2530-83-8 / 硅烷偶聯(lián)劑和有機硅樹脂協(xié)同改性對水性涂料性能的影響

水性木器漆具有綠色環(huán)保、搞安全、不黃變等優(yōu)點，并在許多行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。但它也存在著豐滿度差、耐污 性差等問題。硅烷偶聯(lián)劑（KH560）是一類有機硅化合物， 將其加入涂料在可以增加物質(zhì)之間的粘接強度，提高涂料的耐水、耐氣候等性能。有機硅樹脂是一類聚有機硅氧烷，它具有獨特的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的以及卓越的耐潮、防水和防銹等性能,但耐溶劑的性能較差。本文通過添加助劑KH560和有機硅樹脂協(xié)同改性水性涂料進行優(yōu)化實驗,力圖改善水性涂料涂層的力學(xué)性能和光學(xué)性能。

在當(dāng)前實驗中所有試劑都是沒有加工過的分析純。改性劑是KH560和有機硅樹脂，基材規(guī)格是（100mm*100mm*5mm）,表面已涂上底漆。

首先用砂紙?zhí)幚泶蚰セ耐可系灼?。KH560和有機硅樹脂的加入量根據(jù)預(yù)先設(shè)計好的加入到水性木器涂料中， 用玻璃棒攪拌均勻，然后將攪拌好的涂料均勻涂抹在事先經(jīng)底漆處理平整的木質(zhì)基板（100mm*l00mm*5mm)上，涂層厚度大約60pm。然后放入烘箱內(nèi)，干燥箱溫度設(shè)定為 40°C,干燥時間設(shè)定為15-30min。

根據(jù)GB/T1720-89附著力用涂膜附著力測試儀進行測量。根據(jù)GB6739-86測量硬度。光澤度是按照BGD512- 60型光澤度儀測試。

在本實驗中，影響水性木器涂料改性的主要因素是 KH560的含量、有機硅樹脂的含量和干燥時間。通過正交試驗改善涂料的力學(xué)性能。在這個正交實驗中，三個組分的量在以下范圍內(nèi)進行實驗:KH560的含量（A）：2.0%- 5.0%,有機硅樹脂的含量（B） :2.0%-5.0%,干燥時間（C ）: 15-30min。在每個因素中選兩個水平。因素A的第一個水平是KH560含量2.0%,第二個水平是5.0%。因素B的第 —個水平是有機硅樹脂的含量2.0%,第二個水平是5.0%。 因素C的第一個水平是干燥時間20min，第二個水平時間 是 40min。

上面這三個因素對水性木器漆的力學(xué)性能都有一定的影響，相比之下，對附著力的影響更為明顯。在實驗中分析了改性條件對附著力的影響。表1顯示了三個因素對水 性木器漆附著力的影響。通過比較三個因素的極差R和方差的值,可以發(fā)現(xiàn)有機硅樹脂的含量對附著力的影響最明顯，干燥時間的影響次之,KH560對涂層的附著力沒有影響。此外，從表1還能看出樣品1#的水性木器涂層比樣品 2#-4#具有較好的附著力。在獨立試驗中我們將KH560的含量固定為2.0%,干燥時間固定為15 min。

表1正交實驗結(jié)果

為了研究有機硅樹脂的關(guān)鍵作用，在正交實驗的基礎(chǔ) 上，進行了下面一系列實驗：把KH560的含量固定為 2.0%,干燥時間固定為15min,改變有機硅樹脂的含量分別 為0、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%。發(fā)現(xiàn)有機硅樹脂含量對水性木器涂層的硬度具有一定作用。圖1顯示了有機硅樹脂的含量對水性涂層硬度性能的影響。有機硅樹脂含量 從0增加到1%的時候，水性木器涂層的硬度始終保持在H。繼續(xù)增加有機硅樹脂含量至5%時，涂層硬度不斷下降， 達到4B,此時漆膜的硬度已經(jīng)很低。這是因為有機硅樹脂 含量過高，水性涂料結(jié)合力下降嚴重，導(dǎo)致漆膜變軟。

圖2有機硅樹脂的含量與水性木器涂層附著力之間的關(guān)系

由圖2可知，隨著有機硅樹脂的含量的增加，附著力基本呈現(xiàn)下降趨勢。在有機硅樹脂的含量低于2%時，附著力表現(xiàn)較好。原因是有機硅樹脂與水性涂料反應(yīng),但尚未對附著力產(chǎn)生重要影響，此時主要是依賴KH560改性的水性涂層的附著力。繼續(xù)增加有機硅樹脂的含量,會引起水性涂料內(nèi)部各化學(xué)成分比例的變化，這種比例的變化會降低涂層附著力。因此隨著有機硅樹脂的含量增多附著力會變差。

圖3有機娃樹脂的含量與水性木器涂層光澤度之間的關(guān)系

有機硅樹脂涂料含量對光澤度的影響如圖3所示。從圖3可以看出，水性木器涂層的光澤度隨著有機硅樹脂含量的增加數(shù)值變化很小，但相較于空板樣，其光澤度略有下降。這是因為水性漆本身具有高光，有機硅樹脂含量增加,在涂膜過程中體積濃度增加，形成微粗糙表面,從而降低了水性木器漆的光澤度。

正交試驗結(jié)果表明，硅樹脂含量決定了水性木有機器漆的力學(xué)性能。實驗說明：在40°C烘箱中干燥20min， KH560的含量固定2%，有機硅樹脂含量從0增加到1% 時，水性木器涂層的硬度為H，附著力變化不大，都是1 級。繼續(xù)增加有機硅樹脂含量至5%時，涂層硬度下降至 4B,附著力下降到4級。光澤度表明：有機硅樹脂含量對水 性木器涂層光澤度的改變沒有較大作用，光澤度整體數(shù)值 在80%~85%之間。