消泡剂的预乳化及其在水性木器涂料中的应用

近年来，随着世界大多数国家环保立法对 VOC 的严格限制 及人们对自身健康及生活环境关注度的进一步提高，水性木器涂料越来越受到社会的认可与青睐。水性木器涂料以水为分散介质，使用过程中无有机溶剂挥发，有着优越的环保优势。由于体系中存在着多种表面活性剂，使得水性木器涂料容易产生泡沫、不易消泡，这是行业的共性难题。消泡剂的使用在很大程度上可以解决泡沫问题，但其使用不当会给水性涂料体系带来致命的缩孔问题。本研究针对水性木器涂料配方体系，采用对高效消泡剂进行预乳化的方式，解决了消泡剂的高效率与难分散之间难以调和的矛盾。

原料和主要仪器

消泡剂 TEGO Airex 901W:工业级，Evonik Tego Chemie GmbH;ACI -2902 乳液:工业级，武汉安泰化学工业有限公司; 阴离子乳化剂:工业级，罗地亚。

QBB 涂料型比重杯:37 mL/4 ℃，上海现代环境工程技术研究所;红外线测温仪: - 32 ～ 420 ℃，德国欧普士;Malvern Nano - ZS 粒径分布仪:0. 6 nm ～ 6 μm，英国 Malvern 公司;高速分散机:0 ～ 20 000 r/min，德国 VMA - Getzmann;高压均质机:0 ～150 MPa，加拿大 ATS;电子天平:0. 01 g，梅特勒 - 托利多仪器(上海)公司;涂布器:75/100 μm，天津材料试验机厂。

VMA 高速分散均质机

 消泡剂高压均质液和水性木器涂料的制备

消泡剂高压均质液的制备

消泡剂依据其存在形式大致可以分为两类，一类是具有较高活性的油性消泡剂，消泡效率高，用量少，但与水性体系相容性较差，难以在水性体系中分散，需要较高的剪切速率与较长的分散时间;另一类是将上述高活性的消泡剂进行乳化处理，得到乳液型消泡剂，使之与水性涂料体系相容性有所改善，但是也要高剪切与长时间的分散。针对上述 2 种不同情况，本研究中的高压均质采取了不同的工艺手段，相容性较差的油性消泡剂在高压均质时添加适当乳化剂和水，通过高压均质将其处理成乳液，使其在细化的同时提高了与水性体系的相容性。而乳液型消泡剂为了保证贮存的稳定性，体系黏度较大，为了保证较好的均质效果，需加水稀释后再进行高压均质。

 水性木器涂料的制备

首先在低速搅拌下向 ACI -2902 乳液中加入 pH 调节剂，随后提高转速加入成膜助剂、基材润湿剂、消泡剂和增稠剂，添加增稠剂后再次提高转速，使消泡剂分散均匀。

 性能测试

粒径分布的测试

将高压均质预处理后的消泡剂充分稀释后，使用英国 Malvern 公司的 Nano - ZS 粒径分布仪，在25 ℃下测试，颗粒粒径用 Z 均粒径表示。

预处理后消泡剂相容性的测试

水性木器涂料制备阶段，高速分散一段时间后，取出少量用涂布器在洁净的玻璃板上涂 75 μm 的膜，观察有无缩孔。有缩孔说明还没有分散好，需要继续高速分散;无缩孔说明已经分散均匀。分散时间短，说明相容性好，否则相容性较差。

高压均质预处理后消泡剂持久消泡性的测试

利用高压均质预处理过的消泡剂制备好水性木器涂料以后，在贮存不同时间后对水性木器涂料进行高速搅拌，使其体系中产生大量泡沫，搅拌结束后采用 QBB 涂料型比重杯法测试其密度随时间的变化。密度按式(1)计算。

式中:时试样的密度;m—施加砝码质量，g;t— 测定时的温度，℃; 0. 01—密度的温度修正系数;37. 00—比重杯在 4 ℃时装入水的质量，g。

为了减少环境因素对测量过程与测量结果的影响，在实验中密度的测试过程都是在恒温 20 ℃下进行的，排除了因温度变化而对密度产生的影响。因此，本实验直接用施加砝码的质量 m，即试样的质量来代替密度，表征消泡剂的消泡性。

将采用高压均质预处理后的消泡剂制好的涂料在贮存第 2 d、第 9 d、第 16 d、第 23 d 的时候分别用比重杯法测其消泡性。测量时先将木器涂料高速搅拌 15 min，使之产生一定的泡沫，然后每隔20 min 测量1 次，监测1 h 内密度的变化，以此来表征消泡剂消泡性的好坏。