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硅烷偶联剂和有机硅树脂协同改性对水性涂料性能的影响

2018年4月23日11:02浏览次数:775来源:猴圣化工

  摘要:水性木器漆具有绿色环保、搞安全、不黄变等优点,并在许多行业中被广泛应用。

  硅业在线赢硅网4月23日讯  水性木器漆具有绿色环保、搞安全、不黄变等优点,并在许多行业中被广泛应用。但它也存在着丰满度差、耐污 性差等问题。硅烷偶联剂(KH560)是一类有机硅化合物, 将其加入涂料在可以增加物质之间的粘接强度,提高涂料的耐水、耐气候等性能。有机硅树脂是一类聚有机硅氧烷,它具有独特的网状结构的以及卓越的耐潮、防水和防锈等性能,但耐溶剂的性能较差。本文通过添加助剂KH560和有机硅树脂协同改性水性涂料进行优化实验,力图改善水性涂料涂层的力学性能和光学性能。

  1实验部分

  1.1实验材料

  在当前实验中所有试剂都是没有加工过的分析纯。改性剂是KH560和有机硅树脂,基材规格是(100mm*100mm*5mm),表面已涂上底漆。

  1.2涂层制备

  首先用砂纸处理打磨基材涂上底漆。KH560和有机硅树脂的加入量根据预先设计好的加入到水性木器涂料中, 用玻璃棒搅拌均匀,然后将搅拌好的涂料均匀涂抹在事先经底漆处理平整的木质基板(100mm*l00mm*5mm)上,涂层厚度大约60pm。然后放入烘箱内,干燥箱温度设定为 40°C,干燥时间设定为15-30min。

  1.3测试与表征

  根据GB/T1720-89附着力用涂膜附着力测试仪进行测量。根据GB6739-86测量硬度。光泽度是按照BGD512- 60型光泽度仪测试。

  2结果与讨论

  2.1正交实验分析

  在本实验中,影响水性木器涂料改性的主要因素是 KH560的含量、有机硅树脂的含量和干燥时间。通过正交试验改善涂料的力学性能。在这个正交实验中,三个组分的量在以下范围内进行实验:KH560的含量(A):2.0%- 5.0%,有机硅树脂的含量(B) :2.0%-5.0%,干燥时间(C ): 15-30min。在每个因素中选两个水平。因素A的第一个水平是KH560含量2.0%,第二个水平是5.0%。因素B的第 —个水平是有机硅树脂的含量2.0%,第二个水平是5.0%。 因素C的第一个水平是干燥时间20min,第二个水平时间 是 40min。

  上面这三个因素对水性木器漆的力学性能都有一定的影响,相比之下,对附着力的影响更为明显。在实验中分析了改性条件对附着力的影响。表1显示了三个因素对水 性木器漆附着力的影响。通过比较三个因素的极差R和方差的值,可以发现有机硅树脂的含量对附着力的影响最明显,干燥时间的影响次之,KH560对涂层的附着力没有影响。此外,从表1还能看出样品1#的水性木器涂层比样品 2#-4#具有较好的附着力。在独立试验中我们将KH560的含量固定为2.0%,干燥时间固定为15 min。

  

  表1正交实验结果

  2.2有机硅树脂对水性木器涂层力学性能的影响

  为了研究有机硅树脂的关键作用,在正交实验的基础 上,进行了下面一系列实验:把KH560的含量固定为 2.0%,干燥时间固定为15min,改变有机硅树脂的含量分别 为0、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%。发现有机硅树脂含量对水性木器涂层的硬度具有一定作用。图1显示了有机硅树脂的含量对水性涂层硬度性能的影响。有机硅树脂含量 从0增加到1%的时候,水性木器涂层的硬度始终保持在H。继续增加有机硅树脂含量至5%时,涂层硬度不断下降, 达到4B,此时漆膜的硬度已经很低。这是因为有机硅树脂 含量过高,水性涂料结合力下降严重,导致漆膜变软。

  

  图1 有机硅树脂的含量与水性木器涂层硬度之间的关系

  

  图2有机硅树脂的含量与水性木器涂层附着力之间的关系

  由图2可知,随着有机硅树脂的含量的增加,附着力基本呈现下降趋势。在有机硅树脂的含量低于2%时,附着力表现较好。原因是有机硅树脂与水性涂料反应,但尚未对附着力产生重要影响,此时主要是依赖KH560改性的水性涂层的附着力。继续增加有机硅树脂的含量,会引起水性涂料内部各化学成分比例的变化,这种比例的变化会降低涂层附着力。因此随着有机硅树脂的含量增多附着力会变差。

  2.3 有机硅树脂对水性木器涂层光泽度的影响

  

  图3有机娃树脂的含量与水性木器涂层光泽度之间的关系

  有机硅树脂涂料含量对光泽度的影响如图3所示。从图3可以看出,水性木器涂层的光泽度随着有机硅树脂含量的增加数值变化很小,但相较于空板样,其光泽度略有下降。这是因为水性漆本身具有高光,有机硅树脂含量增加,在涂膜过程中体积浓度增加,形成微粗糙表面,从而降低了水性木器漆的光泽度。

  3结束语

  正交试验结果表明,硅树脂含量决定了水性木有机器漆的力学性能。实验说明:在40°C烘箱中干燥20min, KH560的含量固定2%,有机硅树脂含量从0增加到1% 时,水性木器涂层的硬度为H,附着力变化不大,都是1 级。继续增加有机硅树脂含量至5%时,涂层硬度下降至 4B,附着力下降到4级。光泽度表明:有机硅树脂含量对水 性木器涂层光泽度的改变没有较大作用,光泽度整体数值 在80%~85%之间。

 

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