超哑无光清面漆划伤后光泽变化的研究

袁东兴  安徽名士达新材料有限公司

摘要：针对意式半透工艺所需的超哑无光清面漆，漆膜表面被硬物划伤而出现的光泽变化（亮痕），从树脂、消光粉、耐磨粉等方面进行探讨，通过实验论证应用测试，解决划伤后的光泽变化问题

关键词：划伤后的光泽变化；超哑无光清面漆；球形二氧化硅；无光树脂；

前言

近年来在家具和全屋定制领域意式半透工艺非常流行，它通过独特的表面处理技术，完美地平衡了天然木纹的展现与现代审美需求，这是一种介于清漆完全透明和实色漆完全覆盖之间的涂装工艺 ，该工艺呈现若隐若现的木纹和透光不透色的质感，使家具达到一种见木不见漆的自然效果。超低的光泽表面可有效的减少视觉疲劳，为我们营造出一种舒适环境。

然而意式半透工艺在漆膜上也有一定的缺陷，为了达到超低的光泽表面，最上层的清面漆要使用超哑无光清面漆，超哑无光清面漆的漆膜很容易受到破坏。但是办公家具、餐台餐椅、厨房橱柜这些家具的表面经常会接触到钥匙、水杯、刀具等硬物，漆膜表面被划伤后很容易出现光泽变化，这问题已经困扰行业多年，尤其是硬物对漆膜表面消光粉的破坏，几乎无法修复。这就对超哑无光清面漆提出了更高的要求。

下面我们重点对双组分丙烯酸聚氨酯面漆进行分析，从消光粉、耐磨粉及树脂三方面对划伤产生的亮痕原因进行分析并对解决方案进行探讨。

1 实验部分

1.1 实验主要原材料

1.1 实验主要原材料

主树脂：  Hypomer MT-2550K    羟基丙烯酸共聚物（功能性消光树脂）

               MFRC-5550YT            羟基丙烯酸共聚物（功能性消光树脂）

               ETERAC 7367-SP-60   羟基丙烯酸树脂

               AC1150              羟基丙烯酸树脂

固化剂：  N3390               HDI三聚体

纤维素：  CAB381-2            醋酸丁基纤维素（伊士曼）

消光粉料：格雷斯GRACE C906、 C-7   鑫辉 HD-902

耐磨粉料：球形二氧化硅（赢创）、玻璃粉、硅微粉

1.2 实验仪器及设备

实验室用高速分散机，上海沐軒实业有限公司

电子天平，上海精科实验仪器有限公司；

刮板细度仪、铅笔硬度计，广州标格达精密仪器有限公司、

1.3漆膜的制备

本实验主要是为了更加清晰的看到无光清面漆上的划伤后的光泽变化，所以在制作板材的时候没有完全按照意式半透的工艺进行制板，而是选用在PU黑底上喷涂无光面漆。

2原料的分析与选择

2.1耐磨粉料的选择

木器漆被划伤后出现光泽变化的成分就是树脂和粉体，油漆最重要的成膜物是树脂，而树脂形成的漆膜相对柔软，当有硬物划过时容易产生划痕，那我们首先要考虑的是提升漆膜的。我们最先想到的方案就是添加耐磨粉，提高漆膜的硬度及抗划伤效果。

耐磨粉通常是高硬度的硬质颗粒，硬质颗粒均匀分散在漆膜中，当外力试图划伤漆膜时，这些硬颗粒会首先抵抗，有效分散和承受了大部分划伤力，从而保护了相对柔软的树脂基体，使漆膜更难被划伤。同时由于在漆膜的表面混合消光粉和硬颗粒，这些硬颗粒作为牺牲层，代替部分消光粉被破坏，从而减少划伤产生的亮痕。耐磨粉料的选择主要是为了验证硬质颗粒对树脂的保护效果，所以本次实验先不考虑光泽，配方中不添加消光粉，减少消光粉对结果的影响

按照表1的基础配方，对耐磨粉料进行筛选实验和测试（见表1和表2）：

表1基础配方

序号	实验材料	质量比/％	工艺
1	羟基丙烯酸树脂	50.00	将1-2置于合适备料容中，中速分散10min
2	15% CAB381-2液	20.00
3	防沉浆	3.00	搅拌中依次加入4.5.6.7.8.，高速分散30min
4	消泡剂	0.10
5	分散剂	1.5
6	流平剂	0.2	低速搅拌中加入3,低速搅拌5min，细度检测合格后加入9低速搅拌5min，最终品控标准细度≤30μm，
7	耐磨粉	6.00
8	消光粉	0.00
9	溶剂	19.2
合计		100

 

表2耐磨粉实验

方案	空白	球形二氧化硅	玻璃粉	Minex7
硬度	H	2H	2H	H
耐干热	2级	1级	1级	2级
抗钥匙划痕	轻微划痕	几乎无划痕	轻微划痕	轻微划痕

以上实验重点测试不同的耐磨粉料对树脂划痕的影响，实验排除了消光粉的影响，漆膜的光泽普遍在85°以上。从实验结果上可以看出，硅微粉虽然提高了漆膜的硬度，但自身已经被收到了严重破坏，未能起到对漆膜的保护；玻璃粉虽然有效的提高了漆膜表面的硬度，但被划伤时漆膜也出现了明显的划痕；  而球形二氧化硅有效的提高了漆膜表面的硬度，同时也能提高漆膜的耐磨光性能，大幅的降低了由树脂划伤产生的光泽变化（变暗）。

2.2消光粉料对划痕的影响

针对意式半透工艺所需的无光清面漆，需要的光泽一般在5°以下，实验2.1中漆膜的光泽普遍在85°以上，那在使用常规的羟基丙烯酸树脂的时候配方中就需要加入大量的消光粉来降低光泽。消光粉（如二氧化硅）表面能高，容易相互吸引并团聚成大颗粒，这些团聚体在漆膜中形成不均匀的消光中心（发花），看起来就是白色斑点或雾影。为减少漆膜发花的现象我们从几个方面进行分析：首先是提高对消光粉的润湿，比如选用合适的润湿分散剂、提供分散剂的用量；其次是减少消光粉的添加量，通过添加CAB-381-2在同等光泽下明显的减少消光粉的添加量，提高油漆的稀释比，在漆膜干燥过程中有助于溶剂挥发,缩短漆膜干燥时间，并改善消光粉的定向排列；但这两个方案都不在本次研究范围之内。但是减少添加量消光粉就是提高球形二氧化硅的比例，提升球形二氧化硅对树脂对消光粉的保护效果

按照表3的基础配方，在添加赢创球形二氧化硅的基础上对消光粉进行筛选实验和测试（见表3和表4）：

表3基础配方

序号	实验材料	质量比/％	工艺
1	羟基丙烯酸树脂	50.00	将1-2置于合适备料容中，中速分散10min
2	15% CAB381-2液	20.00
3	防沉浆	3.00	搅拌中依次加入4.5.6.7.8.，高速分散30min
4	消泡剂	0.10
5	分散剂	1.5
6	流平剂	0.2	低速搅拌中加入3,低速搅拌5min，细度检测合格后加入9低速搅拌5min，最终品控标准细度≤30μm，
7	球形二氧化硅	6.00
8	消光粉	10.00
9	溶剂	19.2
合计		100

表4消光粉实验

方案	C906	C-7	HD-902
硬度	2H	2H	2H
耐干热	1级	1级	1级
抗钥匙划痕	划痕清晰	划痕清晰	划痕清晰

从以上实验可以看出，在没有消光粉的高光体系，漆膜即使被破坏光泽的变化（变暗）也不明显。然而我们在测试消光粉的时候可以发现，选用的几只消光粉在漆膜表面都被严重的破坏，在破坏的位置光泽明显上升，划痕清晰。即使添加球形二氧化硅也不能对消光粉进行有效的保护。那我们可以得出结论，消光粉是划伤后的光泽变化最主要原因。

2.3树脂的选择

由实验2.2可以看出，在存在消光粉的基础上无法有效的解决划伤后的光泽变化的问题，那我们是不是可以考虑在不添加消光粉的情况下做出超哑无光清面漆。下面我们就可以对树脂进行选择，现在市场上已经有成熟的功能性消光树脂，比如哑光树脂、无光树脂等等。无光丙烯酸树脂的消光核心在于通过特定的化学结构和表面形态，使涂层表面产生 “微观粗糙度”，从而散射光线以达到消光效果。现有市场上的无光树脂光泽基本能够到达3°光以下，同时也可以复配普通羟基丙烯酸树脂对漆膜的光泽进行调整

按照表5的基础配方，在不添加消光粉的基础上对功能性消光树脂进行筛选实验和测试（见表5和表6）：

 

表5基础配方

序号	实验材料	质量比/％	工艺
1	功能性消光树脂	55.00	将1-2置于合适备料容中，中速分散10min
2	15% CAB381-2液	20.00
3	防沉浆	3	搅拌中依次加入4.5.6.7.，高速分散30min
4	消泡剂	0.10
5	分散剂	1.5
6	流平剂	0.2	低速搅拌中加入3,低速搅拌5min，细度检测合格后加入9低速搅拌5min，最终品控标准细度≤30μm，
7	耐磨粉	6
8	消光粉	0
9	溶剂	14.2
合计		100

表6树脂实验

方案	MT-2550K	MFRC-5550YT
开放光泽	2°	2°
封闭光泽	5°	5°
硬度	2H	2H
耐干热	1级	1级
抗钥匙划痕	几乎无划痕	几乎无划痕

由以上结果可以看出，使用功能性消光树脂不添加消光粉，做开放效果和封闭效果光泽都能够达到5°以下，而因为没有消光粉，漆膜的透明性有了显著的提升。同时漆膜在做划伤测试的时候几乎无划痕，即使有轻微的划痕漆膜光泽也没有产生变化。

实验3选择了两支无光丙烯酸树脂，漆膜的固化也选用自然干燥和强制干燥两种方案，最终的结果表现一致

3 结语

超哑无光清面漆凭借其优异的性能，在办公家具、餐台餐椅、厨房橱柜等领域获得广泛应用，在护墙板墙板、门窗等室内木制装饰材料也多有应用。这些场所的家具对耐性、抗划伤有着较高的要求。优化配方制备的超哑无光清面漆，其性能显著优于传统产品。使用功能性消光树脂，不添加消光粉光泽也能够达到5°以下，球形二氧化硅的使用降低树脂被划伤的几率，功能性消光树脂的使用，排除消光粉的影响，使最终的漆膜即使被破坏光泽也不会产生变化。

 

 

参考文献

1、 武利民、李丹、游波   《现代涂料配方设计》   化学工业出版社  2000年

2、 朱爱萍            《涂料基础与新产品设计》   化学工业出版社 2021.10