水性木器漆中消泡剂的应用

人们环保意识和对自身健康关注度的不断提高，人们对于环保、健康的生活环境的需求越来越强烈。为了满足人们对于高质量、健康生活的需求，一场“绿色革命”正在各行业悄然展开，涂料行业的“绿色化”也是大势所趋，机遇与挑战并存。

从 2l 世纪开始，木器涂料行业进行了一场历史性的转变。木器涂料主要包括酚醛、醇酸、硝基、聚氨酯等类型的漆，这些木器涂料大多都是溶剂型的，溶剂为挥发性有机物，对人体危害较大。全世界每年都有大量的溶剂型涂料被使用，因此向空气中排放的挥发性有机物多大成千上万吨，这些大量的挥发性有机物对人类的身体健康

和生活环境构成了不可估量的威胁。为了减少挥发性有机物带来的危害，世界各个国家对 VOC 的排放量进行了严格的限制，并制定了相关的法规。为了满足环保和市场需求的双重需要，涂料行业的“绿色革命”从此开始，逐渐由传统的溶剂型涂料向环保涂料转变。与别的涂料相比，木器涂料的固含量相对比较低，大量的 VOC 溶剂就

会排放到大气中，所以木器涂料行业的改革更是重中之重。环保涂料主要包括水性涂料、粉末涂料等，其中水性涂料的分散介质为水，不仅价格便宜，而且还具有无毒、环保等优点，受到了涂料行业从业者以及广大社会人士的青睐，具有巨大的市场潜力。

虽然水性涂料具有诸多优点，但在实际应用中还是遇到了很多问题，限制了其应用推广。诸多问题中，最常见也最让人头疼的就是水性涂料生产和施工过程中遇到的泡沫问题。由于体系中存在着不同用途的表面活性剂，使得水性涂料容易产生泡沫、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。本课题正是针对水性木器漆中消泡剂的应用研究而展开的，旨在探索研究如何使消泡剂在水性木器漆中发挥最佳的消泡效果，并揭示各助剂对于泡沫产生和消除的影响效果。从而使水性木器涂料在推广过程中遇到的泡沫问题能得以解决，为水性木器涂料的全面推广贡献自己微薄的力量。

在科研工作中，研究者常常将肥皂产生的泡沫作为研究泡沫的对象，这是因为肥皂产生的泡沫的形状非常接近于理想的球体，气泡的膜壁非常薄，重量非常小，不用考虑。直到进入 20 世纪以后，双分子膜层结构才被人们普遍接受，即肥皂产生的泡沫的膜是由伸向水中的亲水基团和伸向空气的疏水基团排列而成的。

在不同的科学研究领域和工艺各异的生产过程中，泡沫的产生有时候会带来很大的益处，对我们的工作很有利，比如利用泡沫进行灭火的泡沫灭火器、具有高强度低质量的泡沫塑料、用来分离有用矿物质的泡沫浮选等等；然而在有些时候，泡沫的出现会给我们的研究生产、生活带来麻烦，比如在印染、水性涂料等的生产、施工过程中，泡沫的出现不仅会降低生产效率，也会影响到施工性能。可见在不同的场合，泡沫的价值也不一样，当泡沫的出现能够解决一些实际问题，给我们带来帮助的时候，我们就应该制造一些泡沫并使泡沫能够稳定存在，如使用发泡剂、稳泡剂等；当泡沫给我们的生产、生活带来危害的时候，就必须抑制泡沫的产生或者消除已经产生的泡沫，最有用的途径便是使用消泡剂。

随着科技水平的不断提高，社会对涂料的装饰性和环保型等各方面的要求越来越高。为了改善和提高涂料在生产过程、贮存过程以及施工过程中所遇到的一些问题，往往需要向涂料体系添加相关的涂料助剂，例如有些助剂用来提高颜填料的润湿分散性，有些助剂用来提高涂料在贮存过程中的稳定性，有些助剂用来改善施工性，有些助剂用来改善涂料施工后漆膜的外观等等。这些涂料助剂大多为表面活性剂类的物质，表面张力较低，在改善涂料各方面性能的同时也使涂料体系容易产生泡沫且对产生的泡沫具有稳泡作用，这些都是涂料体系容易产生泡沫且不易消除的内部原因。在涂料的生产过程中，我们经常会用到高速分散机等机械，在施工过程中可能会用到空气喷涂、辊涂、淋涂等方法，这些生产或施工因素都会引起体系的自由能增加，这将有助于泡沫的产生，这些因素属于泡沫产生的外界原因。由此可见，泡沫的产生是内因与外因共同作用的结果，所以泡沫的消除可以从这两方面着手。

在涂料行业中，水性涂料从生产到施工整个过程中的泡沫问题最为严重，这与其配方和生产工艺的特殊性有着紧密的联系。

（1）水性涂料以水为分散介质，所以在乳液聚合的过程中通过添加乳化剂而使聚合物稳定的分散于水中。由于分散介质水的表面张力较高，而乳化剂的表面张力大都比较低，所以乳化剂的使用势必让体系的表面张力大幅度降低，从而使体系很容易产生泡沫，这是体系容易出现泡沫最重要的原因。

（2）在含有颜填料的水性涂料的生产过程中，为了使颜填料能够在体系中稳定分散，通常会向体系中添加润湿分散剂，此类助剂为两亲性的，属于表面活性剂，因此也会降低体系的表面张力而使体系易于产生泡沫且对泡沫具有一定的稳定作用。

（3）水性涂料的粘度通常比较低，在施工过程中容易出现流挂，对漆膜外观影响很大。为了改善这一状况，在水性涂料的生产过程中通常会向体系中添加增稠剂以增加体系粘度。然而粘度的增加会使泡沫的膜壁厚度增加，从而导致膜壁的弹性提高，这样泡沫就会比较稳定而不易消除。

（4）除了上述的内部因素外，还有前面我们提到的从生产到施工过程中的外部因素，如高速分散、辊涂等所带来的泡沫。

在水性涂料的生产过程中，体系中产生的泡沫不仅会引起颜填料的分散效果不佳，而且会导致设备的利用率降低，严重的时候甚至会出现溢流；在封装过程中会因为泡沫而需要静置或者多次灌装，会使生产周期延长；在施工过程中，泡沫的出现会导致漆膜出现缩孔、表面斑点、遮盖力下降等缺陷，不仅影响了漆膜外观，也使漆膜的防腐性和耐候性降低。