我国水性木器涂料的研究现状与发展前景
传统的装修装饰业以溶剂型涂料为主导产品。从早期的酚醛漆、醇酸漆、硝基漆到目前大量使用的硝基漆和聚氨酯漆等都为溶剂型涂料。其中含有大量苯类、酯类、醛类、酮类等挥发性有机化合物(VOC) ,排放到大气中在阳光下发生化学反应,产生许多活性物质,形成化学烟雾,破坏臭氧层,对人类健康产生新的威胁。据不完全统计,我国每年溶剂型涂料中的有机溶剂挥发量达80 万吨,不仅带来了巨大的环境危害,也造成了约30 亿元资源的巨大浪费。随着经济全球化的不断推进和环保意识的全面增强,有利于环保及人们身体健康的水性木器涂料应运而生[1 ] 。水性木器涂料以水为介质,采用多种不饱和化学单体,在特定的工艺条件下固化形成高光泽漆膜,具有无毒无味、无环境污染、对人体无害等特点而倍受青睐,广泛应用于木制门窗、家具、地板及竹制器具的装饰保护,成为水性涂料发展中的新热点[2 ] 。
1 水性木器涂料的现实状况
1. 1 水性木器涂料的主要品种。
当前市场上水性木器涂料牌号众多,其中以进口产品为主。从主要构成成分来看包括以下三类:
(1) 以丙烯酸为主要成分的水性木器涂料。主要特点是附着力好,但耐磨及抗化学性较差,漆膜硬度较软,丰满度较差,这是使许多人认为水性涂料不如油性涂料的原因所在。因其成本较低且技术含量不高而价格便宜,是大部分水性漆企业推向市场的主要产品。
(2) 以丙烯酸与聚氨酯的合成物为主要成分的水性木器涂料。其特点是漆膜硬度和丰满度较好,综合性能接近油性涂料。
(3) 聚氨酯水性涂料。其综合性能优越,丰满度好,漆膜硬度较高,耐磨性能甚至超过油性涂料。被认为是水性涂料中的高档产品。
1. 2 水性木器涂料的研究现状。
水性木器涂料最早由欧洲国家研发,在国外已有十几年的历史。在欧洲市场,水性木器涂料的年产量以9 %的速度递增。目前销售量约为20 万吨/ 年,使用率已达到80 %。自90 年代末期开始,德国、美国的水性木器涂料商品相继打入我国市场,对我国的涂料市场产生了强大的冲击。自从水性木器涂料投放市场以来,国内外这一领域的研究工作一直相当活跃。即使是开发水性木器涂料最早的欧洲国家,也一直有人在积极开展这方面的研究[326 ] 。
我国水性木器涂料的研究主要集中于水性树脂的研制。肖雪平、卞长信等人[728 ] 曾制备了可用于水性木器涂料的多元丙烯酸酯乳液,王岩等人[9 ]采用进口的无机纳米胶体粒子对水性丙烯酸木器涂料作了改性研究。周树学[10214 ] 、申欣[15 ]等人开展了对高固体分丙烯酸酯聚氨酯纳米复合涂料、高固体分聚酯聚氨酯纳米复合涂料、水性丙烯酸纳米复合涂料等研究。朱万章等[16 ] 通过分子内交联的方法,制备了核壳结构的丙烯酸聚氨酯分散体。文秀芳等[17 ]采用有机硅氧烷单体与羟基丙烯酸酯类单体、(甲基) 丙烯酸酯类单体等共聚,制备水溶性有机硅改性聚丙烯酸多元醇树脂,使聚合物既具有有机硅树脂的特性,又具备丙烯酸树脂的性能,并与聚叔异氰酸酯树脂配伍制备了性能比较优异的双组分水性木器涂料。
1. 3 水性木器涂料的主要问题。
我国引入水性木器涂料6 年来,水性木器涂料的市场占有率或覆盖率至今仍然很小。尽管影响因素很多,除了消费者的消费观念比较陈旧、产品价格相对偏高等原因以外,主要问题在于水性木器涂料的性能与质量尚不尽人意。
我国消费者比较注重于漆膜的丰满度、手感与硬度,对漆膜的耐热、耐烫、耐醇、耐水、耐污染性能要求较高,而这些正是水性涂料的弱点。在施工时,水性涂料容易产生气泡、流挂、缩孔、鱼眼等问题。受气温、湿度影响大,尤其在潮湿天气,难以干燥,容易发白,表干及实干时间较长,高温回粘影响施工质量与进度。目前市售的水性木器涂料主要用于室内装修,户外能耐候的很少。可直接用于工业化生产家具的水性木器涂料尚空白。
导致水性木器涂料出现上述问题的主要原因是由于水性漆技术含量高,生产难度大,生产技术尚不成熟。例如,水性木器涂料容易产生缩孔、鱼眼问题,其主要原因在于水性树脂合成技术水平较低、配漆和应用技术与方法还不成熟。要解决此类问题,主要方法有三种:一是对聚合物进行亲水化学改性的化学方法;二是采用喷射流管设备的物理方法;三是选用优良的消泡剂等助剂。
2 水性木器涂料的发展前景
2. 1 流行水性木器涂料是市场发展的必然趋势。
木器涂料由油性向水性转变是我国社会发展的必然,是世界经济大循环的必然,是人类对生存环境、资源深刻认识的必然。第一,推广水性木器涂料有益于合理使用资源、改善环境卫生和保障人民身体健康。第二,我国加入WTO 后,家具、工艺品等出口量大幅度增长,对涂料中有害物质含量的控制更加严格,才能在激烈的国际市场竞争中取胜。第三,推行水性木器涂料有利于缓解石油资源的紧张局势。目前,水性木器涂料的消费对象主要集中在大中城市的白领阶层、私企、民营、个体老板、国企老总、明星等高收入人群。随着物质生活水平的不断提高,人们的精神生活更加丰富,对家居环境的要求越来越高,室内装修讲究环保、健康、卫生逐渐成为时尚,而水性涂料恰好能满足这种需要,因而拥有巨大的市场空间。喜爱水性木器涂料的消费者队伍正在不断地增长和扩大。
2. 2 提高水性木器涂料质量的主要途径。
国产水性木器涂料产品整体质量尚不够稳定。究其原因,最关键的是“技术”因素。因此,积极开展技术创新无疑是推动水性木器涂料健康发展的不竭动力。水性木器涂料的技术发展还面临很多深层次的研究课题。今后研究工作的重点是如何使亲水基团更好地参加固化反应,使水性木器漆在固化成膜后,成膜物质中的亲水基团的数量大大降低,从根本上提高涂膜的耐水性能。例如,通过应用自交联体系、双组分交联固化体系使水性木器漆形成立体网状结构,可提高交联密度,优化涂膜的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。在树脂合成时,应特别注意树脂相对分子质量分布和大小的控制,注意分子中软、硬链段的搭配和反应官能团的含量及其在分子结构中的分布,调整双组分反应体系固化剂品种和用量,来获得既具有较高硬度,又具有较好弹性的涂料。在涂料中复合加入耐磨材料和抗划伤助剂,可以使涂膜的耐磨性能得到有效的提高。此外,合成超微细粒子的乳液,提高水性树脂在漆液中的含量,也是提高漆膜丰满度和光泽度的有效手段。
3 结论
高聚合物分子设计、分子裁剪和合成技术以及先进的复合材料、杂化材料等技术的应用,将使水性木器涂料的性能不断优化,施工更加方便。水性木器涂料的未来将朝着生产专业化、品种多元化、系列化的方向发展,将从目前仅限用于室内装修向户外装修和工厂使用等更广的范围拓展。其中,双组分水性木器涂料因基数较低,性能价格比较高,故在未来几年内较之单组分水性木器涂料预计有较快的发展。随着市场竞争的激烈展开和科学技术的深入发展,水性木器涂料的性能和质量将会不断优化,而销售价格将会适度下降,这犹如两个飞速转动的车轮载着水性木器涂料向着水性化和绿色化方向健康发展。
