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美术型水性裂纹漆的研究与制备简述
发布时间:2012-8-15 15:22:28 新闻来源:永州市三湘地坪建材有限公司 浏览次数:

水性裂纹漆是一种美术型涂料,由水性底漆和水性面漆组成。当将面漆涂料涂装在柔韧的底漆上时,面漆在干燥过程中会收缩,表面开裂,露出下面的底漆, 形成裂纹图案。该涂料VOC含量极低,可大大减少对环境所造成的污染和对操作人员的人身毒害。介绍了裂纹漆的涂装方法,并详细分析了裂纹产生的机理。其涂 膜附着力强、耐水性好,耐擦洗。
    关键词:水性涂料;裂纹漆;环氧底漆;含氟涂料;涂装工艺

    0引言

    裂纹漆是一种美术涂料,可用于玻璃、门窗、水泥墙面和家具等的装饰和保护性涂装,在家具和室内装饰中亦有应用。目前,广东地区出口欧美的一 些仿古家具还在使用裂纹漆。但传统的溶剂型裂纹漆使用中会释放出VOC(挥发性有机化合物)。其施工后的工具清洗也要采用相应的有机溶剂,存在对环境的污 染和对操作人员的人身毒害。随着技术的进步和人们对环保的重视,对VOC排放的限制越来越严格,人们越来越多地把目光投向低污染的水性涂料。本文研制的水 性裂纹漆由水性环氧底漆、水性含氟面漆两部分组成。底漆由环氧树脂乳 液配成的涂料组合物(A组分)和固化剂(B组分)两个组分组成。面漆主要由水性含氟树脂乳液和颜填料、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、丙二醇、成膜 助剂组成。该裂纹漆制作简单,涂装方便。涂装后能产生裂纹效果且裂纹类型和大小可调。其喷刷过程和涂层固化过程中挥发的绝大部分是水,对环境几乎无污染, 符合环保要求。

    1实验部分

    1.1原材料

    环氧树脂乳液:浙江安邦公司;含氟树脂乳液:哈尔滨雪佳集团;润湿分散剂、防腐剂、消泡剂、增稠剂:德谦公司;丙二醇:试剂纯;成膜助剂:TEXANOL,美国伊士曼公司;颜料:进口或国产;填料:合山化工;水性色浆:浙江省桐乡市宇名水性色浆公司。

    1.2涂料制备

    1.2.1配方

    涂料参考配方见表1。

    表1涂料参考配方

 

表1涂料参考配方


    水性色浆的配方见表2。

    表2水性色浆配方

 

表2水性色浆配方


    裂纹漆的底漆可以制成各种颜色亦可以无色,面漆可以是各种颜色,但面漆和底漆的颜色差异要尽量明显,使裂纹的效果得以显现。

    1.2.2制备工艺

    水性底漆分为A、B两个组分,A组分为环氧树脂乳液;B组分为固化剂,为脂肪族二胺或多胺。按配方量,加入水和润湿分散剂、消泡剂、防腐 剂、丙二醇和颜填料,放入砂磨机中研磨,制成细度在40μm以下的色浆。也可直接采用商品的色浆。把上述色浆和水性环氧树脂乳液、成膜助剂、增稠剂放入搅 拌器中混合均匀即可。涂装底漆前,将A、B两组分混合,B组分固化剂的用量按照正常量的0.4~0.8倍添加,可更好地保持底漆的柔韧性。底漆混合后在 5~8h内涂装完毕,以免乳液和固化剂反应失效。面漆主要由含氟丙烯酸树脂乳液、颜填料、助剂、水组成,为单组分涂料,制备工艺同底漆。

    1.3裂纹漆的涂装方法和涂膜性能检测

    涂装裂纹漆的步骤是:(1)将水性底漆涂装到底材上,控制水性底漆干膜厚度在8~80μm之间;(2)于15~70℃成膜,成膜状态可以是 刚刚表干,亦可是表干后又在室温下放置0~5h的一段时间;不能干燥至实干,否则会影响底漆和面漆间的附着力并且不能得到裂纹漆的效果;(3)涂装水性含 氟面漆,根据想要得到的裂纹大小,控制水性面漆干膜厚度在5~80μm之间。喷涂可以达到较好的裂纹效果,刷涂和辊涂裂纹的效果不理想。将涂装后的物品或 样板置于10~70℃下,表干后于10~50℃放置10~50min。其间即可有裂纹效果产生。
    2结果与讨论

    2.1主、辅原材料的选择

    颜料的品种和数量根据客户要求的颜色而定,可选钛白粉、炭黑、永固紫、酞菁蓝、酞菁绿等品种,填料选用滑石粉、轻质碳酸钙、 硫酸钡等,在综合考虑涂料性能的基础上经过试验,确定填料含量占总量的0~50%时,裂纹效果较好。其品种选择1250目以上的高精度分级,白度高的品 种。滑石粉、轻质碳酸钙、硫酸钡分别占0~30%、0~10%、0~20%。A组分的环氧乳液选择高相对分子质量固体环氧;B组分为脂肪族二胺和多胺固化 剂,选择常温固化、柔性、施工适用期较长的品种。A、B组分按照适当比例混合后,施工适用期5~8h,涂装后可常温固化成膜,涂膜有韧性。采用浙江安邦新 材料发展有限公司的AB-HGA水性环氧固化剂效果较好,AB-HGA是常温固化、施工适用期较长的柔性固化剂,对面漆的涂装时间要求不严格,施工便于掌 握。底漆固化后具有优异的耐碱性、耐水性和极好的附着力、极高的柔韧性。且具备油溶性环氧涂料所不具有的特性,如很低的VOC、易清洗、施工安全、不污染 环境等。如选用快速固化的固化剂,固化快,保持韧性的时间太短,面漆涂装时间很难控制,很难开裂,即使偶尔开裂,裂纹的形态也大小不一。
 2.2助剂的选择

    颜填料的润湿分散剂根据颜料的种类和数量确定,采用共聚物类型的分散剂,如德谦DisponerW-511。成膜助剂选用美国伊士曼公司的 TEXANOL。成膜助剂添加后要搅拌均匀,放置一段时间,至少1h以上,使成膜助剂充分地吸附于乳液粒子周围,软化粒子并且在涂漆时引起更好的融合。不 可立即使用或制板检测,如果因着急而仓促施工或制板,会引起缩孔、收缩等弊病。流平剂选用海名斯RHEOLATE212,可增强薄膜形成,有良好的刷涂粘 度,不影响喷涂性能,可与其它流变助剂兼容。有机硅类和非有机硅类消泡剂的消泡效果都很好,可采用德谦公司的非有机硅类消泡剂DefomW-090。增稠 剂采用碱溶胀型丙烯酸乳液增稠剂和缔合型聚氨酯增稠剂搭配使用。如果用单一增稠剂,配好涂料后应立即使用,否则会出现分水、分层等弊病。

    2.3水性裂纹漆的涂装

    “三分油漆,七分涂装”,美术涂料更是如此。裂纹漆能否在底材上呈现出均匀、美观的裂纹图案,除与该裂纹漆本身的性能有关外,更与相应的涂 装技巧紧密相关。底漆的涂装方法可以是刷涂、辊涂或喷涂,面漆采用喷涂。施工现场环境要求相对湿度小于85%,气温不低于5℃。首先刷涂或喷涂水性环氧底 漆,底漆表干后喷涂含氟丙烯酸面漆,涂面漆后在室温下放置,在面漆表干的过程中就可裂开形成各种式样的裂纹。涂膜厚则裂纹大,涂膜薄则裂纹小,因此要控制 涂膜的厚度,特别是面漆,膜厚要均匀,以使裂纹大小一致,均匀美观。为了进一步提高涂层的保护和装饰性,可再涂一层罩光涂层。
    2.4涂膜性能

    涂膜的性能见表3。

    表3涂膜性能

 

表3涂膜性能


    图1是a、b、c、d4个裂纹漆的裂纹效果图片,裂纹由大到小。

 

图1裂纹效果图


    图1裂纹效果图

    2.5裂纹机理以及影响裂纹类型的因素

    水性裂纹漆的开裂通常是在喷涂面漆之后的20~40min内,根据环境的温度、湿度和涂层厚度会有所差异。环境的空气即使是封闭的不流通的 也完全可以形成裂纹,且裂纹的纹理类型因面漆PVC(颜料体积浓度)的差异会有所不同,面漆PVC低时,形成的裂纹漆如图1a,为平直的裂纹;面漆PVC 高时,形成的裂纹漆如图2,为弯曲且参差不齐的裂纹。

 

图2高PVC的裂纹漆


    图2高PVC的裂纹漆
    有人认为:由于室内的排风作用(或用喷枪轻吹漆膜表面),迫使裂纹漆表面溶剂迅速挥发,由于面漆溶剂的挥发吸收热量,导致漆膜表面温度下 降,而底漆层没有直接接触空气,温度下降不明显,造成面漆层的冷却快于底漆层,再加上面漆表面层应力大于底漆层,所以面漆层收缩比底漆层快,导致裂纹的产 生(机理如图3A所示)。

 

 

图3裂纹漆纹理形成机理


    图3裂纹漆纹理形成机理

    该机理认为主要是外因的空气作用力在起作用,但经我们研究分析,其原因主要是面漆干燥过程中产生收缩。影响因素包括收缩产生的拉力大小、面 漆涂膜的拉伸强度和底漆的流动性能三方面。在柔韧的底漆作用下,面漆收缩不均衡产生应力集中。当这种应力大于涂膜的拉伸强度时就会开裂,形成裂纹。当底漆 没有柔韧性时,面漆不会产生应力集中,一般不会开裂,当这种收缩产生的应力小于等于涂膜的拉伸强度时也不会开裂,如图3B;PVC小的面漆由于乳液所占的 百分比大,粘结强度大,薄弱环节较少,开裂时裂纹就会比较平直,产生断面如图3C的形状;PVC大的面漆由于乳液少,粘结强度小,薄弱环节较多,开裂时裂 纹就会产生断面如图3D的形状,为弯曲且参差不齐的裂纹。

    3结语

    实验证明:用环氧树脂乳液做底漆,含氟丙烯酸树脂乳液做面漆的裂纹漆质量、性能稳定,涂装后裂纹效果清晰。裂纹的大小和类型可控:通过调节 底漆和面漆的厚度可得到大小不同的裂纹;通过调节面漆的PVC可制得平直和参差不齐的两类裂纹。该裂纹漆可应用于内墙、家具、工艺品、装饰玻璃等的涂装, 具有很好的市场潜力。

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