唐英，蔡伟，危春阳（海虹老人涂料(中国)有限公司）
摘要：使用水性双组分聚氨酯乳液及固化剂技术开发出具有优异的耐涂鸦性能,和高度环境友好的水性内外墙可擦洗的绘画涂料。研究了水性聚氨酯乳液/固化剂种类、比例、稀释剂水添加量等因素对绘画涂料涂层上涂鸦物质清除性能等的影响,并对比测试了涂料的综合性能,制备出了兼具优异涂鸦清除性能、环保性能、耐擦洗性能、施工性能等综合性能优异的水性内墙绘画涂料。经试验测试,涂层表面能够轻松清除水性白板笔、水彩笔、无尘粉笔等涂鸦物质以及鞋油、墨水、番茄酱、咖啡、红茶等多种生活污渍,涂料的组分达到所有相关的环保标准要求,尤其是挥发性有机化合物(VOC)含量仅为11 g/L,远低于T31/01002-C001—2014《儿童水性内墙涂料》标准中VOC的限制20 g/L,特别适合家居儿童房、幼儿园、学校、医院、宾馆等场所的内外墙涂装。
关键词：水性双组分聚氨酯 内墙绘画涂料 涂鸦清除性能 挥发性有机化合物 儿童房用涂料 耐涂鸦涂料环境友好型内墙涂料
0 前 言
不管是在幼儿园还是在家里，小孩子都喜欢在墙上涂涂画画，在墙上留下一大片各种各样的图画，或横七竖八的线条堆砌成的画面，而导致墙上的这些墨水痕迹难以清除，这是许多老师及家长都烦恼的问题。而研究表明，儿童从3～12岁是“天才”想法最多的阶段，应由孩子描述自己一闪即逝的灵感，发挥他们的天性。把家里或幼儿园的墙面转化为一种释放孩子天性的载体，让孩子能无拘无束地在墙上随意涂鸦，培养孩子的创造性，并且现在这也成为一
种时尚。因此，开发一种兼具优异环境友好性、涂鸦物质清除性能和具有美观防护性能的内墙涂料，成为国内外研究人员的研究热点。另外，家居的厨房、医院、宾馆客房等公共场所的内墙容易被各种菜汁、画笔留下的痕迹所污染或被涂鸦，因此有这样容易清除污渍的涂料也是极受欢迎的。
伍雪芬等合成了一种核壳结构的含氟丙烯酸乳液，研究其对水彩污迹的抗污性能，发现涂膜对水彩污迹的耐污性能明显改善。丁功伟等采用苯丙乳液复配柔性丙烯酸乳液，制备了较低VOC、耐污渍效果佳的内墙涂料，但擦除次数较差。陈珍树[3]采用改性有机硅与聚氨酯嵌段共聚物为成膜物质，涂料具备优异的抗涂鸦性能，但所用树脂和稀释剂为油性树脂和溶剂，其环保性较差。
水性聚氨酯树脂及固化剂，以水为分散介质，具有优异的环境友好性，通过分子结构设计以及复合改性，可以获得优异的综合性能。本文所研制的水性内墙绘画涂料，采用水性双组分聚氨酯乳液及固化剂为成膜物质，研究了水性聚氨酯乳液/固化剂等因素的影响，制备了一种适用于儿童房等场所，具备优异涂鸦物质清除性、环境友好性和防护性能的水性内墙绘画涂料，能轻松擦掉水性白板笔、水彩笔、无尘粉笔、鞋油、墨水、番茄酱、咖啡和茶渍等多种涂鸦物质或生活污渍。
1 试验部分
1.1 试验原料
(1)配方原料：水性聚氨酯A及其固化剂、水性聚氨酯B及其固化剂、水性聚氨酯C及其固化剂、水性聚氨酯D及其固化剂、润湿剂、防腐防霉剂、增稠剂，进口；分散剂、消泡剂、颜填料，国产。
(2)涂鸦材料：水性白板笔、水彩笔、无尘粉笔、番茄酱、咖啡、红茶、鞋油、墨水，市售。
(3)擦除介质：洗洁精水稀释液。
1.2 水性双组分聚氨酯内墙绘画涂料的制备
水性双组分聚氨酯内墙绘画涂料的配方如表1所示。
制备方法：在水中加入一定量的润湿剂、分散剂、消泡剂，搅拌几分钟，然后在搅拌下加入颜填料，高速分散达到规定的细度要求。随后在低速搅拌下加入消泡剂、防腐防霉剂，搅拌均匀后，加入水性聚氨酯乳液搅拌，充分混合均匀，再加入增稠剂，充分混合均匀，即制备得水性双组分聚氨酯内墙绘画涂料A组分。内墙绘画涂料B组分为水性聚氨酯固化剂。施工使用时，将A组分和B组分按一定比例充分混合即可。
1.3 性能测试及表征
水性双组分聚氨酯内墙绘画涂料的性能通过表2所列标准进行测试。
混合适用期：将涂料A、B组分按比例混合，调制成适用黏度，测定其出现胶化的时间；50 ℃加速老化测试其贮存稳定性：将涂料置于恒温烘箱，观察涂料黏度及外观的变化情况。
2 结果与讨论
2.1 水性聚氨酯乳液及固化剂种类对绘画涂料性能的影响
水性聚氨酯乳液及其固化剂是水性内墙绘画涂料的重要组成部分，直接影响着绘画涂料涂层的涂鸦清除性能及50 ℃加速老化贮存稳定性等性能。因此，对5种不同的水性聚氨酯乳液及其固化剂进行了对比测试，测试结果见表3。
由表3可以看出，水性聚氨酯乳液及其固化剂C制备的水性内墙绘画涂料，具备优异的涂鸦物质清除性能的同时，其50 ℃加速老化贮存稳定性能最佳。
2.2 水性聚氨酯乳液/固化剂比例对绘画涂料性能的影响
在选定水性聚氨酯乳液及固化剂C作为成膜物质后，试验也研究了水性聚氨酯乳液/固化剂比例对绘画涂料涂层的涂鸦清除性能及适用期的影响，其结果如表4所示。
由表4可以看出，当m(水性聚氨酯乳液)∶m(固化剂)为65∶35时，绘画涂料涂层的涂鸦物质清除性能最好，适用期为1.5～2 h，综合性能最佳，最终选择水性聚氨酯乳液与固化剂C质量比为65∶35。
2.3 施工加水比例对水性内墙绘画涂料性能的影响
施工时加水稀释会影响水性内墙绘画涂料的涂鸦清除性能，试验对比测试了不同稀释剂添加量下绘画涂料涂层的涂鸦物质清除性能，其测试结果见表5。
从表5可以看出，随着稀释剂量的增加，涂鸦物质的清除性能下降，另一方面，稀释剂添加过多也会影响遮盖力，所以为确保涂层具备优异的清除涂鸦物质的性能及足够的遮盖力，稀释剂水的添加量不应超过10%。
2.4 水性双组分聚氨酯内墙绘画涂料与普通内墙涂料涂鸦清除性能对比
将本试验制备的水性双组分聚氨酯内墙绘画涂料与普通内墙涂料进行对比测试，测试涂层对水性白板笔、水彩笔、无尘粉笔、鞋油、墨水、番茄酱、咖啡、茶渍等多种涂鸦物质的清除性能，其结果见表6。
从表6可以看出，试验制备的水性双组分聚氨酯内墙绘画涂料对水性白板笔、水彩笔、无尘粉笔、鞋油、墨水、番茄酱、咖啡、茶渍等多种涂鸦物质的清除性能均十分优异，远优于普通内墙涂料。
2.5 综合性能测试
2.5.1 水性内墙绘画涂料综合性能测试
将本试验所制备的水性双组分聚氨酯内墙绘画涂料，按照相应的国家标准、行业标准、环保标准进行了综合性能检测，其测试结果如表7所示。
由表7可以看出，试验所制备的水性双组分聚氨酯内墙绘画涂料产品已全面达到了国家标准规定的优等品要求，在涂鸦清除性能、耐擦洗、抗霉菌等性能方面均具有优异的表现，尤其是挥发性有机化合物含量仅为11 g/L，远低于T31/01002-C001—2014《儿童水性内墙涂料》标准中VOC的限制20 g/L。
2.5.2 水性双组分聚氨酯内墙绘画涂料涂鸦物质清除结果
2.5.2.1 部分涂鸦物质
涂鸦清除性能测试过程中使用的部分涂鸦物质见图1。
2.5.2.2 水性聚氨酯双组分内墙绘画涂料的涂鸦清除效果
在试验所制备的水性双组分聚氨酯内墙绘画涂料涂层上，测试了多种涂鸦物质的清除性能，其测试照片见图2。
从图2、图3和图4可以看到，本试验研制的水性双组分聚氨酯内墙绘画涂料具有极其优异的涂鸦清除性能，能够轻松清除水性白板笔、水彩笔、无尘粉笔、鞋油、墨水、番茄酱、咖啡、红茶等多种涂鸦物质及生活污渍。
3 结 语
本文通过研究了多种水性聚氨酯乳液及其固化剂，对比了不同水性聚氨酯乳液和固化剂比例，最终开发了一种兼具优异的涂鸦清除性能、耐擦洗性能、环境友好性、装饰性及时尚性的水性双组分聚氨酯可擦洗绘画涂料，其性能完全达到和超过国家内墙环保的多个标准要求，尤其是远低于T31/01002-C001—2014《儿童水性内墙涂料》标准中VOC的限制20 g/L，是优异的环境友好型水性内墙涂料，特别适合家居儿童室和厨房、幼儿园、医院和宾馆等场所的使用，具有良好的推广优势与应用前景。
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