我國水性木器涂料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景
傳統(tǒng)的裝修裝飾業(yè)以溶劑型涂料為主導產品。從早期的酚醛漆、醇酸漆、硝基漆到目前大量使用的硝基漆和聚氨酯漆等都為溶劑型涂料。其中含有大量苯類、酯類、醛類、酮類等揮發(fā)性有機化合物(VOC) ,排放到大氣中在陽光下發(fā)生化學反應,產生許多活性物質,形成化學煙霧,破壞臭氧層,對人類健康產生新的威脅。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國每年溶劑型涂料中的有機溶劑揮發(fā)量達80 萬噸,不僅帶來了巨大的環(huán)境危害,也造成了約30 億元資源的巨大浪費。隨著經濟全球化的不斷推進和環(huán)保意識的全面增強,有利于環(huán)保及人們身體健康的水性木器涂料應運而生[1 ] 。水性木器涂料以水為介質,采用多種不飽和化學單體,在特定的工藝條件下固化形成高光澤漆膜,具有無毒無味、無環(huán)境污染、對人體無害等特點而倍受青睞,廣泛應用于木制門窗、家具、地板及竹制器具的裝飾保護,成為水性涂料發(fā)展中的新熱點[2 ] 。
1 水性木器涂料的現(xiàn)實狀況
1. 1 水性木器涂料的主要品種。
當前市場上水性木器涂料牌號眾多,其中以進口產品為主。從主要構成成分來看包括以下三類:
(1) 以丙烯酸為主要成分的水性木器涂料。主要特點是附著力好,但耐磨及抗化學性較差,漆膜硬度較軟,豐滿度較差,這是使許多人認為水性涂料不如油性涂料的原因所在。因其成本較低且技術含量不高而價格便宜,是大部分水性漆企業(yè)推向市場的主要產品。
(2) 以丙烯酸與聚氨酯的合成物為主要成分的水性木器涂料。其特點是漆膜硬度和豐滿度較好,綜合性能接近油性涂料。
(3) 聚氨酯水性涂料。其綜合性能優(yōu)越,豐滿度好,漆膜硬度較高,耐磨性能甚至超過油性涂料。被認為是水性涂料中的高檔產品。
1. 2 水性木器涂料的研究現(xiàn)狀。
水性木器涂料最早由歐洲國家研發(fā),在國外已有十幾年的歷史。在歐洲市場,水性木器涂料的年產量以9 %的速度遞增。目前銷售量約為20 萬噸/ 年,使用率已達到80 %。自90 年代末期開始,德國、美國的水性木器涂料商品相繼打入我國市場,對我國的涂料市場產生了強大的沖擊。自從水性木器涂料投放市場以來,國內外這一領域的研究工作一直相當活躍。即使是開發(fā)水性木器涂料最早的歐洲國家,也一直有人在積極開展這方面的研究[326 ] 。
我國水性木器涂料的研究主要集中于水性樹脂的研制。肖雪平、卞長信等人[728 ] 曾制備了可用于水性木器涂料的多元丙烯酸酯乳液,王巖等人[9 ]采用進口的無機納米膠體粒子對水性丙烯酸木器涂料作了改性研究。周樹學[10214 ] 、申欣[15 ]等人開展了對高固體分丙烯酸酯聚氨酯納米復合涂料、高固體分聚酯聚氨酯納米復合涂料、水性丙烯酸納米復合涂料等研究。朱萬章等[16 ] 通過分子內交聯(lián)的方法,制備了核殼結構的丙烯酸聚氨酯分散體。文秀芳等[17 ]采用有機硅氧烷單體與羥基丙烯酸酯類單體、(甲基) 丙烯酸酯類單體等共聚,制備水溶性有機硅改性聚丙烯酸多元醇樹脂,使聚合物既具有有機硅樹脂的特性,又具備丙烯酸樹脂的性能,并與聚叔異氰酸酯樹脂配伍制備了性能比較優(yōu)異的雙組分水性木器涂料。
1. 3 水性木器涂料的主要問題。
我國引入水性木器涂料6 年來,水性木器涂料的市場占有率或覆蓋率至今仍然很小。盡管影響因素很多,除了消費者的消費觀念比較陳舊、產品價格相對偏高等原因以外,主要問題在于水性木器涂料的性能與質量尚不盡人意。
我國消費者比較注重于漆膜的豐滿度、手感與硬度,對漆膜的耐熱、耐燙、耐醇、耐水、耐污染性能要求較高,而這些正是水性涂料的弱點。在施工時,水性涂料容易產生氣泡、流掛、縮孔、魚眼等問題。受氣溫、濕度影響大,尤其在潮濕天氣,難以干燥,容易發(fā)白,表干及實干時間較長,高溫回粘影響施工質量與進度。目前市售的水性木器涂料主要用于室內裝修,戶外能耐候的很少?？芍苯佑糜诠I(yè)化生產家具的水性木器涂料尚空白。
導致水性木器涂料出現(xiàn)上述問題的主要原因是由于水性漆技術含量高,生產難度大,生產技術尚不成熟。例如,水性木器涂料容易產生縮孔、魚眼問題,其主要原因在于水性樹脂合成技術水平較低、配漆和應用技術與方法還不成熟。要解決此類問題,主要方法有三種:一是對聚合物進行親水化學改性的化學方法;二是采用噴射流管設備的物理方法;三是選用優(yōu)良的消泡劑等助劑。
2 水性木器涂料的發(fā)展前景
2. 1 流行水性木器涂料是市場發(fā)展的必然趨勢。
木器涂料由油性向水性轉變是我國社會發(fā)展的必然,是世界經濟大循環(huán)的必然,是人類對生存環(huán)境、資源深刻認識的必然。第一,推廣水性木器涂料有益于合理使用資源、改善環(huán)境衛(wèi)生和保障人民身體健康。第二,我國加入WTO 后,家具、工藝品等出口量大幅度增長,對涂料中有害物質含量的控制更加嚴格,才能在激烈的國際市場競爭中取勝。第三,推行水性木器涂料有利于緩解石油資源的緊張局勢。目前,水性木器涂料的消費對象主要集中在大中城市的白領階層、私企、民營、個體老板、國企老總、明星等高收入人群。隨著物質生活水平的不斷提高,人們的精神生活更加豐富,對家居環(huán)境的要求越來越高,室內裝修講究環(huán)保、健康、衛(wèi)生逐漸成為時尚,而水性涂料恰好能滿足這種需要,因而擁有巨大的市場空間。喜愛水性木器涂料的消費者隊伍正在不斷地增長和擴大。
2. 2 提高水性木器涂料質量的主要途徑。
國產水性木器涂料產品整體質量尚不夠穩(wěn)定。究其原因,最關鍵的是“技術”因素。因此,積極開展技術創(chuàng)新無疑是推動水性木器涂料健康發(fā)展的不竭動力。水性木器涂料的技術發(fā)展還面臨很多深層次的研究課題。今后研究工作的重點是如何使親水基團更好地參加固化反應,使水性木器漆在固化成膜后,成膜物質中的親水基團的數(shù)量大大降低,從根本上提高涂膜的耐水性能。例如,通過應用自交聯(lián)體系、雙組分交聯(lián)固化體系使水性木器漆形成立體網(wǎng)狀結構,可提高交聯(lián)密度,優(yōu)化涂膜的硬度、耐磨性和耐腐蝕性能。在樹脂合成時,應特別注意樹脂相對分子質量分布和大小的控制,注意分子中軟、硬鏈段的搭配和反應官能團的含量及其在分子結構中的分布,調整雙組分反應體系固化劑品種和用量,來獲得既具有較高硬度,又具有較好彈性的涂料。在涂料中復合加入耐磨材料和抗劃傷助劑,可以使涂膜的耐磨性能得到有效的提高。此外,合成超微細粒子的乳液,提高水性樹脂在漆液中的含量,也是提高漆膜豐滿度和光澤度的有效手段。
3 結論
高聚合物分子設計、分子裁剪和合成技術以及先進的復合材料、雜化材料等技術的應用,將使水性木器涂料的性能不斷優(yōu)化,施工更加方便。水性木器涂料的未來將朝著生產專業(yè)化、品種多元化、系列化的方向發(fā)展,將從目前僅限用于室內裝修向戶外裝修和工廠使用等更廣的范圍拓展。其中,雙組分水性木器涂料因基數(shù)較低,性能價格比較高,故在未來幾年內較之單組分水性木器涂料預計有較快的發(fā)展。隨著市場競爭的激烈展開和科學技術的深入發(fā)展,水性木器涂料的性能和質量將會不斷優(yōu)化,而銷售價格將會適度下降,這猶如兩個飛速轉動的車輪載著水性木器涂料向著水性化和綠色化方向健康發(fā)展。
