水性木器涂膜的工藝優(yōu)化及性能研究

1、    水性木器涂膜的工藝優(yōu)化及性能研究    過斌+錢星雨+閆小星+徐偉+楊雪摘 要：文章通過對水性木器涂料的溫度、干燥時間和涂料用量這三個影響因素進行試驗探究來優(yōu)化改善水性木器涂料性能。正交實驗結(jié)果，驗證了水性木器涂層的力學(xué)性能主要取決于干燥時間的長短。進一步對實驗參數(shù)優(yōu)化，表明在90烘箱中干燥，涂料用量固定為3g時，干燥時間從15min增加到40min，水性木器涂層的硬度從5b增加到h，附著力均是較優(yōu)1級。關(guān)鍵詞：水性涂料；優(yōu)化；性能：tq637 文獻標(biāo)志碼：a ：2095-2945（2017）24-0018-02水性涂料品種繁多并且目前已經(jīng)在很多

2、行業(yè)中廣泛應(yīng)用1。水性涂料以水作溶劑，它污染很少，綠色環(huán)保。然而水的表面張力很大，所以這種涂料對于材料的表面質(zhì)量要求很高。除此之外，它還具有良好的導(dǎo)電性能，附著力很強等顯著特性2。目前水性涂料存在的一些問題已經(jīng)通過工藝優(yōu)化，性能正在逐步提升。在種類眾多的水性涂料中，由于水性木器涂料無毒環(huán)保、附著力好、涂刷效果佳等優(yōu)點它越來越受到市場的關(guān)注3。本文選擇此種涂料作為主要研究對象，力圖找到性能發(fā)揮到最佳的結(jié)點。水性木器涂料在我國的發(fā)展時間不算很長4。盡管很多學(xué)者致力于將此種涂料應(yīng)用到很多行業(yè)，但目前真正涉足研究使用的企業(yè)還很少5。在實際應(yīng)用中的這種涂料還存在著缺點6。比如它的耐水性較差，干燥的速度比

3、較緩慢等等7。本文對實驗參數(shù)進行分析，為企業(yè)在木器涂飾中提供能夠形成高質(zhì)量涂層的實驗參數(shù)。1 實驗部分1.1 材料與實驗設(shè)計此次實驗中準(zhǔn)備的所有試劑是直接使用的沒有經(jīng)過處理，試劑都是分析純8。材料準(zhǔn)備除了水性木器涂料，基材為木質(zhì)集成材。試樣的規(guī)格尺寸為100mm×100mm×5mm。1.2 涂層制備首先對基板進行預(yù)處理，先用砂紙打磨，然后在表面輥涂底漆。涂料涂膜的性能會收到干燥時間、溫度以及涂料用量的影響。將水性木器涂料均勻涂抹在經(jīng)過預(yù)處理的基材上，厚度設(shè)置為大約60m。將涂飾過的板子放入溫電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，控制干燥固化時間（20-40min）。1.3 測試方法涂層的沖

4、擊強度使用涂膜沖擊試驗儀測定。附著力使用涂膜附著力實驗儀進行測量。涂層硬度根據(jù)gb6739-86進行測定。涂層光澤度采用bgd512-60°型光澤度儀進行測試。2 結(jié)果與討論2.1 正交實驗分析水性木器涂料的力學(xué)性能包括抗沖擊強度、附著力、光澤度等都會受到溫度、干燥時間和涂料用量這三個因素的影響。在這個正交實驗中，三個組分的量在以下范圍內(nèi)進行實驗：干燥溫度（a）：40-90，干燥時間（b）：20-40min，涂料用量（c）：2-3g。在正交實驗中，我們重點分析三個因素對光澤度的影響。表1的正交試驗結(jié)果代表的是溫度、時間、用量三者對涂料光澤度的影響。在表格所示的同一列中，都計算得出與同

5、一個因素相對應(yīng)的極差（r）和方差。要看對光澤度的影響效果如何就要根據(jù)最后兩行的極差和方差值來判斷，越小說明影響程度越低。由圖可知，干燥時間對水性木器涂層的光澤度影響最明顯，涂料用量的影響次之，干燥溫度的影響較小。因此，為了節(jié)省時間，在獨立試驗中我們將干燥溫度固定為90。2.2 干燥時間對水性木器涂層力學(xué)性能的影響控制干燥溫度在90，涂料用量固定為3g，干燥時間分別定為10min、15min、20min、30min和40min。圖1顯示了干燥時間對水性涂層硬度性能的影響趨勢。干燥時間從10min增加到15min的時候，水性木器涂層很軟為5b。因為此時漆膜剛剛固化，硬度不高。繼續(xù)增加干燥時間至40

6、min時，涂層硬度不斷增強。這是因為涂層固化有了一定的時間，水性涂料與底漆結(jié)合更緊密，硬度較之前提高。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)涂層附著力與干燥時間無關(guān)，隨著時間的增加，附著力始終為良好的1級。本文也對耐沖擊性能進行了研究。經(jīng)測試，發(fā)現(xiàn)干燥時間與抗沖擊強度無關(guān)，水性涂料的涂層抗沖擊強度始終為很差的5kg·cm。2.3 干燥時間對水性木器涂層光澤度的影響干燥時間對光澤度影響的結(jié)果見圖2，可以看出，水性涂層的光澤度較高，隨著受熱時間增加光澤度略有降低，僅從90%降至85%，可見干燥時間對光澤度幾乎無影響。3 結(jié)束語正交實驗的結(jié)果驗證了水性木器涂層的力學(xué)性能在很大程度上取決于干燥時間。結(jié)果表明，在90烘箱

7、中干燥，涂料用量固定為3g時，干燥時間從15min增加到40min，水性木器涂層的硬度從5b增加到h，附著力變化不大，均是1級，沖擊強度是5kg·cm。當(dāng)干燥時間從15min提高到40min時，水性木器涂層的光澤度從90%下降至85%，可見其對光澤度影響不大。綜上，水性涂層的硬度、抗沖擊強度和光澤度都較差，但它具有良好的附著力。參考文獻：1李幕英，劉國旭，荊旺，等.水性工業(yè)涂料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢j.現(xiàn)代涂料與涂裝，2010，13（1）：35-37.2本刊編輯部.我國水性木器涂料研究進展與市場概況j.涂料技術(shù)與文摘，2008，10：17-22.3王凌，李斌，杜新勝，等.我國水性涂料的研究現(xiàn)狀j.杭州化工，2011，41（1）：13-16.4李維虎，戴家兵，張興元.木器涂料用水性聚氨酯研究進展j.中國涂料，2013，28（6）：12-15.5李冰.水性聚氨酯涂料的制備、改性及其性能研究d.天津：天津大學(xué)，2006.6陳鑫.納米氧化鋅改性水性丙烯酸涂料的制備與研究d.吉林：長春理工大學(xué)，2011.7許戈文.水性聚氨酯材料m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.8dong a. j.， feng s. y.， sun d. x. structure-property relationships of core-shell