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    聚氨酯涂膜發白現象病因分析
    發布時間:2014-08-09

            針對出現漆膜發白現象的涂裝養護環境,提出與其具有高度相關性的實驗室模擬研究方法,探討了溫度、濕度、漆膜厚度、漆膜干燥時間、填料添加量等因素對聚氨酯透明底漆漆膜發白現象的影響,并對漆膜發白的原因進行了初步分析。  

    關鍵詞:漆膜發白;實驗室模擬;封閉;聚氨酯透明底漆  

      0 引言  

      聚氨酯涂料在施工時,或者施工后幾天、十幾天、幾個月乃至更長的時間里,都可能出現漆膜發白的現象。引起漆膜發白的因素紛繁復雜:涂裝環境的溫度與濕度,涂料中揮發性溶劑的含量和揮發速率,噴涂系統和稀釋劑中是否帶進少量水,涂料中填料的含量,涂料體系的耐水性等,都是導致涂膜發白的重要原因。本文將針對聚氨酯涂料出現涂膜發白現象的涂裝養護環境,提出與其具有高度相關性的實驗室模擬方法,探討溫度、濕度、涂膜厚度、涂膜干燥時間、填料添加量等因素對涂膜發白現象的影響,分析涂膜發白的原因。  

      1涂膜發白現象的涂裝養護環境及其實驗室模擬  

      涂裝養護環境的特性,直接影響木器漆漆病出現的可能與漆病的嚴重程度。當前,一種常見的出現聚氨酯(PU)透明底漆涂膜發白現象的涂裝養護環境如下:家具廠在對批量木器進行某種PU涂料的涂裝之后,將涂裝后的木器比較密集地放置,或將涂裝后的家具放在一間門窗經常關閉的房間;隔了一段較長的時間(1個月以上)之后,將木器放置的空間由較為密集改成較為寬敞,或將家具所處房間的門窗由經常關閉變為連續開放1D以上。結果發現,處于這種環境下,涂裝后的木器家具往往容易出現涂膜發白現象。 

      根據上述出現涂膜發白現象的涂裝養護環境,提出如下的實驗模擬方法來對其進行實驗室研究:制作數塊40cm ×60cm、3 mm 厚柚木木皮夾板粘在中纖板上的底板,對其進行2遍厚涂(4個“十”字/遍),2遍噴涂之間的時間間隔為30min;噴涂完畢,在涂膜表干后的不同時間,分別用透明膠片對底板的不同部位進行封閉,再將此底板放入溫度為(25±5)℃、濕度55% ~65% 的大氣環境中;5D后,撕去透明膠,置于溫度為 8℃、濕度為 80% 的恒溫恒濕試驗箱中;24h后取出樣板,觀察并記錄涂膜發白情況。 

      2 實驗部分  

      2.1 原料及儀器  

      原料:分散劑、潤濕劑、消泡劑、防結皮劑、防沉劑、短油醇酸樹脂、滑石粉、真溶劑、固化劑、稀釋劑等。儀器:GFJ-014型高速分散機及配套設備、分散罐;JS -ANTEWEN 型高低溫濕熱交變試驗箱;Qua2Nix1500型測厚儀;日本 M INOLTA公司生產的CM-508D型分光測色計等。  

      2.2 聚氨酯透明底漆的制備  

      按一定比例依次投入短油醇酸樹脂、助劑、溶劑,中速分散10min;再在低速分散下加入滑石粉,高速分散15min;加入稀釋劑調黏度,得到聚氨酯涂料的含羥基組分;按基漆∶固化劑∶稀釋劑 =1∶0.5∶0. 4~0.6的質量比調制涂料。  

      3  結果與討論  

      3.1 溫度與濕度的影響  

      不同溫度與濕度條件下的PU透明底漆涂膜照片如圖1所示。圖A~F的實驗條件分別為:A低溫高濕(8℃,80%);B低溫低濕(8℃,30%);C中溫高濕(22℃,80%);D中溫低濕(22℃,30%);E 高溫高濕(36℃,80%);F高溫低濕(36℃,30%)。圖1所示的6個圖中,A為漆膜干燥1h后封閉之處,b為漆膜干燥  2.5h后封閉之處。  

    由圖1可見,不管是低溫、中溫還是高溫區,同一溫度條件下,濕度越低,發白現象越明顯。這一結論與“濕度越大越易出現發白現象”的習慣性說法是不一致的。得出“濕度越大越易出現發白現象”結論的前提是,由于溶劑揮發吸熱,使其膜面周圍溫度下降,濕氣凝結于濕膜面上使膜面變白。這就表明,在上述所提的涂裝養護環境中,涂膜發白現象并非濕氣在涂膜上的凝結所引起。  

    從圖1還可看出,在高濕區(80%),隨著溫度的升高,涂膜發白程度不斷加劇。在低濕區(30%),隨著溫度的升高,涂膜發白的程度差別與變化趨勢均不太明顯:當溫度從低溫(8℃)升高至中溫(22℃)時,涂膜發白程度加;但當溫度從中溫(22℃)繼續升高至高溫(36℃)時,涂膜發白的程度有所緩解。 

    3.2 涂膜厚度與涂膜干燥時間的影響  

      本文所提的涂膜干燥時間,是指從第二道噴涂完到開始封閉的一段時間。用目測法測定不同涂膜厚度與干燥時間條件下的涂膜發白程度(即感官值)。  

      對表1進行橫向比較發現,保持涂膜干燥時間不變,隨著涂膜厚度的增大,發白現象逐漸嚴重;縱向比較則表明,當涂膜厚度一定時,隨著涂膜干燥時間的增加,發白程度越來越小,但干燥時間達到5h以后,涂膜發白情況與不封閉處基本一致,即均無發白現象。為了準確地顯示涂膜的發白程度,使用分光測色計測定了不同涂膜厚度與干燥時間條件下涂膜的明度值 L,并計算出各封閉處與同一底板不封閉處的明度差(ΔL)。  

      從表2可知,保持涂膜干燥時間不變,隨著涂膜厚度的增大,明度與明度差基本上呈現不斷增大的趨勢,這與表1的結論大致相同。從縱向看,保持涂膜厚度不變,隨著涂膜干燥時間的增大,各封閉處的明度與明度差逐漸減小,表明涂膜發白程度減弱,這也與表1的結論完全一致。但是,從表2可以發現一個更為細致的現象:同一底板上,干燥時間達到一定程度時(160μm的涂膜干燥3 h以上,其他較大厚度的涂膜干燥5h),封閉處的明度比不封閉處還小,即明度差為負數,反映在感官上,封閉處更透明、顏色更深、更偏向于黑色。這可能是因為封閉處仍有較多的揮發速率慢的溶劑留在涂膜內所致。  

      3.3  填料添加量的影響 

      粉添加量為5%、10%、15%、20%(質量分數)的PU  

      底漆涂膜發白情況。圖2所示的 4個圖中,A為涂膜干燥1h后封閉之處,b為涂膜干燥2.5h后封閉之處。由圖可見,不封閉處(即空白之處)和B處均無明顯發白現象;但是,隨著滑石粉添加量的增大,A處逐漸由不發白(圖A、圖B)轉變為輕微發白(圖C),最后變為明顯發白(圖D),且涂膜的透明性隨著滑石粉添加量的增大而下降。  

      4 結語  

      對涂料涂裝養護環境的模擬實驗發現,溫度與濕度直接影響PU木器漆涂膜發白的嚴重程度,但涂膜發白現象并非濕氣在涂膜上的凝結所引起。在其他因素不變的條件下,隨著涂膜厚度的增大,涂膜發白現象逐漸嚴重;隨著涂膜干燥時間的增加,發白程度越來越輕;隨著涂料配方中滑石粉含量的增加,漆膜的透明性下降,發白程度不斷加劇。



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