木器涂料是涂料工業(yè)的重要組成部分，木器家具涂料約占涂料總消費量的10％。水性木器涂料是以水為分散介質(zhì)的一類涂料，具有不燃、無毒、不污染環(huán)境、節(jié)省能源和資源等優(yōu)點。進人21世紀后，隨著國內(nèi)外環(huán)保法規(guī)的不斷完善和加強舊1，以減輕地球負荷為目的，低VOC排放的新型涂料成為研發(fā)的熱點。水性木器涂料的市場前景更為引人關(guān)注。

水性木器漆的生產(chǎn)和施工過程會引入空氣，并產(chǎn)生氣泡；某些樹脂在成膜過程中發(fā)生化學反應，也會產(chǎn)生氣泡；另外，漆膜涂布過程中，會將基材孔隙中的氣泡置換出來。水性木器漆中含有的表面活性物質(zhì)會促進并穩(wěn)定氣泡，這類物質(zhì)包括：潤濕分散劑、基材潤濕劑、表面增滑流平劑、流變改性劑、基料中的低相對分子質(zhì)量的成分等。抑泡和消泡是水性木器漆生產(chǎn)、施工、乃至涂膜干燥過程中始終存在的問題。與溶劑型木器漆相比，水性木器漆更易起泡且難消泡。

本文以解決企業(yè)生產(chǎn)水性木器漆過程中碰到的消泡問題為例，就典型的水性木器漆消泡工藝的優(yōu)化進行了探討。企業(yè)生產(chǎn)的一種單組分丙烯酸改性聚氨酯水性木器家具漆，經(jīng)客戶廠家使用后反映該產(chǎn)品不同批次之間存在消泡不足或過量問題，尤其是在南方低溫或潮濕季節(jié)施工時，對其產(chǎn)品涂裝質(zhì)量造成很大影響。針對上述情況，根據(jù)廠家的要求，對該水性木器漆的配方及其消泡工藝進行了分析和調(diào)整，以保障產(chǎn)品質(zhì)量，滿足客戶需要。

1、實驗器材和方法

1.1設備與原料

高速攪拌機、球磨機、拉缸、過濾器、多功能分散機、涂4杯粘度計、濕膜刮制器、電子天平、漆膜測厚儀、烘箱、恒溫水浴箱。

水性木器家具漆、去離子水；成膜助劑：Texanol、DPnB、乙二醇丁醚(EB)；消泡劑：Dehydranl293、1620，F(xiàn)oamaster NXZ，F(xiàn)oamStar

A32、A34、A36、A38(海JII化工)。

1．2操作和檢測方法

漆膜涂刷：按GB 1727—79《漆膜一般制備法》進行。

漆膜厚度：按GB 1764《漆膜厚度測定法》測定。

取樣：按GB 3816《涂料產(chǎn)品的取樣》進行。

樣板制備：白櫸貼面膠合板符合GB刀15104—1994，尺寸為150 mm×70mm，使用前應在GB9278規(guī)定的環(huán)境條件下放置7 d以上。刷涂2道：第1道刷涂量為(O．8±0．1) g/dm²，間隔24h后刷涂第2道；第2道刷涂量為(1．0±O．1)g/dm²，放置7 d后測試。白櫸貼面膠合板在刷涂第2道前用400#水砂紙輕輕打磨1遍并擦去表面的浮灰。

涂膜外觀：樣板在散射日光下目視觀察，如果涂膜均勻，無流掛、發(fā)花、針孑L、開裂和剝落等涂膜病態(tài)，則評為“正常”。

粘度測定：按GB／T 1723《涂料粘度測定法》中的涂一4杯法測定。

2、結(jié)果與討論

根據(jù)客戶的反映，對企業(yè)生產(chǎn)的水性木器漆的產(chǎn)品配方進行了分析。發(fā)現(xiàn)原產(chǎn)品配方中成膜助劑的用量達到了7％～8％(質(zhì)量分數(shù))，而配方中丙烯酸改性聚氨酯乳液的用量約為88％(質(zhì)量分數(shù))，通過產(chǎn)品說明書查得該乳液的最低成膜溫度(MFT)為30℃，這表明配方中成膜助劑用量偏高。進一步對乳液進行不同用量的成膜助劑在0℃(刷玻璃板)下測其成膜性能，發(fā)現(xiàn)僅需相對乳液質(zhì)量3％～4％(質(zhì)量分數(shù))的成膜助劑用量即可達到良好的成膜性能。通過對3種常用成膜助劑不同添加量的對比，發(fā)現(xiàn)在該水性木器漆中成膜助劑用量超過4％(質(zhì)量分數(shù))后，體系的粘度急劇上升(見圖1)，導致產(chǎn)品嚴重增稠，從而影響了消泡性能。因此，先對產(chǎn)品配方進行了必要調(diào)整，調(diào)低成膜助劑的用量。

  
企業(yè)水性木器漆產(chǎn)品中使用的消泡劑為Dehvdran 1293，添加量為0．8％～1．2％(質(zhì)量分數(shù))，添加工藝條件為在2 000 r／min下分散30～60 min，該消泡劑系一種非離子型特殊改性的聚二甲基硅氧烷，具有很強的抑泡和消泡功能，但因在水性體系中不易分散，需與成膜助劑和潤濕分散劑等預混后在高速攪拌條件下加入以利分散。另外，根據(jù)生產(chǎn)實際情況，還需按不同批次產(chǎn)品中所產(chǎn)生和殘留氣泡的情況，在攪拌分散的后期補加0．1％～0．5％(質(zhì)量分數(shù))的Nxz消泡劑，對產(chǎn)品進行消泡微調(diào)。

該工藝的主要問題在于，在2000r／min的高速攪拌下，乳液受到巨大的機械剪切力，攪拌過程產(chǎn)生大量氣泡，在一定程度上抵消了消泡劑的抑泡和消泡作用。雖然這種攪拌產(chǎn)生的氣泡絕大部分可以經(jīng)過長時間靜置后自行逸出表面消失，但是其逸出時間受到產(chǎn)品粘度、環(huán)境溫度、靜置條件、過濾方式和攪拌罐形狀大小等的影響，難以準確計算。靜置時間過長意味著生產(chǎn)和發(fā)貨周期延長，成本上升。最后，在后期補加消泡劑Foamaster Nxz時，因無法精確定量，對生產(chǎn)技術(shù)人員的經(jīng)驗依賴性極強，很容易造成消泡過量或不足。

根據(jù)企業(yè)和客戶的要求，為降低攪拌速率對消泡性能的不利影響，需要對產(chǎn)品配方中的消泡劑進行調(diào)整。首先考察了多種消泡劑以不同的添加量在不同攪拌速率下加入，分散30。60 min，攪拌完成后均靜置4 h，分別刷玻璃板和木板制樣，觀察其消泡性能，結(jié)果見表1。

根據(jù)表1中的結(jié)果，注意到在800～1 000 r／min的攪速下，加入0．5％(質(zhì)量分數(shù))的消泡劑1293，消泡效果較好。這表明在該轉(zhuǎn)速下消泡劑1293添加量不超過0．5％時，通過控制滴加速率就能很好地分散于乳液中，而原配方中單純依賴加大攪拌速率進行分散，反而會導致更多氣泡產(chǎn)生，影響消泡效果。為進一步提高消泡效果，將1293與其它幾種消泡劑分別按不同比例混合，在700～l 200 r／min的攪拌速率下加入，分散30～60 min，攪拌完成后均置4 h，分別刷玻璃板和木板制樣，觀察其消泡性能，結(jié)果見表2。

表2中結(jié)果表明：將消泡劑1293和A34均以O.3％(質(zhì)量分數(shù))混合搭配，在900“min下加入時消泡效果最佳。Foamstar A34是一種分子消泡劑，與傳統(tǒng)的礦物油、硅油基消泡物質(zhì)不同，該消泡劑對細泡也具有較強的消泡能力，此外還具有一定的潤濕、流平作用。與1293相比，它更有利于提高水性木器漆的光澤度，而且還具有很強的持久消泡能力，靜置后無需補加其它消泡劑進行再消泡處理。由于調(diào)低了攪拌速率，減少了消泡劑用量，有效地降低了生產(chǎn)成本，而且因消泡劑可一次性定量添加，簡化了生產(chǎn)工藝。該工藝優(yōu)化方案經(jīng)企業(yè)試用后效果良好，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，受到企業(yè)和客戶的一致好評。