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碳酸钙和硅烷偶联剂协同改性对水性涂料性能的影响

采用碳酸钙和硅烷偶联剂对水性涂料水性木器涂层的协同改性，使用90℃

的烘箱，干燥15min，固定含量2%的CaCO3，3%的KH560，水性木器涂层硬

度为2H，等级为1级的附着力，35kg·cm的抗冲击强度，水性木器涂层所表现

出的力学性能最佳。当KH560含量改变至5%时，涂层硬度、附着力、抗冲击强

度均随着变量而下降。

标签：碳酸钙；硅烷偶联剂；水性涂料

碳酸钙会影响流变性、补强性、透明性、触變性等方面[1]。硅烷偶联剂是

一种有机硅化合物，会产生一种“分子桥梁”，提高涂料与涂料的粘接强度、涂料

特性如耐水、耐气候等性能。在乳液中添加1%的硅烷偶联剂时，涂膜的附着力

能够得到明显的提高[2]。本文通过正交实验，优化助剂CaCO3和KH560配方

组成、固化条件等工艺参数，协同改性水性涂料[3]。

1实验部分

1.1材料与实验设计

涂料：水性涂料，改性剂：CaCO3和KH560，基材：已涂饰底漆的木质集

成材，100mm×100mm×5mm。

1.2涂层制备

对基板进行预处理。预设计好CaCO3和KH560的量后，将其加入到涂料中，

用搅拌好的涂料均匀涂抹在基板上，涂层厚度大约60μm。放入90℃的电热恒温

鼓风干燥箱内，控制干燥固化时间（15-30min）。

1.3测试与表征

根据GB/T1732-93、GB/T1720-89、GB6739-86使用涂膜冲击力实验仪和涂

膜附着力实验仪，测定涂膜抗冲击强度、附着力和硬度。使用广州标格达实验仪

器用品有限公司的BGD512-60°型光泽度仪检测涂层光泽度[4]。

2结果与讨论

2.1正交实验分析

本实验主要探究CaCO3的含量、KH560的含量和干燥时间对水性木器涂料

改性的影响。通过正交实验优化变量，协同改性后的涂层力学性能达到最佳。三

个组分的量规定为：CaCO3的含量（A）：2.0%-5.0%，KH560的含量（B）：

2.0%-5.0%，干燥时间（C）：15-30min。根据表1显示，同一列代表同一个因素

相对应的最大平均附着力和最小平均附着力的极差（R）和方差。可以发现，

KH560的含量最大程度上影响附着力，其次是CaCO3的含量，涂层的附着力不

受干燥时间的影响。此外，从表1明显看出样品1#的水性木器涂层的附着力强

于样品2#-4#，因此，将CaCO3的含量固定为2.0%、干燥时间15min。

2.2KH560含量与水性木器涂层力学性能的变量关系

根据正交实验得出的结论，研究KH560关键的作用[5]：改变KH560的含量

分别为0、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%。图1显示了在涂层硬度方面，KH560

含量的作用较小，含量为0%-3%时保持在2H这个较高值。当KH560含量高出

这个范围时，涂层硬度开始下降。这是过量的KH560无法与水性涂料充分结合，

导致涂层变软，硬度下降[6]。

从图2中可以看出，涂层附着力等级随KH560增加呈现上升曲线。当KH560

含量在0-3%时，附着力均是1级附着力。这是由于水性涂料本身的附着力的性

能较好，同时随KH560的增加，水性UV固化涂料与KH560有机分子结合产生

的化学键结合强度高，从而导致使得了漆膜附着力性能良好[7，8]。然而，KH560

在高含量下无法与水性涂料充分结合，随KH560增加至3%-5%，附着力不断下

降。

当KH560含量从0%增至3%，冲击强度临界值是40kg·cm，涂层不仅没有

断裂，且具有较高的抗冲击性能。但当KH560含量继续增加时，水性涂层的抗

冲击性能下降。

2.3水性木器涂层光泽度与KH560的变量关系

当KH560含量增加到5%，水性木器涂层的光泽度在35%-40%比较小的范

围内波动。KH560是有机透明液体，它与水性木器涂料反应不产生无机不透明

物质，说明水性木器涂层光泽度不太会受KH560含量变化的影响。

3结束语

通过分析正交实验结果，KH560