前言

隨著中國對環(huán)保的日益重視，溶劑型涂料水性化逐漸成為大家的共識，木器漆也不例外。近些年水性木器漆逐漸成為了研發(fā)的重點，吸引了越來越多的關(guān)注。

一、水性木器漆的基本構(gòu)成

通過對水性木器漆的理解，以及這些年在交流過程中從眾多涂料工程師那里學到的經(jīng)驗，站在配方設(shè)計的角度，通過原材料的選擇，關(guān)于水性木器漆配方的構(gòu)成框架和基本知識，同時還會和大家交流如何提升體系的物化性能，相信這些同樣對木器漆研發(fā)有借鑒作用。

需要特別說明的是，這些提出的絕大多數(shù)觀點都不是來自于嚴謹?shù)目茖W實驗，請大家辯證、選擇性吸收，避免被誤導(dǎo)。此外還將對理想的木器漆配方進行合理的想象和推理，這些可能更好的理解現(xiàn)有推薦配方，并對未來的原材料選擇提供方向。

與油性木器漆類似，下列因素有助于水性木器漆的定向：

與油性體系不同，水性體系**的難點是**填料定向助劑的缺乏，例如水性體系很難找到類似于油性聚酰胺蠟或者CAB這種對填料定向有**的助劑，因此水性配方工作者必須更加耐心的對市面上助劑進行篩選，以滿足上述5點因素。

目前隨著各大原材料供應(yīng)商都推出了水性木器漆原材料產(chǎn)品，因此研發(fā)人員能拿到大量的水性木器漆推薦配方。值得注意的是，國外的水性木器漆在施工時對施工工藝和條件要求及其嚴格，因此可能國外供應(yīng)商提供的配方在他們的施工工藝和條件下能獲得非常優(yōu)異的表面效果，但目前國內(nèi)客戶通常要求適用油性的施工標準，因此通常情況下，很難獲得滿意的性能或者表面效果，因此客戶在參考這些配方時，需要明白這一點。

二、成膜助劑的選擇

類似于溶劑型涂料中真溶劑和助溶劑，水性體系中成膜助劑也扮演了類似的角色，也可以據(jù)此進行分類。

針對水性涂料干燥，有一句經(jīng)典的評價：溶劑型涂料干燥是溫度主導(dǎo)，濕度干擾;水性涂料是濕度主導(dǎo)，溫度干擾。

成膜助劑的選擇和搭配對涂料表現(xiàn)至關(guān)重要，如果配方表現(xiàn)好，是因為成膜助劑；反之亦然。但是成膜助劑從體系中揮發(fā)的過程又極其復(fù)雜，特別是混合溶劑，至今也無法給出準確的描述。

部分成膜助劑相關(guān)數(shù)據(jù) (供參考)

對涂料工程師而言*在乎的是實際應(yīng)用效果，眾多研究人員對此進行了不斷的研究，撰寫了各種書籍、文章，甚至還有專門的軟件，所以現(xiàn)在至少可以大致定性描述這些揮發(fā)過程，并且可以通過有效的選擇和搭配來解決一些現(xiàn)實問題，這對涂料配方工程師來說已經(jīng)基本夠用。

對于水性木器漆體系，成膜助劑的選擇主要基于以下考慮：

良好的助成膜性：可以降低成膜助劑使用量，配方更加靈活；

快干性：這點對填料定向，早期性能的重要性不言而喻；

適當?shù)膿]發(fā)梯度：適量的慢揮發(fā)成膜助劑對成膜致密性以及防止縮邊等方面具有很大的幫助。

目前主流的成膜助劑選擇有丙二醇甲醚(PM)、乙二醇丁醚(BCS)、二乙二醇乙醚(DEE)和二乙二醇丁醚(DEB)。

為了追求更快的干燥速度，甚至會選擇乙醇、**、苯甲醇等快揮發(fā)溶劑，幾乎是無所不用其極。

三、流變助劑的選擇

在水性木器漆體系中，流變助劑有著極其重要的地位，影響著涂料的各個方面，一個理想的有效的流變曲線需要具備兩個方面的作用：

良好的觸變性可以解決防沉和防流掛的作用。更為重要的是，良好的觸變性可以保持銀粉在噴到板材時，在噴的作用下，乳液粒子傾向于平行排列的狀態(tài)，這一點對水性木器漆尤其重要。

在噴到板材后，涂料需要一定的觸變性來防止流掛，并保持粒子的排列狀態(tài)。在過了這個窗口后，涂膜的收縮導(dǎo)致乳液粒子進一步進行排列，此時盡可能低的粘度有助于進一步排列，以及涂膜的流平(為什么在水性體系中，流變助劑對流平的影響至關(guān)重要，流平劑的選擇一節(jié)中將繼續(xù)闡述)。

這里對水性體系流變助劑做一個簡單的介紹，水性工業(yè)涂料體系常用的流變助劑主要有以下三類：

對于觸變性，可以從各種各樣的配方中看到這一思路的體現(xiàn)，例如選擇有機膨潤土、蠟類流變助劑(BYK一些資料中關(guān)于蠟類助劑對定向的幫助有不少論述)。

選擇堿溶脹流變助劑主要是基于幾點：

四、PH 調(diào)節(jié)劑的選擇

PH 值對水性涂料的影響，可以查到非常多的論述，或者可以參考安格斯對AMP-95 的介紹，各種類型的胺都可以用來做PH調(diào)節(jié)劑，但選擇PH值調(diào)節(jié)劑主要從兩個方面來考慮：體系主成份的反應(yīng)性;揮發(fā)速度。

五、流平劑的選擇

水性涂料的流平是一個問題。溶劑型體系可以通過表面張力差、低粘度來促進流平。通過選擇合適的溶劑，使得溶劑的揮發(fā)會導(dǎo)致表面張力的變化，因此波峰和波谷的溶劑揮發(fā)差異會導(dǎo)致表面張力的差異，促使體系流平。

但令人遺憾的是,我們發(fā)現(xiàn)水性涂料中水分的揮發(fā)，體系表面張力變化很不明顯，依然會比較均勻的維持在較低的表面張力水平，這就導(dǎo)致水性涂料喪失了一個重要的流平動力。因此水性涂料流平會更加依賴粘度。

同樣水性涂料在干燥的過程中，高剪切力消失后，隨著水分的揮發(fā)，粘度急劇上升(一篇介紹水性雙組分汽車漆的文章為我們揭示了水的揮發(fā)情況，在閃蒸8分鐘，80度預(yù)干5分鐘后，水分已經(jīng)只有0.5%左右了)，特別是對于噴涂體系，低粘度狀態(tài)的流平時間較短，不利于流平。

鑒于上述原因大家就可以理解在流變助劑選擇、成膜助劑搭配、pH值調(diào)節(jié)劑、pH值的選擇這些方面做如此復(fù)雜和精心的設(shè)計是完全必要的。

水性體系的流平當然不會**于靠低粘度流平，市面上也有足夠多的流平劑來供大家選擇，碳氫類、氟碳類、硅類、酯類和丙烯酸類。

對于水性體系的流平劑的選擇，我們需要了解兩種表面張力：

一般而言碳氫類表面活性劑具有很好的降低動態(tài)表面張力的能力，而硅類或者氟碳類表面活性劑具有很好的降低靜態(tài)表面張力的能力。為了有效避免表面張力問題帶來的麻煩，有必要對此進行混拼使用。

還需要專門指出的是水性流平助劑并非不可或缺，有聲稱從來不在水性木器漆中使用任何專門的流平劑，同樣可以獲得**的表面效果，這種做法也是有道理的，從一定程度上說碳氫類也好，氟碳類也好，這些流平劑作用應(yīng)該體現(xiàn)在以下幾個方面：降低表面張力;提高潤濕性; 消除干燥過程中，表面張力差異導(dǎo)致的桔皮或者貝納德漩流渦。

由于表面活性劑的關(guān)系，水性體系的表面張力一直會保持在比較低的水平，這時體系的表面張力已經(jīng)可以滿足基本的潤濕需要，而且水分的揮發(fā)不會導(dǎo)致體系的表面張力大幅度上升，此外水性木器漆水揮發(fā)快，粘度上升快，流平時間短(所以有可能刷涂自干采用流平劑效果會更好些)。當然也有稱動態(tài)表面張力對水性流平非常重要，可惜沒有看到具體論述，無論如何不使用流平助劑只是一種境界，大家還需要對比實驗，進行合理的選擇。

親水性，以保證涂膜收縮過程中乳液顆粒表面盡可能保持光滑、堅硬，從而更好地移動，以方便漆膜更加平整；

六、結(jié)語

從水性木器漆性能改進方面來說，幾年前人們對水性木器漆的性能，例如附著力、硬度、耐醇、耐摩擦等，還有非常大的懷疑。但現(xiàn)在大多數(shù)工程師不再有這樣的顧慮，從理論上說水性乳液由于更高的分子量(通常幾十萬到百萬)，因此可以獲得比油性體系更好的物化性能。

但溶劑型原材料已經(jīng)非常發(fā)達，技術(shù)研發(fā)人員可以通過特殊原材料選擇，或者助劑來獲得超高性能的涂層，水性產(chǎn)品還不是很豐富，也沒有性能超級出眾的乳液可以選擇，正確的使用成膜助劑，搭配適合體系的助劑來改善是具備可行性的。