木器涂料是涂料工業(yè)的重要組成部分，木器家具涂料約占涂料總消費(fèi)量的10％。水性木器涂料是以水為分散介質(zhì)的一類涂料，具有不燃、無毒、不污染環(huán)境、節(jié)省能源和資源等優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)人21世紀(jì)后，隨著國(guó)內(nèi)外環(huán)保法規(guī)的不斷完善和加強(qiáng)舊1，以減輕地球負(fù)荷為目的，低VOC排放的新型涂料成為研發(fā)的熱點(diǎn)。水性木器涂料的市場(chǎng)前景更為引人關(guān)注。

水性木器漆的生產(chǎn)和施工過程會(huì)引入空氣，并產(chǎn)生氣泡；某些樹脂在成膜過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也會(huì)產(chǎn)生氣泡；另外，漆膜涂布過程中，會(huì)將基材孔隙中的氣泡置換出來。水性木器漆中含有的表面活性物質(zhì)會(huì)促進(jìn)并穩(wěn)定氣泡，這類物質(zhì)包括：潤(rùn)濕分散劑、基材潤(rùn)濕劑、表面增滑流平劑、流變改性劑、基料中的低相對(duì)分子質(zhì)量的成分等。抑泡和消泡是水性木器漆生產(chǎn)、施工、乃至涂膜干燥過程中始終存在的問題。與溶劑型木器漆相比，水性木器漆更易起泡且難消泡。

本文以解決企業(yè)生產(chǎn)水性木器漆過程中碰到的消泡問題為例，就典型的水性木器漆消泡工藝的優(yōu)化進(jìn)行了探討。企業(yè)生產(chǎn)的一種單組分丙烯酸改性聚氨酯水性木器家具漆，經(jīng)客戶廠家使用后反映該產(chǎn)品不同批次之間存在消泡不足或過量問題，尤其是在南方低溫或潮濕季節(jié)施工時(shí)，對(duì)其產(chǎn)品涂裝質(zhì)量造成很大影響。針對(duì)上述情況，根據(jù)廠家的要求，對(duì)該水性木器漆的配方及其消泡工藝進(jìn)行了分析和調(diào)整，以保障產(chǎn)品質(zhì)量，滿足客戶需要。

1、實(shí)驗(yàn)器材和方法

1.1設(shè)備與原料

高速攪拌機(jī)、球磨機(jī)、拉缸、過濾器、多功能分散機(jī)、涂4杯粘度計(jì)、濕膜刮制器、電子天平、漆膜測(cè)厚儀、烘箱、恒溫水浴箱。

水性木器家具漆、去離子水；成膜助劑：Texanol、DPnB、乙二醇丁醚(EB)；消泡劑：Dehydranl293、1620，F(xiàn)oamaster NXZ，F(xiàn)oamStar

A32、A34、A36、A38(海JII化工)。

1．2操作和檢測(cè)方法

漆膜涂刷：按GB 1727—79《漆膜一般制備法》進(jìn)行。

漆膜厚度：按GB 1764《漆膜厚度測(cè)定法》測(cè)定。

取樣：按GB 3816《涂料產(chǎn)品的取樣》進(jìn)行。

樣板制備：白櫸貼面膠合板符合GB刀15104—1994，尺寸為150 mm×70mm，使用前應(yīng)在GB9278規(guī)定的環(huán)境條件下放置7 d以上。刷涂2道：第1道刷涂量為(O．8±0．1) g/dm²，間隔24h后刷涂第2道；第2道刷涂量為(1．0±O．1)g/dm²，放置7 d后測(cè)試。白櫸貼面膠合板在刷涂第2道前用400#水砂紙輕輕打磨1遍并擦去表面的浮灰。

涂膜外觀：樣板在散射日光下目視觀察，如果涂膜均勻，無流掛、發(fā)花、針孑L、開裂和剝落等涂膜病態(tài)，則評(píng)為“正常”。

粘度測(cè)定：按GB／T 1723《涂料粘度測(cè)定法》中的涂一4杯法測(cè)定。

2、結(jié)果與討論

根據(jù)客戶的反映，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的水性木器漆的產(chǎn)品配方進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)原產(chǎn)品配方中成膜助劑的用量達(dá)到了7％～8％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，而配方中丙烯酸改性聚氨酯乳液的用量約為88％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，通過產(chǎn)品說明書查得該乳液的最低成膜溫度(MFT)為30℃，這表明配方中成膜助劑用量偏高。進(jìn)一步對(duì)乳液進(jìn)行不同用量的成膜助劑在0℃(刷玻璃板)下測(cè)其成膜性能，發(fā)現(xiàn)僅需相對(duì)乳液質(zhì)量3％～4％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的成膜助劑用量即可達(dá)到良好的成膜性能。通過對(duì)3種常用成膜助劑不同添加量的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在該水性木器漆中成膜助劑用量超過4％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))后，體系的粘度急劇上升(見圖1)，導(dǎo)致產(chǎn)品嚴(yán)重增稠，從而影響了消泡性能。因此，先對(duì)產(chǎn)品配方進(jìn)行了必要調(diào)整，調(diào)低成膜助劑的用量。

  
企業(yè)水性木器漆產(chǎn)品中使用的消泡劑為Dehvdran 1293，添加量為0．8％～1．2％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，添加工藝條件為在2 000 r／min下分散30～60 min，該消泡劑系一種非離子型特殊改性的聚二甲基硅氧烷，具有很強(qiáng)的抑泡和消泡功能，但因在水性體系中不易分散，需與成膜助劑和潤(rùn)濕分散劑等預(yù)混后在高速攪拌條件下加入以利分散。另外，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，還需按不同批次產(chǎn)品中所產(chǎn)生和殘留氣泡的情況，在攪拌分散的后期補(bǔ)加0．1％～0．5％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的Nxz消泡劑，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行消泡微調(diào)。

該工藝的主要問題在于，在2000r／min的高速攪拌下，乳液受到巨大的機(jī)械剪切力，攪拌過程產(chǎn)生大量氣泡，在一定程度上抵消了消泡劑的抑泡和消泡作用。雖然這種攪拌產(chǎn)生的氣泡絕大部分可以經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間靜置后自行逸出表面消失，但是其逸出時(shí)間受到產(chǎn)品粘度、環(huán)境溫度、靜置條件、過濾方式和攪拌罐形狀大小等的影響，難以準(zhǔn)確計(jì)算。靜置時(shí)間過長(zhǎng)意味著生產(chǎn)和發(fā)貨周期延長(zhǎng)，成本上升。最后，在后期補(bǔ)加消泡劑Foamaster Nxz時(shí)，因無法精確定量，對(duì)生產(chǎn)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)依賴性極強(qiáng)，很容易造成消泡過量或不足。

根據(jù)企業(yè)和客戶的要求，為降低攪拌速率對(duì)消泡性能的不利影響，需要對(duì)產(chǎn)品配方中的消泡劑進(jìn)行調(diào)整。首先考察了多種消泡劑以不同的添加量在不同攪拌速率下加入，分散30。60 min，攪拌完成后均靜置4 h，分別刷玻璃板和木板制樣，觀察其消泡性能，結(jié)果見表1。

根據(jù)表1中的結(jié)果，注意到在800～1 000 r／min的攪速下，加入0．5％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的消泡劑1293，消泡效果較好。這表明在該轉(zhuǎn)速下消泡劑1293添加量不超過0．5％時(shí)，通過控制滴加速率就能很好地分散于乳液中，而原配方中單純依賴加大攪拌速率進(jìn)行分散，反而會(huì)導(dǎo)致更多氣泡產(chǎn)生，影響消泡效果。為進(jìn)一步提高消泡效果，將1293與其它幾種消泡劑分別按不同比例混合，在700～l 200 r／min的攪拌速率下加入，分散30～60 min，攪拌完成后均置4 h，分別刷玻璃板和木板制樣，觀察其消泡性能，結(jié)果見表2。

表2中結(jié)果表明：將消泡劑1293和A34均以O(shè).3％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))混合搭配，在900“min下加入時(shí)消泡效果最佳。Foamstar A34是一種分子消泡劑，與傳統(tǒng)的礦物油、硅油基消泡物質(zhì)不同，該消泡劑對(duì)細(xì)泡也具有較強(qiáng)的消泡能力，此外還具有一定的潤(rùn)濕、流平作用。與1293相比，它更有利于提高水性木器漆的光澤度，而且還具有很強(qiáng)的持久消泡能力，靜置后無需補(bǔ)加其它消泡劑進(jìn)行再消泡處理。由于調(diào)低了攪拌速率，減少了消泡劑用量，有效地降低了生產(chǎn)成本，而且因消泡劑可一次性定量添加，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。該工藝優(yōu)化方案經(jīng)企業(yè)試用后效果良好，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，受到企業(yè)和客戶的一致好評(píng)。