2.5　水性聚氨酯木器漆的应用实例

（1）基本组成　水性聚氨酯木器漆的基本组成如下。

①水性聚氨酯树脂（乳液或分散体）。成膜的基料，决定了漆膜的主要性能。

②抑泡剂和消泡剂。抑制生产和施工过程中漆液中产生的气泡，并能使已产生的气泡逸出液面并彻底清除。消泡剂的种类包括矿物油类、聚醚类、有机聚硅氧烷类、有机聚硅氧烷/无机硅复合、超支化聚合物类等。选择抑泡剂和消泡剂时应对其与树脂的相容性、消泡能力以及持久性等方面进行实验，根据木材和水性漆种类、漆膜性能、施工工艺确定种类和用量。

③流平剂。增加漆流动性能，改善施工性能，以期形成平整的、光洁的涂层。

④润湿剂。有效降低体系表面张力，改善漆液对底材的润湿性能，改进流平性，增加漆膜对底材的附着力，并促进消泡剂和体系的相容性。润湿剂的种类包括阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、有机聚硅氧烷类等，润湿剂的种类和用量根据木器漆树脂的表面张力（基材润湿铺展能力）、基材的界面张力、消泡剂的种类和用量等因素确定。

⑤成膜助剂。在水挥发后，使水性聚氨酯分散体微粒形成均匀致密的膜，并有效降低树脂最低成膜温度，改善成膜效果。常用成膜助剂包括有N-甲基（或乙基）吡咯烷酮、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、醇酯-12等。根据水性漆种类、漆膜性能、施工工艺及环境条件等因素选择成膜助剂的种类和用量。

⑥分散剂。促进颜料和填料在漆液中的分散。

⑦流变助剂。对漆料提供良好流平性，减少涂装过程中的弊病。改善流平与流挂，使漆膜具有较高的丰满度，提高光泽等。

⑧增稠剂。提高木器漆黏度，增加一次涂装的湿膜厚度，并且对颜填料有防沉淀和防分层的作用。

⑨着色剂。主要针对水性聚氨酯色漆而言的，使得水性漆获得所需颜色。它包括颜料和染料两大类，颜料用于不显露木纹的实色漆，染料用于显露木纹的透明色漆。

⑩填料。主要用于腻子和实色漆中，增加遮盖力，增加固体分。

pH值调节剂。调整水性漆的pH值，使水性漆稳定，特别是水性聚氨酯-丙烯酸酯混拼漆。

蜡乳液或蜡粉。增加漆膜表面滑爽程度，提高漆膜抗划伤性。

特殊添加剂。针对水性漆的特殊要求添加的助剂，如消光剂、增滑剂、抗粘连剂、交联剂、耐水剂、防老剂等，此外，配方设计时必不可少的还要添加少量的水以便制漆。

在具体制备水性聚氨酯木器漆时必须注意水性漆的特殊性。

（2）颜料分散　水性体系的颜料分散要比溶剂型难，润湿困难，必须使用润湿分散剂。选用润湿分散剂时要注意以下几方面。

①润湿分散剂必须与树脂相容，与颜料的亲和力要大于树脂的亲和力，HLB值是一个标志。

②润湿分散剂与树脂应是相同的离子型态，最好选用非离子和高分子型润湿分散剂。

③添加量，无机颜料是该颜料吸油量的10%，通常在1%～5%之间，最好在2%～5%之间。炭黑，可测定DBP的吸收值，按DBP吸收值的20%添加，一般在20%～30%之间。例如采用FW200炭黑，炭黑占配方量3%，分散剂用量占炭黑量30%（按固体分计）。

有机颜料黄、橙、红是BET的50%，酞菁蓝、绿是BET的25%。

④添加顺序：水+分散剂+颜料+（树脂）。

⑤研磨色浆，是用树脂研磨还是用水制造浓色浆添加，这是个值得讨论的问题。实际以树脂而定，具有润湿分散功能的树脂可以参加研磨，例如水溶的胺化丙烯酸；没有活性官能团可以不参加研磨，比如一些含交联基团丙烯酸乳液。关于PUD是否参加研磨，理论上讲，无论羧酸型还是磺酸型的，最后分别中和成盐，关键是羧酸基和磺酸基的多少，吸附牢度和吸附颜料粒子的亲水性，第二层吸附的形成等要认真研究和实践。

（3）基材润湿和流平　高表面张力有助于流平，但对基材润湿不利，看来这两者之间是矛盾的，这个矛盾并不十分尖锐，因为水的表面张力降到30mN/m以上是不成问题的，对流平有些影响，但并无大碍。溶剂型涂料大体如此。能够降低表面张力的流平剂等都可作基材润湿剂，有化合物类、硅类、氟类。

目前比较好的是小分子量的有机硅化合物，它类似表面活性剂，有固/液界面定向排布的特征而不影响气/液界面，所以它不同于一般公司所推荐的流平剂，它会在基材/涂料之间定向排布降低界面张力，增强展布性。

（4）泡沫问题　水性涂料比溶剂涂料更容易起泡，原因如下：

①表面张力差距较大；

②水性材料添加的表面活性剂要比溶剂型多；

③木材空隙的填充不实情况；

④机械搅拌；

⑤施工刷、滚、高压无气喷涂等。

消泡剂有脱泡和消泡之区别：

①消泡剂与树脂要有一定的不相容性；

②消泡剂的表面张力一定要比涂料低；

③消泡剂要有良好的扩散性；

④消泡剂要有良好的渗透性；

⑤消泡剂不能影响涂料的性能（附着力、光泽、漆膜的透明性等）。

消泡剂的使用及添加量的确定：消泡剂的用量最好在所有的添加剂都加完了以后再定，这样可以排除其他助剂的稳泡因素，另外，黏稠的液体最好添加两种消泡剂，一种脱泡，另一种消泡。

（5）流动与流平　流动是指无外力作用涂膜自动流平，这个力就是表面张力，所以高表面张力有助于流平。表面状态控制是指消除表面张力差，使表面张力趋于平衡，因表面张力差是产生表面缺陷的主要原因。一般使用表面状态控制剂（流平剂）。除消除表面缺陷外，还有抗粘连、抗划伤的效果。

①降低摩擦系数（消除表面粗糙度，提高平滑性）。

②在涂料表面形成一层薄的润湿剂，填平空隙，使滑动物体与表面保持一定距离。

硅系列流平剂恰好能达到上述两项要求，所以具有抗划伤、防粘连的效果。

（6）动态表面张力控制　动态表面张力失衡在高表面张力、高剪切速率的前提下才能发生。产生的弊端是满板缩孔，甚至不展布。

解决办法：添加在高剪切速率下能够快速展布的表面活性剂。

（7）黏度控制　水性树脂固含量少，黏度低，为达到颜料防沉的目的，可以用黏度的调整来增稠，但不能影响流平，最好添加高剪切增稠的PU型缔合增稠剂。

（8）成膜助剂　成膜助剂一般控制在5%以下，这样对成膜有好处，条件是：①溶剂挥发速率要比水慢，沸点在100℃以上；②该溶剂必须能溶所用树脂。另外添加溶剂可以降低水的表面张力，调整表面状态，对消泡也有帮助，特别是不相溶的溶剂。例如200号溶剂汽油在乳液中就有消泡作用。

应用举例一：用于房门的底漆和面漆

（1）清漆制备过程

羟基分散体可拼入成膜助剂用来形成好的涂膜。当加入叔胺中和后,该混合物放至高的pH值和腐蚀抑制剂以避免锈斑。熟化后加入颜料润湿剂、消泡剂、颜料及填料，然后上砂磨机研磨至所需细度。清漆过滤后，如果需要的话，可用增稠剂、水或消泡剂来调整黏度。

清漆制备时，可在机械搅拌下加入100%树脂份的亲水的—NCO组分。按常规通气5～15min后，物料就可以进行加工了。

如果交联剂是用—NCO组分溶于异丙烯碳酸酯的80%溶液时，其混合加入可用手工完成。

总之，用于双组分聚氨酯体系的开配方是十分简单的，具体如下。

羟基分散体（固体分，45%）　844.4份

二甲基乙醇胺（约50%）　13.0份

丁基乙二醇　42.7份

消泡剂（约50%溶于丁基乙二醇）　3.2份

水（施工时加入）　96.7份

亲水改性的多异氰酸酯　100.0份

在制备双组分水性聚氨酯清漆时，操作人员应先向分散体涂料操作人员了解有关事宜。特别是机器设备的处理应引起重视，如果残余分散体干后就不容易清除了,而湿的则简单用水冲洗即可。

（2）应用结果

表面：聚酯，聚碳酸酯，木材

干燥：室温或最高40℃

施工：喷涂（双嘴喷头，高压）

膜厚：0.08mm（底漆和面漆）

光泽（60°）：最大65%

划方格试验（DIN53151）：1级

耐候测试（DIN50017）：20个循环后无变化

交替试验（DIN50018）:5个循环后无变化

人工老化试验（DIN53381）：2000h后无变化

从实际应用结果可以看到，该涂料可以代替传统的溶剂型双组分聚氨酯，应用于房门等木器上。

应用举例二：RHODIA推荐的黑色柔感涂料

具体配方见表2-1。

此双组分水性聚氨酯柔性漆具有柔软舒适的触感，耐化学品性及物理耐久性好，附着力、耐冲击、耐刮擦、耐磨损性能优异，低光泽，质感很好。