Page 19 - 2025水性涂料虚拟专辑
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孙会 等：水性植物基疏水涂料的制备及性能研究
：
随着植物基技术的普及，植物基材料相比石油 人造板理化性能试验方法》的要求。
基材料逐渐显示出成本优势 ，利用可再生物质，通
[1]
过物理或化学等手段制造绿色、环境友好和可再生 1 实验部分
的生物质高分子材料 [2-6] ，可以部分替代传统石油基
产品，缓解石油危机，减少环境污染。根据美国《生 1. 1 主要原料与设备
物质技术路线图》规划，2030 年植物基化学品将替代 水性植物基树脂（SP2022）： 斯 ；固化剂 2
25% 的有机化学品 。植物基水性树脂是将农作物 （HW-2100）：巴斯夫 ；固化剂 1（304）、固化剂 3
[7]
再一次利用，具有可再生、可降解和不污染环境等特 （2655）：科思创 ；固化剂 4（HT-600）、固化剂 5
性，目前国内外水性植物基树脂类型有：水性植物基 （N3900）： ；钛白粉：杜邦；消泡剂：毕克；流平剂、
不饱和聚酯树脂、水性植物基丙烯酸树脂、水性植物 润湿剂、增稠剂、疏水剂 4（410）：迪高；pH 调节剂
基聚氨酯树脂等；其中水性植物基丙烯酸树脂和水 （AMP95）、成膜助剂（DPnB）、疏水剂 1（Rosilk2229）：
性植物基聚氨酯树脂，均可制备出水性植物基涂料， 陶氏；疏水剂 2（487）： 展；疏水剂 3（silblockWA）：迈
广泛用于墙体 和木器涂装 。但水性植物基聚氨酯 图；疏水剂5（R-75）：威来 南。
[9]
[8]
涂料的性能优于水性植物基丙烯酸涂料 ，因此本研 BDG 750/2 分散机、BGD241/2 细度板：标格达精
[10]
究选用的是水性植物基聚氨酯涂料。用于建筑物内 密仪器（广州）有限公司；EVO10 扫描电镜：北京欧波
装修用的无机板材，尤其是新型绿色环保的无机板 同光学技术有限公司；SDC-200S接触角测量仪：广东
材包括硅酸钙纤维板、实心轻质墙板、轻质实心复合 达因特智能科技有限公司
墙板、纤维增强硅酸钙板、实心轻质复合条型墙板 1. 2 水性 物基疏水涂料及其涂膜的制备
等。针对无机板材涂膜表面易污染、难清洁的特性， 按表 1 配方制备水性植物基疏水涂料。具体工
科研工作者展开了大量研究，并指出了颜料体积浓 艺为 ：（1）称取 配方量填料 、部分消泡剂 ，以
度（PVC）和树脂是影响涂膜耐污染性的关键因素 。 2 500~3 000 r/min 分 散 1~2 h，直 至 细度 ≤30 μm；
[11]
提高无机板材耐污染性的途径有 2 种 ，一种是使表 （2）称取配方量的树脂 、剩余的助剂 ，以 500~
[12]
面涂膜具有低表面能，当水滴在表面上滚动时，会将 800 r/min分散 15~30 min；（3）称取配方量溶剂加入到
表面上的灰 和污染物带走，以此实现表面的自清 （1）和（2）的混合液体系中，800~1 000 r/min 分散均
洁能力 ，即自清洁表面 [14-18] 。形成自清洁表面的方 匀，过滤，即可得到水性植物基疏水涂料的主漆。按
[13]
法包括：（1）在微纳米粗糙表面修饰低表面能物质；
—OH 和—NCO 物质的量比 1∶1. 3将主漆和固化剂混
（2）在低表面能物质上构筑微纳米粗糙结构 ；
[19]
合并机械搅拌 10 min，喷涂在无机样板上，按 GB/T
Shishodia 等 利用经聚二甲硅氧烷（PDMS）改性后的
[20]
表1 水性 物基 水涂料的基础配方
SiO 纳米粒子，构成微纳粗糙结构涂膜，该涂膜水接
2 Table 1 Basic formula of waterborne bio-base
触角>150°，且自清洁效果明显提升。另一种途径是
hydrophobic coatings
使涂膜表面亲水，水滴在涂膜表面铺展完全，易于清
原料 w/%
洗。目前水性疏水涂料一般由阳离子类含氟丙烯酸
水性植物基树脂 60~70
乳液或含氟丙烯酸酯和纳米颗粒填料制备而成 ，或
[21]
钛白粉 15~30
为水性硅丙疏水涂料，如 等 采用有机硅乳液
[22]
消泡剂 0. 1~0. 5
与含氟丙烯酸乳液复合，并添加纳米 SiO ，制备了水
2 流平剂
性疏水涂料。 离子类型的水性聚氨酯疏水涂料制 0. 1~0. 5
pH调节剂 0. 1~0. 5
备和性能检测还未见报道。
本研究采用植物基树脂（ 离子型水性聚氨酯）， 润湿剂 0. 1~0. 5
利用水性植物基乳液大粒径的特性，设计最优的 增稠剂 0. 1~0. 5
PVC，添加适量的功能性表面助剂，使基材表面形成一 疏水剂 0. 5~3
层类乳突结构，以得到具有低表面能、良好耐污染性、 去离子水 5~10
疏水性及自清洁性的涂膜。制备的水性植物基疏水涂 成膜助剂 2~6
料的关键性能满足GB/T 17657—2022《人造板及饰面 固化剂 5~10
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