表面助剂对水性木器漆性能影响

现在消费者和生产厂家对于水性木器漆的认识已经比前几年有了很大的进步。对于消费者而言，水性涂料比溶剂型涂料更环保，这已经成为不争的事实，也不需要更多的宣传。对于生产厂家而言，有越来越多的企业开始涉足水性木器漆领域，包括一些很大的企业，如立邦多乐士等。然而水性木器漆的产品技术，比较几年前，似乎没有太多的进步，许多跨国公司仍然在推广着十年前的水性木器漆用树脂，价格仍然高高在上，特别是一些进口的水性聚氨酯(PUD）仍然让许多的涂料企业望而却步。水性木器漆用的助剂技术水平虽然有所提高，但是对于水性木器漆的质量提高有限。和溶剂型木器漆相比，水性木器漆的诸多性能依然不能够令人满意。

水性木器漆的配方一般说来比较的简单，基本上就是树脂乳液加水加溶剂加助剂。树脂乳液决定漆的基本性能，溶剂和水对漆的性能影响不大。而助剂的选择往往能够对水性木器漆的某些性能发挥一定的影响。对于水性木器漆而言，表面效果尤其重要，本文列举了四种类型的产品，都可以应用在水性木器漆中，包括有机硅增滑剂、聚乙烯蜡乳液、硬脂酸锌乳液、纳米胶体二氧化硅。下面就来分别讨论和对比这四种产品在水性木器漆中的作用。

成分与应用
有机硅增滑剂也叫表面控制助剂，主要成分是聚硅氧烷-聚醚共聚物，具有多种的功效，如改善流平，提高滑爽性和耐划伤性，预防缩孔和颜料的浮色等。有机硅增滑剂往往用在表面效果要求高的水性木器漆面漆配方中。

聚乙烯蜡乳液一般呈现半透明淡黄色外观，通过聚乙烯蜡的高速分散并添加乳化剂后得到的具有纳米粒径的分散体，具有高硬度高溶点的特点。聚乙烯蜡乳液一般也是用到水性木器漆的面漆中。和有机硅增滑剂一样，聚乙烯蜡乳液随着水分的挥发，聚乙烯蜡微粒失去了它的亲水性，浮于涂层上面，发挥着它的蜡的作用。聚乙烯蜡乳液可在任何阶段加入。

硬脂酸锌，为白色轻质粉状，分子式：ZN(C17H35COO）2，有滑腻感，不溶于水，溶于热的乙醇、苯和松节油等有机溶剂，遇强酸则分解为硬脂酸和相应的锌盐。在溶剂型木器漆中，硬脂酸锌往往用在底漆里提高底漆的打磨性，对打磨性要求不高且成本低的白底漆当中也有不加硬脂酸锌的，靠添加大量的滑石粉来提高打磨性。由于硬脂酸锌亲油疏水，在水性木器漆中直接使用往往容易沉降，而且沉降后往往不容易再分散开，因此往往需要添加一定的分散剂和气相二氧化硅来起到分散防沉的作用。现在市场上也有分散好的硬脂酸锌乳液，可以直接添加到水性木器漆中。

纳米胶体二氧化硅是以水为分散介质的无机高分子聚偏硅酸的胶体溶液。其二氧化硅粒子多以球状单个或多个聚结分散，干燥过程随着水份的不断蒸发，二氧化硅粒子间能形成牢固的Si-O键，其粒子也不断地增大最终稳定分散于有机树脂中。

添加比例与成本

作为水性木器漆的助剂，首先考虑产品的添加量和使用成本。有机硅增滑剂价格比较贵，往往都需要三四百元一公斤，但是添加量也往往比较的低，大概在千分之一到五，综合使用成本是每公斤水性木器漆增加1元到2元的使用成本。聚乙烯蜡乳液的成本相对比较便宜一点，进口产品的价格也不过在25元每公斤，但是添加量也比较大，往往每公斤水性木器漆需要添加2-4%，综合使用成本在每公斤水性木器漆增加0.5元到1元的成本。硬脂酸锌粉体的价格比较便宜，价格在12到16元，添加比例在2%左右，而40%含量硬脂酸锌乳液的价格往往在25元左右每公斤，添加量一般在4-6%，因此每公斤水性木器漆的增加成本在1元到1.5元。纳米胶体二氧化硅价格往往比较便宜，30%含量的胶体二氧化硅价格基本在6元到10元，一般涂料中的添加量在10%，所以对于水性木器漆的配方成本增加为每公斤0.6元到1元不等。

透明度与丰满度

透明度和丰满度是对木器漆的基本要求，尤其是中国市场的客户对丰满度的要求很高。而且对于DIY市场，油漆工为了减少人工，也希望木器漆能够有比较好的丰满度，可以少刷几遍就可以展现丰满的漆膜效果。透明度和树脂中各成分的折射率差值以及漆膜中分散相的粒径有关系，如果各组分的折射率相近则漆膜透明，反之则漆膜呈现白色雾影，漆膜较薄的情况下，雾影不明显，但是当漆膜厚度超过一定程度的情况下，雾影就非常影响漆膜效果了。丰满度除了和涂刷遍数有关，往往和水性木器漆的固含量有直接的关系，流平性好的漆也容易得到较好的丰满度。

有机硅增滑剂由于添加量低，加之本身完全分散在水中，因此对木器漆的透明度没有任何的影响，同时由于添加量低，对水性木器漆的丰满度也没有任何帮助。用于水性木器漆的聚氨酯和丙烯酸树脂的折射率基本都是1.6左右，聚乙烯蜡的折射率为1.557，加之聚乙烯蜡基本分布在漆膜的表面，所以对漆膜的透明度也没有什么的影响，由于大部分聚乙烯蜡乳液的固含量为35%，比一般水性木器漆的固含量30%略高，因此可以对漆膜的丰满度有所提高。硬脂酸锌的折射率为1.48，水法生产的硬脂酸锌是无法用在透明木器漆中的，主要是因为杂质太多。而直接法生产的硬脂酸锌在纯度上是能满足要求的，但是由于与成膜树脂有较大的折射率差，添加较多的硬脂酸锌仍然对漆膜的透明度影响很大。二氧化硅的折射率为1.5，但是由于纳米二氧化硅的粒子粒径极细，相比较而言透明度尚可，即使在10%的添加量的前提下，仍然有比较好的透明度。应用在水性木器漆中的纳米胶体二氧化硅固含量一般在30%，在很多配方中几乎是当水用。在不改变成膜树脂乳液用量的前提下，可以很大程度的提高涂料的固含量，从而提高漆膜的丰满度。

手感与打磨性

水性木器漆往往分成底漆和面漆，对于底漆和面漆有不同的技术要求。对于面漆我们往往要求很好的手感，主要是希望手感滑爽，摩擦系数小。而打磨性则希望漆膜在砂皮的打磨下，能够形成粉状脱落，同时漆膜变得平整光滑。手感和打磨性是两个有关联又有区别的技术要求。一般情况下我们采用比较粗的砂皮打磨底漆，采用比较细的砂皮打磨面漆，对于最后一道面漆往往不打磨，所以要求面漆有较好的流平性，同时表面没有缩孔，麻点等等漆膜缺陷。本文所讨论的四种产品，除了纳米胶体二氧化硅外，其他三种都能够帮助漆膜提高手感，因为他们都会在表面富集，由于材料本身的差异和添加量的区别，三者之间的区别又是明显的，有机硅增滑剂主要侧重于漆膜的抗划伤，而聚乙烯蜡乳液主要是提高漆膜的手感，硬脂酸锌主要是提高漆膜的打磨性。而纳米胶体二氧化硅则有点类似于填料均匀分布于涂料中，对于手感几乎没有太多的改善，由于二氧化硅本身的硬度极高，因此可以很好的提高漆膜的打磨性。

硬度与抗粘性

硬度是水性木器漆相比较于溶剂型木器漆性能差距最大的地方，很多涂料厂家都想尽各种办法提高水性木器漆的硬度，而作为消费者也习惯性的用手指甲使劲在漆膜表面划一下，来感知下漆膜的硬度。抗粘性往往和硬度有关系，但是助剂在这方面可以有比较大的作用，可以极大地改善漆膜的抗粘连性。

有机硅增滑剂的增滑效果最好，对硬度却没有帮助，这源于聚硅氧烷的超低的表面张力以及较高的分子量。但是这种的增滑作用，一定程度上可以欺骗硬度计，特别是铅笔硬度计。对比添加过有机硅增滑剂和没有添加过的漆膜，在测试硬度的时候，笔尖往往是容易滑过添加了有机硅增滑剂的漆膜表面，而不能够刺破漆膜，从而主观上让我们感觉漆膜的硬度较没有添加有机硅增滑剂的漆膜硬度高。聚乙烯蜡乳液在熔融温度往往在120度左右，也有高达140度左右的，因此聚乙烯蜡乳液本身的硬度还是可以的，但是作为添加剂的聚乙烯蜡乳液在涂料中并不能够形成连续相，而是像一块块岩石分布在大海里，只可以起到润滑的作用。有机硅增滑剂和聚乙烯蜡乳液对于漆膜的抗粘连性都会有所帮助，当然与配方中的添加量也有关系。因为它们都会在表面富集，所以抗粘连的效果比较明显。硬脂酸锌对于漆膜的硬度增加不大，但是对抗粘连的帮助却比较明显，否则的话砂皮在打磨漆膜表面的时候，就会粘砂皮的。纳米胶体二氧化硅对于漆膜硬度肯定是有一定帮助的，因为本身的极高的硬度，加之比较高的添加量，但是其对硬度的增加作用非常的有限，毕竟二氧化硅只是分散相，均匀分散于树脂的连续相中，二氧化硅只在粒子内部形成si-o键，而粒子之间则完全没有联系，所以对于漆膜硬度没有太多帮助，但是对于抗粘性却能够起到比较大的作用，对于一些低端的水性木器漆，玻璃化温度比较低，夏季返粘的情况完全可以通过添加纳米胶体二氧化硅来改善抗粘连性的。

看来硬度的问题还是得靠成膜树脂，添加非交联性的助剂都不能够提高漆膜硬度，但是对于抗粘连性却还是有不少帮助的。

结论

尽管各种助剂产品可以部分的改善水性木器漆的各项性能，但是水性木器漆的基本性能决定于成膜树脂，为合适的产品应用选择合适的成膜树脂是第一前提，比如说户外水性木器漆，一般选择丙烯酸类的，玻璃化温度不可太高，否则木头的热胀冷缩会导致漆膜开裂，家庭装修的水性木器漆往往选择丙烯酸聚氨酯类，因为这类产品最能够适应家庭装修多变的施工环境，而木地板，桌面等平面，双组份的水性木器漆则是最佳的选择。

本文只是讨论了四种典型的水性木器漆用表面助剂，其实还有很多的产品对于水性木器漆的性能有所帮助。比如说添加些异氰酸酯，不管是水性聚氨酯还是水性丙烯酸体系中，不管树脂乳液是否含有羟基或者羧基，漆膜的各方面性能均会有所提高，但是异氰酸酯本身单价很高，反应活性很强，调配后的漆膜活化时间有限，均限制了它的应用。

因此选择什么的添加剂，需要根据应用的要求，根据所选择的成膜物质自身的特点，根据工艺要求，比如说有烘烤和没有烘烤，比如说底漆和面漆的不同，白漆和色漆的不同，成膜树脂本身的玻璃化温度的不同。针对本文中讨论的四种产品，在打磨性要求高的底漆中，一般都要求加硬脂酸锌，或者聚乙烯蜡乳液，面漆的配方中，低端的往往需要添加聚乙烯蜡乳液帮助提高抗磨性和手感，在高端配方中往往需要添加有机硅增滑剂或者同时添加二者。而纳米胶体二氧化硅则可以添加到几乎任何配方中，但是需要对配方的其他组分做相应的调整，比如成膜助剂的用量等待。由于纳米胶体二氧化硅自身的性能特点以及稳定性问题，很多的工程师往往弃之不用，但是纳米胶体二氧化硅对于降低水性木器漆成本和提高固含量确有帮助，只要配方能够调配好，是可以帮助提高水性木器漆的性价比的。

本文定性讨论了四种产品在水性木器漆中的应用，并没有做定量的分析。涂料的配方是理论指导加实验摸索，需要做很多的实验加以验证。了解产品的基本性能能够帮助减少实验的次数，少走弯路。相信随着技术的不断进步，人们环保意识的不断增强，水性木器漆的性能会越来越好，获取更多的市场份额。