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聚氨酯木器面漆层间附着问题的深度探讨

时间:2011-03-18来源:未知 作者:chem 点击:
通过模拟施工现场的操作方式,考察了影响聚氨酯木器面漆层间附着的因素:涂层间有无机械打磨,羟基树脂的有效用羟基,涂层间涂装间隔时间,n(—NCO)∶n(—OH)不同配比,环境温度的变化以及助剂的使用等,讨论了通过改善施工方式和选择有效用羟基树脂以改善聚氨

 聚氨酯木器面漆层间附着问题的深度探讨

 

周罕

    (香港紫荆花制漆有限公司,广东深圳518129)

    摘要:通过模拟施工现场的操作方式,考察了影响聚氨酯木器面漆层间附着的因素:涂层间有无机械打磨,羟基树脂的有效用羟基,涂层间涂装间隔时间,n(—NCO)∶n(—OH)不同配比,环境温度的变化以及助剂的使用等,讨论了通过改善施工方式和选择有效用羟基树脂以改善聚氨酯木器面漆涂层间附着的问题。

    关键词:机械打磨;有效用羟基;涂装间隔时间;施工配比;温度变化

 

    0引言

    聚氨酯木器漆具有良好的物理机械性能,漆膜光亮丰满,坚硬耐磨,柔韧性好,并具有高装饰作用,是目前中高档家具漆的主要品种之一。在实际应用过程中,受施工条件及工艺等因素的影响,有时会出现涂层间漆膜脱落的现象,这种情况在面涂和面涂层间更为明显。由于要获得较丰满的漆膜效果,面漆通常需施涂2~3道,因面漆坚硬较难打磨,涂装时如果粗糙打磨或不打磨底涂层(即第1道面漆,以下同)就施涂第2道面漆,往往会出现两道面漆层间附着不良的问题。为克服此弊端,通常对底涂层进行彻底打磨,增加涂层的粗糙度,可以很大程度上改善涂层间的附着不良问题。本文主要通过摸拟施工现场应用过程中,在底涂层粗糙打磨或不打磨的情况下,探讨通过调整涂料配方及涂装工艺等方法,以改进聚氨酯木器面漆层间附着的问题。

 

    1影响聚氨酯木器面漆层间附着的因素

    漆膜的层间附着力是指两个漆膜之间通过物理和化学作用相互粘结的能力,其机理分为机械附着和化学附着两种,机械附着取决于被涂漆膜的性质(粗糙度、多孔性)以及所形成的漆膜强度。化学附着是指漆膜与被涂漆膜界面分子之间的相互吸引力,取决于漆膜与被涂漆膜之间的物理和化学性质。聚氨酯木器面漆的层间附着力主要是由这两者决定的。通过大量的实验发现,影响聚氨酯木器面漆层间附着的主要因素有:涂层间有无机械打磨,涂层间涂装的间隔时间,羟基组分的性质及与固化剂的施工配比,环境温度的变化以及助剂的使用等,其他因素如稀释剂、空气湿度等也会对层间附着力产生一定的影响。

 

  2实验

    2.1原料及仪器

    短油醇酸树脂A、短油度醇酸树脂B:羟值均为100mgKOH/g,固含量70%,自制;多异氰酸酯固化剂L-75:拜耳;混合溶剂:自制;消光粉及各类助剂:进口。Avatar傅里叶红外光谱仪(FT-IR):美国Nicolet;DCR-SR40E数码照相机:日本索尼;恒温恒湿箱:THS-B4H-ISO,Kingson;Water515型凝胶渗透色谱仪:美国产;拉力胶粘带:3M:美国产;W-71喷枪:AnestIvaTA;4AM-FRV-13C高速分散机:美国。

    2.2样漆及试板的制备

    分别以A、B为主要成膜物质,配以适量溶剂、消光粉、助剂等制成亚光清面漆A1和B1备用。

    2.3层间附着力的检测

    采用GB/T9286—1998色漆与清漆漆膜的划格试验检测漆膜的层间附着情况。

    2.4实验方法及结果讨论

    2.4.1机械打磨以及羟基树脂性质对层间附着力的影响

    用亚光清面漆A1配以适量的固化剂,施涂于已打磨的两块试板上,于恒温恒湿箱中,23℃、50%相对湿度下放置24h后,一块试板底涂层粗糙打磨就施涂第2道面漆A1,另一块试板在底涂层细致打磨后施涂第2道面漆A1,再于恒温恒湿箱中,23℃、50%相对湿度下放置24h后,测其层间附着。亚光清面漆B1用同样的做法做2块样板,也测其层间附着力,效果图见图1,测试结果如表1。

图1底涂层不同打磨程度的层间附着效果图

    图1底涂层不同打磨程度的层间附着效果图

 

表1底涂层不同打磨程度的层间附着结果

表1底涂层不同打磨程度的层间附着结果

    从图1可看到,有无彻底机械打磨对聚氨酯木器面漆层间附着力有很大的影响。由于机械打磨可增加底涂层的粗糙度,增大两涂层间的界面接触面点,有利于机械附着,因此,底涂层细致打磨后再施涂面漆,层间附着效果有明显改善。同时,对比面漆A1、B1可以发现,在底涂层不打磨的情况下,B1的层间附着力性能明显好于A1。研究树脂A与B,两者羟值、酸值、固含量等指标虽然相似,但由于合成工艺和合成原材料有较大的差别,从而导致两种树脂相对分子质量分布、分子间距、羟基活性及其支化情况等出现较大的差异。图2是两树脂的GPC图。

图2A、B树脂的GPC图

    图2A、B树脂的GPC图

    从图2可推算出树脂B的相对分子质量集中于1300~3000,树脂A的相对分子质量集中于2000~7000,树脂B的相对分子质量分布较均衡,分布也较树脂A的明显集中,正是因为两个树脂这些方面的差异,影响了底涂层中—OH与—NCO反应的均衡性,从而影响到漆膜交联密度和孔隙度等,引起第2道面漆涂装后向底涂层通过微孔的渗透能力大小以及两涂层间物理铆定作用大小的差异,最终使两者的层间附着有较大差别。另外,羟基树脂的羟基活性对两涂层间通过化学键合等形式形成的化学附着也有着极大的影响,这里有必要引入“有效用羟基”的概念,所谓“有效用羟基”是指树脂分子中能参与有效交联反应对漆膜的性能有决定性影响的羟基,聚合物相对分子质量的大小、结构形态都影响着基团的有效性。由于羟基树脂分子结构的复杂性,处于不同位置的羟基活性有较大的差别,甚至有部分羟基因活性低而不能参与交联反应,能参与反应交联的有效用羟基羟值往往小于理论羟值,因此,在配漆时,应考虑到树脂上述两方面的性质,以使每一道面漆中—OH与—NCO反应较均衡,同时分析每一道面漆中有效用羟基的数量,从而保证涂层间的附着性能。(责任编辑:admin)

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