直播：第六届中国国际水性木器涂料发展研讨会(12)

第六届中国国际水性木器涂料发展研讨会

　　11.拥有优异憎水性的水性木器漆(欧宝迪树脂<深圳>有限公司 张熙萌博士)

【主持人：何立凡】下面有请欧宝迪树脂(深圳)有限公司张熙萌博士！

    【张熙萌】大家下午好，我在这里给大家介绍的是我们开发具有很强的憎水性的用作木器涂料的树脂，比较重要的部分我会用中文给大家作一个解释。我的PPT包括两个部分，第一个部分是乳液聚合，我们的树脂是怎么做的。第二个部分是我们怎么样来适合这样一个具有超强憎水性的树脂作为一个木器原材料的涂料。

    这里用了两种欧洲的香肠来作为一个对比，到底这两种香肠虽然它尝起来味道类似，但是到底它结构上有什么区别呢？我后面会用树脂里面结构的方式，用香肠的形式把它形象地表示出来。这一张图片(见图)主要是解释我们做这样的一个乳液聚合的构成用到的原材料，包括我们的单体、乳化剂、水、引发及，以及我们做一些特殊效果的话，比如自交联的体系还有一些纳米的粒子在里面。

欧宝迪（深圳）有限公司 张熙萌博士

    这边的图片从我们的单体开始，我们列举了很多我们用到的单体，X横坐标表示一个Tg，我们把它作为一个硬度的指标。第二个纵坐标是我们水单体的水的溶解度，我们可以看到三种单体的话他的吸水率比较高，我们叫它比较亲水的，其他的它在水的溶解度比较低的话，我们认为它是一些很憎水的单体。在比较类似Tg的话，我们认为它有一个比较类似的硬度。

    接下来这个图片我们要解释说单体会对我们的聚合物的性能产生一些什么样的影响，首先第一个是硬度，这里的硬度包括了几个方面，包括了抗交联的性能、表面耐刮伤的性能以及打磨的性能，接下来就是另外几个影响的方面，第二是我们的极性，第三个讲到耐久性，特别是我们对UV的一些暴晒的耐久性。接下来就是附着力、耐化学品的一些性能，包括会影响到我们自交联的能力以及自交联的力度，这都是由我们的单体来决定的。

    接下来的这个图片我们开始解释我们的乳化剂的部分，大家看到的是一个乳化剂的分子结构，乳化剂的功能主要是来稳定我们的聚合物，它会包含两个部分，第一个是个亲油的部分，另外一个是亲水的部分。这一个图片我们可以总结起来看，树水的这一部分的结构目前比较常用，一个是饱和的管基的链段，另外一个是芳香族的分类的像APEO之类的，亲水的这一部分的基这一部分是阳离子型、阴离子型三个部分的。我们在制作要提高他的憎水性的时候，我们一定要记住，我们一定要对这些乳化剂的残留量保持在一个很低的状态。这个图片可以看到三种乳化剂的类型了，这就是我们列举了他不同的化学结构在这里，这一个图片是一个乳化剂如何水里面来稳定我们聚合物的示意图，这个大家比较熟悉了，简单来讲就是一个聚合物链被这个乳化剂稳定在我们的水里面。这一个图片我们讲到说这样的一个水性的成膜的过程，这个图片需要结合到上一张图片来看，上一张图片讲到我们这个聚合物被这些乳化剂这些东西稳定在水里面的，里面的聚合物那一部分是我们成膜的一个关键的物质。这里讲到在水分挥发，这些聚合物的粒子相互靠近，粒子发生变形，最后发生结合起来，甚至有一些化学里面结合成一个完整的漆膜。

    我们解释了这么半天，最后的结论是，我们的乳化剂他会存留在最后的漆膜里面，造成至少有两个影响，第一个会影响影响我们漆膜的极性，另外对我们成膜本身会造成一定的阻碍。这里我们得到另外一个结论，如果我们要制备这样一种高度憎水的树脂，第一个要做的就是降低乳化剂在我们树脂里面的残留量。

    第二部分是我们来介绍我们的引发剂，我们列举了两种引发的方式，第一个就是氧化还原的引发方式，第二种就是我们用过硫酸盐来做引发的话，这一种是通过我们的热裂解来产生的。通过我们这样三个步骤解释了我们这个引发剂是如何起作用的，第一个是引发剂在通过热的作用下发生裂解，促使跟我们的分子发生反应，然后发生一个扩链的反应。这说明我们的引发剂这一部分最终它实际上也会留在我们的漆膜里面，大家可以看到这样的一个结构，最终他也会对我们的这样一个亲水还是憎水的性能产生非常的的影响。

    总结前面讲到的内容，从合成上来讲我们要注意几个问题，第一个如果我们要合成这么一个憎水的树脂，第一个我们要选憎水的单体。第二个我们要减少我们乳化剂的用量。第三个我们要减少我们引发剂的用量，因为这些包括乳化剂跟引发剂，最终都是留在我们的干膜里面的。

    这是我们生产的一个简单的示意图，我们用这种多相聚合的方式合成这么一个憎水性的聚合物。我们通过AFM原子力显微镜下面看我们的树脂结构的话，我们可以看到深色的部分是代表我们软的聚合物的链段，浅色的那一部分代表我们一个硬的聚合物的链段，他形成了一个典型的核壳结构的这么一个原子力的显微镜的图片。当然我们会有很多种方式来影响我们最后这么一个分子的形态，接下来我会一一讲解我们怎么样通过自己的手段，来影响他最终的分子相的形态。

    这两张图片的对比，左边是我们一些核壳结构产品的图片，右边是谈到憎水性的新产品，他的原子力显微镜图，我们可以发现这部分硬的聚合物在我们传统的核壳结构里面他粒径的大小可以到50纳米，新的这一部分他的粒径大约是5纳米。这跟我们之前提到的两种香肠比较类似的，一种是比较粗糙的结构，另外一种是比较精细的结构。

    这张图片提到的是我们如何获得这么一种我们设计好的精细的聚合物的粒子，这里是全部指我们在生产过程当中的一些控制，第一个是温度，第二是如何来加料，简单来讲就是我们加料的顺序以及先放什么后放什么，第三个是粒径的控制。这个结构对我们有什么好处呢？很直接的一点他的成膜是非常有力的。

    前面我们从合成方面来讲了这么一个树脂的特点以及我们的一些工艺，接下来我们来讲他如何地应用。第一个应用就是含甜料家具用的一些面漆，我们主要的目的是针对一些白漆，对于这一部分的漆他最大的挑战有一个了解，就是它对粘灰性能的抗反，比如咖啡、绿茶、红酒、可乐、醋这些东西。这个图片可以看到说，这里是两种传统的核壳结构的树脂做出来的白漆，我们测试了一些容易粘污的化学品，我们比较容易看到咖啡跟红酒这两个部分，无论是1个小时还是16个小时的测试痕迹都是比较重的。看到我们新的树脂在这些方面提升都比较大，因为我们是采用了这样一个憎水的结构，大家都知道这些色素包括一些化学品他其实很多东西都是可以水容的，如果说我们的树脂亲水性很强的话，那么这些东西会一直被溶解到上面来，那么我们憎水的结构就可以克服到这一点。

    这个图片是我们的一些耐化学品性的针对白漆体系的一些比较，绿色的部分是我们新的一些憎水性的新型树脂2403的耐化学品的一些表现，可以看到他比现有的一些核壳结构的树脂在耐化学品方面都有很大的提升。

    第二个是用作户外的色漆的中涂层，中涂层的意思是介于我们底漆跟面漆之间的涂层，我们可以把它叫做隔离层。然后我们知道对于这种户外的产品来讲，最大的挑战第一个就是我们耐水的性能，第二个就是耐环境的UV这样的一些气候的影响。在耐水这一方面比较容易理解，我们的水首先第一个它会进入我们的木材、溶胀我们的木材，然后会导致整个涂层的附着力的下降，甚至导致面漆的开裂。

    这两张图片是我们户外实验的一个结果，左边跟右边的两张图片实际上都是涂了3层，左边跟右边的不一样，就是我们中间用的这样一个中涂层，左边用的是传统的一般的市面上比较流行用来做这种中涂层的树脂，右边是用了我们的超憎水这样的一个树脂做的中涂层。他的底漆跟面漆是一样的，三层之间只有中涂是不一样的。大家可以很容易看到在2000小时的QUV以后，左边的这个涂层已经损失得很厉害了。

    我们接下来第三个是讲到我们用在做一些热带的木材的一些底漆，对于这种木材第一个挑战它含有大量的丹宁酸，大家知道丹宁酸他其实是水溶性的，通过我们它可以被大量的丹宁酸通过水性漆的溶解以后它可以进入我们的涂层，如果我们不能把它锁住的话，它会导致我们整个涂层体系的变色。第二个挑战，对于这种木材就是附着力，尤其是这样一些木材它含有大量的油脂的木材，甚至说我们一些竹子类的东西，这样的话他的附着力就变成他的一个很大的隐患，尤其是在我们长时间使用以后。这个图片是我们做的一个实验，我们用了两种不同的东西来做他的封闭的底漆，其实我们左右两边用的是同样一种面漆，不同的就是我们左边的这个用了新型的高憎水性的材质做的底漆，可以很明显地看到它这个底漆的变色程度是不一样的。

    第四个部分是讲用做MDF中纤板以及一些质量比较差的一些木材的底漆，这方面有一个我们的木纤维方面胀筋的问题，我们用的水性漆里面我们不是用溶剂，我们大部分的是水，水自然会对木材产生一些溶胀，最终会导致我们木纤维胀筋泡起来，以一种我们不太喜欢的方式出现。我们用了憎水性的树脂做了底漆的话，它还是一个水性的东西，但是他不可能100%避免这些问题，但是他避免了其中的一部分树脂这一部分的憎水，当然水还是会渗透到木材里面，只是说在这一部分来讲，我们极大程度地提高了这一点，但是我们没有办法讲说100%地避免了这个东西。

    这是我们对今天的树脂的一个总结，这里有几个层次，第一个是说这个树脂他提升了一些性能，我们的耐化学品、户外耐候性，还有我们一些含油脂、树脂的附着力方面他有极大地提升，它降低了我们木纤维的膨胀，还有它锁住了丹宁。可能有些朋友觉得锁住丹宁跟我们之前讲的封闭好象有点不太一样，这是按照我们的理解来说，丹宁这个东西在水性漆里面，你没有办法去封住它的，你不可能把它压在木材里面的，只是说我们溶解一部分上来以后，我们通过我们的疏水的作用把它锁在我们的底漆层里面，它可以进入我们的底漆层但是不能达到底漆层的顶部，所以你的面漆是安全的，所以我们这里用“LOCK”这个词，就是把它锁住了，不是把它隔离了。

    接下来还会有很多这方面的研究，谢谢大家！

    【提问】他用的乳化剂和引发剂都很少，你不是要疏水嘛，其实这个应该大才对。

    【张熙萌】总共的用量分配的位置不同乳化剂，总量还是足够的。另外一点，它通过合成过程当中机械的办法可以使粒子变得更小。

    【提问：沈浩】他刚刚提到图片上面有2000 h  QUV，为什么涂了一个中涂层会对它有这么的的影响？

    【张熙萌】跟我前面讲的原理是有关系的，他用了这个作为一个隔离层之后，因为它是去隔离水分，第一个方面它就保护了这个底漆不受到侵蚀，底漆的附着力不会降低。另外一个他会导致整个层间的附着力没有问题的话，我认为这个面积很难发生一个开裂，主要的部分是对水的隔离是他最核心的一个部分。中涂层里面有一些自交联的东西可能跟面漆会发生一些反应。

    因为它有一个地涂，起隔离保护作用，也是我们公司的一个产品，然后有一个中涂，中涂就是用的2403，再有一个面涂，这两个板用的是我们的相同的底涂、相同的面涂，但是中涂用的是一个商业产品跟我们的中涂来做比较。我们自己这一块板全部用了我们底、中、面三个不同树脂的这一块板和另外一块底涂和面涂这一块板，中涂用了别人的东西，最大的差别是我们自己的三个产品他考虑到了底、面和最下面这一层保护层他三层之间都有一个相互的作用，他在中涂里面加入了一些东西，加入了一些附着力的促进剂，加入了一些反应的东西和低涂中间。

    【提问：沈浩】关系的是这里面中涂加了一些什么样的东西。

    【回答】这是我们新推的全新的概念，以前的产品没有考虑底、中、面层之间的涂层中间的作用，很难做到。置于他加了什么什么附着力的促进剂我也不知道，但是原理是这样的。因为考虑了这些层间的附着力，使得他的QUV的测试结果非常好，包括自然暴晒的结果做了三年，在奥地利做了三年，非常好。