硅烷偶聯(lián)劑和有機(jī)硅樹脂協(xié)同改性對水性涂料性能的影響

包清磊+錢星雨+張政+閆小星+王浩然+盧宇恒+陳耘樂

摘 要：文章利用KH560和有機(jī)硅樹脂作為改性劑，通過對KH560含量、有機(jī)硅樹脂含量和干燥時(shí)間三個(gè)因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，找到能改善水性木器涂料性能的方法。實(shí)驗(yàn)表明，有機(jī)硅樹脂的含量對涂層性能影響程度最大。在40℃烘箱中干燥20min，KH560含量設(shè)定為2%，有機(jī)硅樹脂含量從0增加到1%時(shí)，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(jī)硅樹脂含量至5%時(shí)，涂層硬度下降至4B，附著力下降到4級。光澤度表明，有機(jī)硅樹脂含量對水性木器涂層光澤度的改變沒有較大作用。

關(guān)鍵詞：水性涂料；性能；含量

中圖分類號：TQ637 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）01-0036-02

Abstract： By using KH560 and silicone resin as modifiers， the orthogonal experiments were carried out on three factors： KH560 content， organic silicone resin content and drying time. To find a way to improve the performance of waterborne wood coatings. The results show that the content of silicone resin has the greatest influence on the coating properties. When the content of KH560 was set to 2% and the content of silicone resin increased from 0 to 1% in the oven at 40℃ for 20 min， the hardness of the waterborne wood coating was H， and the adhesion of the coating changed little， all of which were of grade 1. When the content of silicone resin continues to increase to 5%， the hardness of the coating decreases to 4B and the adhesion decreases to grade 4. The gloss shows that the content of silicone resin has no effect on the gloss of waterborne wood coating.

Keywords： waterborne coatings； properties； content

水性木器漆具有綠色環(huán)保、搞安全、不黃變等優(yōu)點(diǎn)，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[1]。硅烷偶聯(lián)劑（KH560）是一類有機(jī)硅化合物，將其加入涂料在可以增加物質(zhì)之間的粘接強(qiáng)度，提高涂料的耐水、耐氣候等性能[2]。有機(jī)硅樹脂是一類聚有機(jī)硅氧烷，它具有獨(dú)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[3]。本文通過添加助劑KH5

60和有機(jī)硅樹脂協(xié)同改性水性涂料進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，力圖改善水性涂料涂層的力學(xué)性能和光學(xué)性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

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

1.2 涂層制備

首先用砂紙?zhí)幚泶蚰セ耐可系灼?。KH560和有機(jī)硅樹脂的加入量根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)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×100mm×5mm）上，涂層厚度大約60μm。然后放入烘箱內(nèi)，干燥箱溫度設(shè)定為40℃，干燥時(shí)間設(shè)定為15-30min。

1.3 測試與表征

根據(jù)GB/T1720-89附著力用涂膜附著力測試儀進(jìn)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。

2 結(jié)果與討論

2.1 正交實(shí)驗(yàn)分析

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

上面這三個(gè)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(shí)驗(yàn)中分析了改性條件對附著力的影響。表1顯示了三個(gè)因素對水性木器漆附著力的影響。通過比較三個(gè)因素的極差R和方差的值，可以發(fā)現(xiàn)有機(jī)硅樹脂的含量對附著力的影響最明顯，干燥時(shí)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(dú)立試驗(yàn)中我們將KH560的含量固定為2.0%，干燥時(shí)間固定為15 min。

2.2 有機(jī)硅樹脂對水性木器涂層力學(xué)性能的影響

為了研究有機(jī)硅樹脂的關(guān)鍵作用，在正交實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了下面一系列實(shí)驗(yàn)：把KH560的含量固定為2.0%，干燥時(shí)間固定為15min，改變有機(jī)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(jī)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(jī)硅樹脂的含量對水性涂層硬度性能的影響。有機(jī)硅樹脂含量從0增加到1%的時(shí)候，水性木器涂層的硬度始終保持在H。繼續(xù)增加有機(jī)硅樹脂含量至5%時(shí)，涂層硬度不斷下降，達(dá)到4B，此時(shí)漆膜的硬度已經(jīng)很低。這是因?yàn)橛袡C(jī)硅樹脂含量過高，水性涂料結(jié)合力下降嚴(yán)重，導(dǎo)致漆膜變軟[4]。

由圖2可知，隨著有機(jī)硅樹脂的含量的增加，附著力基本呈現(xiàn)下降趨勢。在有機(jī)硅樹脂的含量低于2%時(shí)，附著力表現(xiàn)較好。原因是有機(jī)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(shí)主要是依賴KH560改性的水性涂層的附著力。繼續(xù)增加有機(jī)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(jī)硅樹脂的含量增多附著力會變差。

2.3 有機(jī)硅樹脂對水性木器涂層光澤度的影響

有機(jī)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(jī)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?yàn)樗云岜旧砭哂懈吖?，有機(jī)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。

3 結(jié)束語

正交試驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)硅樹脂含量決定了水性木器漆的力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)說明：在40℃烘箱中干燥20min，KH560的含量固定2%，有機(jī)硅樹脂含量從0增加到1%時(shí)，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(jī)硅樹脂含量至5%時(shí)，涂層硬度下降至4B，附著力下降到4級。光澤度表明：有機(jī)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。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁騰，胡劍青，王鋒，等.水性木器涂料的研究進(jìn)展[J].中國涂料，2012，27（06）：18-25.

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