性能优化可起到关键作用。     

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。     

紫外光辐射能量对木器紫外光固化涂料漆膜硬度和附着力的影响

将紫外光(UV)固化底漆涂覆于枫木试件表面,涂膜厚度为30、60、90μm,在相同照射高度和时间下,分别采用250、450、650 m J/cm~2和850 m J/cm~2四种UV辐射能量对其进行固化,按照相关标准测定其漆膜硬度和漆膜附着力等性能。实验结果表明:UV辐射能量对紫外光固化涂料漆膜硬度和附着力均具有较大影响。随UV辐射能量的增大,紫外光(UV)固化涂料漆膜硬度和漆膜附着力均呈现先增大后减小趋势,且辐射能量为650 m J/cm~2条件下的漆膜性能相对最好,漆膜硬度可达HB,附着力可达1级。     

涂覆工艺对杉木表面可逆变色水性涂料性能的影响

探究涂覆工艺对杉木表面可逆变色水性涂料性能的影响。以底漆道数、面漆道数与变色油墨添加方式为试验因素,进行三因素两水平正交试验并优化工艺参数,探究不同涂覆工艺对添加变色油墨水性涂料漆膜的力学、光学、耐液性能的影响,研究老化温度和时间对漆膜变色性能的影响。结果表明:变色油墨添加方式对漆膜色差和光泽度影响最大;对于添加变色油墨的水性涂料,涂覆工艺对漆膜附着力、抗冲击力、耐液等级等原有性能影响较小,不同涂覆工艺下漆膜光泽度变化无明显规律;当涂覆工艺为3道底漆、3道面漆、变色油墨添加于面漆中时,形成的漆膜变色性能、光泽度较佳,漆膜综合性能良好,漆膜变色性能在老化时间和温度变化的情况下保持稳定。该研究为智能涂料的发展提供新思路。