许均，湛新树脂（中国）有限公司，大中华区技术服务和业务拓展经理
摘要：通过对可应用在木器封闭底漆中的不同类型的水性技术的介绍，以及应用的效果进行比较，对油脂、单宁等不同应用需求的树脂选择提供恰当的参考
关键词：水性，封闭，木器
当应用在木材上时，水性涂料不总是能达到溶剂型涂料的效果，尤其是当水遇到木材中的发色基团（单宁），以及木材的天然油脂时。单宁会溶解在水相中，在干燥过程中会渗出，从而影响漆膜的外观；而油脂处不断的渗出导致附着力的丧失，导致漆膜鼓泡甚至脱落。其他各种封闭问题包括在装饰涂料中的尼古丁、染色剂以及旧漆中的颜色等污渍的封闭。因此，在适当的情况下选择正确的树脂和搭配显得尤为关键。
图1 、 常见的封闭涂料的使用实例
木材的封闭和保护
通常来讲，木材中含有大量的纤维素（高分子量聚合物）、半纤维素（接枝的低分子量含糖聚合物）以及木质素（酚类聚合物，充当细小纤维之间的粘接物）。
图2 、木材的主要组成物质
木器涂料的功能至少可以看做是保护和装饰两个方面，而对木材的保护是需要多方面考虑的面考虑的，包括物理的和化学的保护。木质素在吸收了UV光和可见光后，产生酚氧自由基，从而导致纤维结构的破坏，从而增加了对水的吸收，进一步加剧了可见的破坏，比如形状改变，涂层的脱落和失效。而在能够引起涂料失效的木材内部的自然物质中，单宁是至关重要的，通过在木材中的渗透、溶解、扩散和迁移，逐步形成棕色、黄色以及其他污点。而在水性涂料体系中，由于溶解性的显著增加，其破坏力在涂装的时候就可能显现出来。这种情况在印茄木、相思木、橡胶木等木材的水性涂装中尤为明显，而在松木等的节疤处，大量的单宁和油脂的综合作用可能导致涂层很快脱层和变色。另一方面，由于单宁可以和金属离子的螯合，在醇酸涂料的使用中，还会导致催干剂的失败。
总体来说，可以将封闭的原理分为两种类型：一种是隔离型封闭，依靠自身成膜后的致密性、疏水性和附着力等表现，将大部分的单宁等物质隔离在木材内，阻止其进入漆膜内，并通过多道涂层达到完美的效果。锁定型封闭是依靠其中的反应型的化学结构，与单宁等物质的反应，从而达到将其锁定在第一层漆膜中，同样，最终的效果也会随着多层涂装变得更好。
图3 、 水性木器涂料常见的封闭原理
水性木器涂料的封闭树脂技术
单组分体系
阳离子体系
阳离子树脂通常还有胺基类官能团，一方面可以和木质素等有很好的结合作用，另一方面可以和单宁酸等物质发生反应，从而达到密着性和封闭性的双重效果。目前使用的包括一些阳离子丙烯酸或者改性丙烯酸为主，比如环氧改性。
在应用阳离子树脂封闭时，通常的配方结构比较简单，主要依靠树脂的效果，从目前的应用情况来看，封闭的效果在很多案例中还是不错的，但是主要的问题来自于施工方面：一是施工的局限性，由于阳离子体系与惯常使用的阴离子体系容易产生稳定性的冲突，因而，在生产和应用环境上容易交叉污染；其二，当阳离子与阴离子涂层配合使用时，通常需要考虑较严格的重涂时间，使用环境等因素；其三，阳离子产品本身的表现比较大的不足在于打磨性，较高的PVC白底的稳定性等。我们最新的研究成果是VIACRYL SC6841W/50WA，实现了在高封闭性的同时，消除一些配方和配套上的缺陷，实现高固含（50%）、高PVC底漆稳定、干燥速度和打磨性的提升。
图4 、改性阳离子树脂的结构示意图
阴离子体系
为避免阳离子体系带来的诸多不便，近年来对阴离子单组分封闭体系的研究也较多。总的来说，主要是在隔离封闭的基础上，通过辅助金属离子型的单宁酸捕捉剂的方式，来达到互补。比较有代表性的类型，一是是液体离子型的，如halox L-44；二是直接添加金属氧化物或盐类，比较常用的是氧化锌。我们最新的研究多利用原材料或者工艺来进行一些特殊的部分改性，一方面达到对木材很好的附着或渗透，另一方面可以和适当的单宁酸抑制剂搭配，实现双重效果。
图5 、用于封闭的改性丙烯酸特殊基团渗透性可用于氧化锌搭配
图6 ？ 油改性的多相结构丙烯酸疏水性和附着力可用于Halox L-44搭配使用
图7 、 高PVC白底在圆盘豆上应用
图8 、 特殊丙烯酸用于封闭油节（基于setaqua 6405）
双组份体系
双组份非异氰酸酯体系
在木器的封闭领域，水性非异氰酸酯固化双组份的研究较多的体现在环氧-胺交联方向的研究，近年来也有一些直接将水性环氧用于封闭底漆，取得了较好的封闭效果，但同时也会面对施工和环氧树脂耐候性等的应用局限，而在环氧改性丙烯酸方面的进展是令人瞩目的。我们在这方面的研究主要体现在环氧-胺改性的纯丙烯酸AA体系（ALL ACRYLIC，全丙烯酸），这是一个双组分体系，但也是可拆分应用体系，当用作双组份是可以有很好的油脂封闭效果，而取其一（胺改性部分）作为可离子转换的类型，用作单组分时又可以提供单宁封闭效果。
图9 、 湛新提供的双组份非异氰酸酯封闭体系
异氰酸酯交联体系
对于水性异氰酸酯交联在底材封闭上的应用较多，也取得了一些认可。但在使用过程中还是有一定的局限性，比如说一级乳液具有快干，打磨等优势，但在整体的附着力，多道涂装的透明性以及封闭的效果等方面存在一定弱势，但另一方面，大多数二级分散体会存在干速慢，打磨性弱和成本高等问题。我们最新的研究成果集中体现在对快干型低羟二级分散体的研究， 实现了低羟快干，优异的快速打磨性，以及保留了二级分散体的流动性和附着力，在多种基材上具备优异的密着性。
通过一些应用案例的总结，形成如表1中针对水性技术的封闭效果的比较结果。
表1 、各类型水性封闭技术的大致效果比较
结 语
目前，水性封闭树脂的发展方兴未艾，还有较多的空白需要填补，但近年来我们已经发现多样化的技术趋势，而且都获得了一定的应用。随着水性树脂的技术的逐步发展，必将能为行业提供越来越多的选择。从目前的情况来看，封闭效果很难一概而论，配方者必须结合底材、施工工艺、成本和使用环境等多方面来综合考虑，从而选择合适的体系。
文章转自《PCI可名文化》
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