在水性木器漆領(lǐng)域，快干是最常聽到的客戶對(duì)水性木器漆的要求這個(gè)特性集中體現(xiàn)在，由于空氣中水蒸汽的含量顯著，并隨季節(jié)變化大，水的蒸發(fā)速度隨之發(fā)生變化。最嚴(yán)重時(shí)，如果空氣相對(duì)濕度達(dá)到99%時(shí)，水的蒸發(fā)會(huì)停止，而非水溶劑則不受此因素影響。

 

 

影響水性木器漆干燥速度的主要因素有哪些？

 

1、樹脂的選擇

 

像所有涂料一樣，水性木器漆的性能在很大程度上是由配方中選用的樹脂決定的。絕大多數(shù)水性成膜樹脂為乳液體系，該體系的成膜機(jī)理與溶劑型涂料不同。溶劑型樹脂不溶劑形成單相體系，隨著溶劑的蒸發(fā)，體系粘度增大，直至成為固體，從體系的機(jī)械性能來講，是一個(gè)連續(xù)的過程。而水性乳液則是一個(gè)雙相體系，隨著水的蒸發(fā)，體系粘度起始時(shí)變化不大，但當(dāng)乳液顆粒的體積占總系統(tǒng)體積達(dá)到一臨界值時(shí)，系統(tǒng)突然從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，是一個(gè)不連續(xù)的過程，這一臨界點(diǎn)是水性木器漆表干的開始，因此水性木器漆的表干時(shí)間要比某些溶劑型涂料還要短。從表干到漆膜性能的全部體現(xiàn)，取決于系統(tǒng)中殘留水分的蒸發(fā)速度，乳液顆粒中高分子的相互滲透，及體系中其它有機(jī)小分子的揮發(fā)速度。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化，制作水性木器漆配方時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面對(duì)樹脂進(jìn)行選擇：

 

a、固含量

 

通常，乳液的固含量越高，其距離表干臨界值就越近，干燥速度就越快。然而固含量過高，也會(huì)帶來一系列的不利因素。表干過快會(huì)使涂刷間隔縮短，帶來施工上的不便。固含量偏高的乳液，由于樹脂顆粒間距小，通常其流發(fā)性能較差，對(duì)增稠劑也不敏感，使對(duì)涂料的噴涂或粉刷性能調(diào)節(jié)的困難增大。

 

b、乳液顆粒大小

 

乳液的顆粒越小，同樣固含量下，顆粒之間的間距就越小，表干臨界值就越低，干燥速度就越快。乳液顆粒小，還會(huì)帶來成膜性好，光澤度高等其他方面的優(yōu)勢(shì)。

 

c、樹脂玻璃化轉(zhuǎn)發(fā)溫度（Tg）

 

一般而言，樹脂的Tg 越高，最終成膜的性能就越好。然而，對(duì)于干燥時(shí)間來講，其趨勢(shì)則基本相反。Tg 高的樹脂，通常需要在配方時(shí)加入較多的成膜助劑，以便高分子在乳液顆粒間的相互滲透，促進(jìn)成膜質(zhì)量。而這些成膜助劑，需要足夠的時(shí)間從體系中揮發(fā)，實(shí)際上會(huì)延長(zhǎng)從表干到全干的時(shí)間。所以，從這Tg 這個(gè)因素來講，干燥時(shí)間不成膜性能往往是相悖的。

 

d、乳液顆粒的相結(jié)構(gòu)

 

取決于乳液的制備工藝，同樣的單體組成可能會(huì)形成不同的顆粒相結(jié)構(gòu)。被廣為人知的核殼結(jié)構(gòu)就是其中的例子之一。雖然一個(gè)乳液不可能所有的顆粒都做成核殼結(jié)構(gòu)，但這個(gè)形象的比喻是人們對(duì)乳液的成膜性能可以有一個(gè)通俗的了解。如果顆粒的殼Tg 低，核Tg 高，那么該體系成膜助劑需求少，干燥較快，但由于成膜后連續(xù)相是低Tg 的樹脂，漆膜的的硬度則會(huì)受到一定影響。相反，顆粒的殼Tg 高，則成膜需一定量的助劑，則膜的干燥速度會(huì)較前者慢，但干燥后的硬度會(huì)比前者高。

 

e、表面活性劑的種類和用量

 

常見的乳液在制造工藝中均采用一定的表面活性劑。表面活性劑對(duì)乳液顆粒有隔離和保護(hù)的作用，在顆粒相互融合的成膜過程中，特別是在初始階段，即表干時(shí)有很大影響。而且，這些獨(dú)特的化學(xué)品，在水和油相中均有一定的溶解度，溶在樹脂中的部分其實(shí)會(huì)起到成膜助劑的作用。不同的表面活性劑，由于其在樹脂中的溶解度不同，其成膜劑的作用也會(huì)不同。

 

2、樹脂的固化機(jī)理

 

水性樹脂成膜固化一般有幾個(gè)層次上的機(jī)理。首先，乳液顆粒的聚集和融合，是所有乳液表干都必然經(jīng)歷的機(jī)理。然后，水和其他成膜助劑的揮發(fā)，使熱塑性樹脂本身的基本性能得以充分體現(xiàn)，是固化的第二個(gè)階段。最后，某些乳液在制備時(shí)引入交聯(lián)機(jī)理，或在涂料使用時(shí)引入交聯(lián)劑，使膜的硬度在熱塑性樹脂的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高。最后這一步的交聯(lián)機(jī)理，會(huì)對(duì)膜的最后固化速度和程度有很大的影響。常見的交聯(lián)機(jī)理有氧化交聯(lián)（如醇酸樹脂的交聯(lián)），麥克爾加成式交聯(lián)（如一些自交聯(lián)乳液體系），及親核取代式交聯(lián)（如環(huán)氧，聚氨酯等）。這些交聯(lián)反應(yīng)，都受溫度，pH 等因素影響，在配方時(shí)應(yīng)平衡體系的固化要求與其他性能的關(guān)系。

 

3、成膜助劑的用量和種類

 

從理論上講，任何樹脂的溶劑都是成膜助劑。在實(shí)踐中，考慮到安全，成本，速度等因素，常見的成膜助劑也不過十幾種，主要是一些高沸點(diǎn)的醇，醚及酯。這些成膜助劑對(duì)于不同的水性涂料工程師來講又會(huì)各有偏愛。一般，某個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的工程師，常用的成膜助劑不過兩三種。主要考慮因素是試劑在水和樹脂之間的分配和在樹脂顆粒內(nèi)部的分配。特別是當(dāng)水性樹脂為多相樹脂時(shí)，成膜助劑的選擇和搭配即顯得尤為重要。

 

4、施工環(huán)境

 

正因?yàn)樗奶匦裕沟盟阅酒髌嵩谑┕きh(huán)境上比油性漆要求要高一些，主要是盡量控制施工時(shí)的溫度和濕度。通用配方的施工要盡量避免高濕環(huán)境。如果必須在高濕度下施工，應(yīng)該對(duì)配方進(jìn)行調(diào)整，或者選擇成膜性快的樹脂或者對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)行隔離處理。

 

雖然，水性木器漆面臨以上所述技術(shù)挑戰(zhàn)，但由于其環(huán)保特性，必然會(huì)成為涂料領(lǐng)域重要的一員。隨著過去十幾年水性木器漆工作者的不懈努力，水性木器漆技術(shù)必將日趨成熟。