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   我国木器涂料发展历史悠久，木器家具的涂装发展迅速。

随着中国对环保的日益重视，水性木器漆逐渐成为了研发的重点，吸引了越来越多的关注。

南京林业大学张岱远，申黎明等选取两种水性涂料面漆进行主要成膜物质的化学成分分析和漆膜性能测试，研究水性涂料中不同成膜物质对涂料综合性能的影响，揭示影响因素与机理，以期为水性木器涂料面漆的研发改良及家具企业的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 漆膜制备

1.3 漆膜性能测试

2 结果与分析

2.1 漆膜成膜树脂的化学官能团分析

两种水性木器面漆的傅里叶红外光谱图谱见图1，从图中可以看出，两个曲线都在810cm^-1附近出现了代表C=OC—H的吸收峰，1150cm^-1附近出现了C—O—C的吸收特征峰，在1724cm^-1出现了表示C=O 的吸收峰，在2950cm^-1附近出现了代表CH2和CH3的伸缩振动峰。在曲线a中还在1536cm^-1出现了N—H的弯曲振动吸收峰，在3303cm^-1处出现代表N—H的特征吸收峰，在1600cm^-1处出现了羧酸盐的特征峰和苯环骨架振动 。本研究测试将结合漆膜各项性能测试结果和树脂官能团分析两种水性树脂化学结构对其漆膜性能的影响。

2.2 漆膜性能测试分析

2.2.1 漆膜耐吸水率分析

漆膜吸水率测试结果见表1。由表可知，面漆B的24h吸水率为8.2％， 远小于面漆A的29.6％。这是由于面漆Ａ 中的水性聚氨酯树脂所含有的氨基甲酸酯键含量较大，其与水分子氢键的作用较大使得水分子容易进入水性聚氨酯漆膜，也有可能该面漆中水性聚氨酯中羧基阴离子的含量较高，各链段之间库仑力的作用也变大，水分子易渗入软、硬链段微离子聚集区，易被聚氨酯分子链上的亲水基团吸附、传递，从而使胶膜吸水率增加。同时水性聚氨酯和水性丙烯酸树脂过度交联使得大分子的网络结构增强，聚合物相对分子质量急剧增大，粒径也明显增大，大粒径不利于分散体的稳定性和胶膜的致密性，乳胶粒相互融合性越差。这些会导致水分子易由外向内渗透，造成吸水率上升。

2.2.2 漆膜铅笔硬度和附着力分析

由表1 可知，两种水性涂料面漆的铅笔硬度均不高，其中面漆A 的铅笔硬度等级为B，略高于面漆B 的3B。这应该是面漆A 中的水性聚氨酯中含有氨基甲酸酯基团(—NHCOOR)和脲键基团等极性基团，这些基团的相互作用能使分子间力增大，增强漆膜的硬度，使得水性聚氨酯丙烯酸树脂比单纯的水性丙烯酸树脂具有更好的硬度。附着力方面，两种水性涂料面漆的附着力均很好，达到了最高的0 级，划格周围没有观察到剥落现象。这是由于两种面漆中的水性丙烯酸树脂提供了良好的附着力，水性树脂中的亲水基团在遇到木质基材表面的羟基时也能提供优异的结合强度。

2.2.3 漆膜耐冷液性能分析

两种面漆耐冷液测试2h后效果见图2，结果显示面漆A 要好于面漆B。在2h耐冷液测试中，面漆A表面无可见变化，而面漆B出现了明显的圆形印痕，等级为3级。此结果表明以单纯水性丙烯酸树脂作为成膜物质的水性涂料吸水后表面树脂出现了明显的光泽度下降，从16％下降到12％左右。该测试结果证明漆膜表面的水性丙烯酸树脂在吸水后发生了反应，降低了漆膜的平整度。而水性聚氨酯丙烯酸树脂中聚氨酯与丙烯酸树脂之间的交联反应减少了漆膜中的羟基和羧基等亲水基团的数量，因此在遇水后更难发生反应。结合漆膜吸水率测试的结果可以发现，水性聚氨酯丙烯酸树脂的吸水率较高但漆膜在耐冷液性测试中无可见变化，这说明水性聚氨酯丙烯酸树脂的吸水率高更多是因为水分子从胶膜的交联网络间隙中进入，而不是漆膜中的树脂与水分子发生反应，所以综合来看，水性聚氨酯丙烯酸树脂作为主要成膜物质的面漆具有更好的耐水性。

2.2.4 漆膜光泽度分析

由表1两种水性涂料面漆中面漆A的光泽度明显高于面漆B。面漆B的光泽度为16％，属于二级亚光范围；面漆A 的光泽度达到了53％，属于半光漆。这是由于水性聚氨酯丙烯树脂的交联网状结构使得漆膜表面更加致密，因而面漆A具有更好的光泽度。

2.2.5 漆膜耐磨性分析

由表1两种面漆的耐磨质量损失可以看出，面漆A的耐磨性优于面漆B，两种面漆磨转50r 内磨耗质量损失曲线见图3。从图中可以看出前10r以内面漆Ｂ 的质量损失达到0.0056g，明显高于面漆A的0.0043g。面漆A 的主要成膜物质为水性聚氨酯丙烯酸树脂，其中聚氨酯分子链中的硬链段含有的氨基甲酸酯基团(—NHCOOR)等极性基团能提供较高力学强度；另一方面水性聚氨酯和水性丙烯酸之间形成的交联网络能提供面漆更好的耐磨性能。20r以后两曲线的质量损失基本一致说明20r之后两种水性涂料面漆的漆膜均被磨穿。这说明两种水性木器涂料面漆的固含量偏低，进而导致成膜厚度很低，漆膜丰满度不够。

2.2.6 漆膜的干燥性能分析

在漆膜的干燥能力测试中，将两种面漆的涂布量控制在15~20g/m² 之间，干燥条件为(23±2)℃，空气湿度在70％左右的室内空间。两种面漆自然干燥过程中漆膜质量的变化见图4。从图中两种涂料干燥质量损失曲线的变化可以发现，面漆A和面漆B在前10min的干燥速率基本相同，面漆A和面漆B的固含量分别是26.42％ 和39.73％。结合图中曲线分析可以看到面漆B在干燥50min时漆膜质量已经达到涂料初始质量的42％，说明漆膜已经接近完全干燥；而面漆A的质量仍然还有涂料初始质量的53％，这说明面漆Ａ的漆膜在自然干燥50min后还残留了较多的水分。结合两种涂料的化学结构分析，可以判断水性聚氨酯丙烯酸涂料中的交联网状结构使得其在干燥过程中逐渐在漆膜表面形成致密的网状分子层，限制了漆膜内部的水分向外移动挥发，相比较单纯的水性丙烯酸树脂漆膜的中水分的运动受到的限制更小，因而在10min后面漆B的干燥速度逐渐快于面漆A。

该文发表于《林业工程学报》2017年第5期。

引文格式：

张岱远,申黎明,闫小星.水性聚氨酯丙烯酸树脂和聚丙烯酸酯面漆漆膜性能评价[J].林业工程学报,2017,2(5):138-142.
ZHANG D Y,SHEN L M,YAN X X.Evaluation of film performances of waterborne polyurethane acrylate and waterborne polyacrylate[J].Journal of Forestry Engineering,2017,2(5):138-142.