李效玉当前水性木器涂料的应用问题与对策阜康

李效玉：当前水性木器涂料的应用问题与对策

北京化工大学材料科学与工程学院李效玉教授

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【中国牛涂网，NTW360.com新闻资讯】由中国涂料工业协会主办的第三届中国水性木器涂料发展研讨会13日在大岭山帝京酒店拉开帷幕。本次研讨会主要探讨水性木器涂料发展，探讨金融危机形势下中国水性木器涂料企业如何生存与发展，搭建上下游企业对话的平台，推进水性木器涂料发展的产业化进程。中国涂料工业协会秘书长岳望坤先生、中国家具协会副理事长陈宝光先生等行业协会领导出席会议并致辞，全国各地的近300名企业代表与大岭山镇本地150名家具企业代表共同参加了会议okmart.com。

北京化工大学材料科学与工程学院的李效玉教授作主题报告:当前水性木器涂料应用问题与对策。

李效玉：大会主席，各位代表上午好，因为下午有点事，所有把报告的调到第一个了。报告的题目是：当前水性木器涂料应用问题与对策。今天的工作报告是十年来的工作体会，水性木器漆的运用上遇到的问题以及这些问题用什么办法来解决。

毋庸置疑环境和资源问题水性木器涂料发展的根本原动力。水性木器涂料必将成为木器涂料的主流，在我国这只是个时间的问题。目前涂料科学技术发展的水平来看，国内外对于木材的保护和装饰性来讲功能和效果都足够了。在政治上引起关注的是水性木器漆，对于工业的发展技术来看，涂料实现水性化对于产品的性能，水性的涂料和油性涂料来比还有很大的差距，饱和性还不够，不管是中国，全世界都是这样的。水性木器漆逐渐的油性涂料转变为水性木器漆，而水性木器漆逐渐成为主流，只是时间的问题。

由于水性木器漆是以水为分散介质的，在家具和装修的施工中也明显由水所引起的一些特性漆膜性能和一般溶剂型涂料相比也有一些差异。水介质的问题就是水作为稀释性问题，是水性料和油性涂料都存在的问题。水和木材结合在一起，就构成水性木器漆现在存在的问题。

从以下两方面跟大家探讨，一个是水性木器漆体系本身的问题；第二个是被涂装木器材料表面的问题。

先说水性木器漆用树脂，就目前水性木器漆用树脂分类来看，主流的不外乎是三种。树脂合成的特点在于共聚物分子量可以很大，乳化剂可以很少，乳液结构可以设计，LIPN。这样的结果可以在漆膜上形成多项的聚合物。如果是对于聚合物的分子设计和粒子设计做得好的话，也可以的。

水性木器涂料成膜：聚合物乳胶成膜，是通过聚合物粒子逐渐堆积，然后粒子融合成膜，成膜助剂起到帮助成膜的作用，这个粒子堆积和成膜过程是一个缓慢的过程，一般分为以下三个过程:

一、充填过程:乳胶型涂料施工后,水分挥发,微粒相互靠近,达到密集的充填状态,体系中的乳化剂及其他水溶性助剂留在微粒间隙的水中。

二、融合过程:水分继续挥发,高聚物微粒表面吸附的保护层破坏,裸露的微粒相互接触。其间隙愈来愈小,至毛细管径大小时,毛细管压力高于聚合物微粒的抗变形力,微粒变形,最后凝集、融合成连续的涂膜。

三、扩散过程:残留在水中的助剂逐渐向涂膜扩散,并使高聚物分子长链相互扩散,形成具有良好性能的均匀涂膜。涂料的成膜过程对最终形成涂膜的表观状态、性能等有决定性的影响。

这是一个示意图，第一张图是大量的水，第二张图是粒子的球形堆积，第三张图是粒子发生了形变，最后进行融合。往往在聚合物体系中加上交联，因为交联以后可以提高介质性，体现的交联不是提高硬度的一部分。这个过程融合，如果说在这里设计了交联，什么时候发生交联呢？是在三四天还是十几天以后呢？交联什么时候发生呢？如果从成膜的致密性来看，如果粒子发生了交联，粒子不能发生交联，粒子的就不能进一步融合，那就比较容易形成致密的融合。所以交联速度是有讲究的，不能过快也不能过慢。有一部分是连续的，有一部分是不连续的。

这就有一个问题，从你的乳胶粒子成膜的速度和交联的速度都不能太快来看，如果对工程和家装这个问题可能不会突出，因为你在家里装修完以后，你不至于去包装它，就算住进去人都没有问题，成膜过程会逐渐的发生，但是家具的快速包装就有问题，在漆膜没有充分的形成对它进行包装，如果在重量或者高温下，势必对漆膜进行破坏。如果采用快速固化、交联、提高性能的话，这时候就会损失漆膜的致密性。

有些研究者采用沸点较低、快速挥发的成膜助剂，以提高聚合物胶乳成膜时的硬化时间，也会影响粒子的融合，所有这些拔苗助长的方法，均会或多或少的损失漆膜的某些性能，只是在性能和时间二者之间取一个平衡。

如果设想缩短这个过程，需要提高成膜温度，提高链段运动的速度，加快粒子的融合成膜，形成比较致密的漆膜，这就要求有个高温烘烤的过程，所以水性木器涂料有一个高温烘烤车间对于提高漆膜性能十分重要。如果想快速成膜的话，就加烘烤，但是烘烤需要能力，分子的运动如果利用微波的技术，我是从橡胶合成加工出身的，如果用微波的话几分钟就可以实现，是否可以引进微波技术对漆膜过程进行规划。这是提高乳胶粒子的成膜过程。当然还可以实现光固化的交联，光固化的交联可以把聚合物的分子量设置得非常低，快速包装又可以实现了。20分钟漆膜表干了以后，进行光固化。

对于自交联体系，或者双组分交联体系的水性木器涂料而言，所设计的交联过程一定要和粒子融合的时间相一致，否则粒子内或粒子间过早交联也会影响粒子的融合过程。

（PPT）上面两个图是一个快速成膜过程和一个慢速成膜过程。这是把水擦掉以后漆膜成功，耐水、耐醇、快速固化会有一个痕迹。这是一个户外漆，昨天在对东莞拍的照片，漆膜还是很好的，没有发现任何的均裂、脱皮的现象。

水性木器涂料由于是以水作为分散介质，水的存在势必在家俱和装修的施工中带来一些问题。如果没有把封闭漆，直接水性底漆，表面发现沟壑。

对于人造纤维板的涂装，我国是人造纤维板的生产大国，生产量是8848亿立方米。由于人造板纤维经过处理，遇水极易发生膨胀，形成纤维的突出，造成涂层表面缺陷，很难打磨平整，造成人造纤维板表面涂装缺陷。人造纤维板用水性木器漆的时候也会遇到水的问题。

水性木器涂料对实木底材施工，会导致木材中的纤维木径发涨，涂装过程中经多道涂装打磨施工，短时间很难看出缺陷，但是时间稍长后，就会在涂层表面发现沟壑，这是个木材经水膨胀以后又收缩的过程造成的。

这些涂装过程中水对纤维素的膨胀，需要有适宜的封底涂料来解决，进行封底。据我了解的信息，有些涂装厂家用油性涂料封底来解决水性涂料中水对纤维素的膨胀问题，可见这个问题解决起来是比较困难的，不容易解决。我们是水漆，你把底漆用油漆，面漆用水漆。但是木材封闭底漆的溶剂往木材纤维内渗透，被面漆封闭，会长期在木材内部存留，造成木器家具、家装等用户的室内环境污染，从环境污染角度看，这是极不可取的。

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