摘要:采用彈性乳液作為底漆，丙烯酸乳液作為麵漆，製備了水性裂紋裝飾漆，並對裂紋漆的性能進行了表征。將彈性乳液製備的裂紋圖案，與環氧乳液和硝基漆製備的裂紋圖案進行了對比。塗層的附著力、耐水性和耐擦洗性優異，能滿足實際應用要求。
關鍵詞:彈性乳液;水性塗料;裂紋漆;美術塗料
0 引言
裂紋漆是一種美術塗料。最初的裂紋漆是采用硝化棉為原料製備的溶劑型塗料。近年來，隨著水性塗料的發展，已經有水性裂紋漆的報道[1-3]。在我們之前的工作中[4-5]，采用雙組分環氧乳液為底漆，含氟丙烯酸乳液、矽丙乳液或丙烯酸乳液為麵漆製備了水性裂紋漆。但環氧乳液和固化劑配製的雙組分環氧乳液底漆，乳液和固化劑要按比例混合使用，而且添加固化劑後的底漆必須在5-8h內用完，使施工時間受到限製。在本實驗中，我們對環氧底漆進行了替代，製備了一種由彈性乳液為底漆，丙烯酸乳液為麵漆的水性裂紋漆。對影響裂紋圖案的因素進行了研究，並將彈性乳液製備的裂紋圖案與環氧乳液底漆和硝基漆製備的裂紋圖案進行了對比。對塗料的綜合性能，如附著力、耐水性、耐擦洗性等進行了檢測，檢測結果表明，該塗料能夠滿足實際應用的要求。
1 實驗部分
1.1 原材料
鈦白粉:R900，美國杜邦(DuPont)公司;水性色漿;潤濕/分散劑、消泡劑、增稠劑;丙二醇:分析純，天津福晨化學試劑廠;多功能助劑:AMP-95 ，陶氏化學;環氧乳液:EP-20、環氧乳液固化劑:AB-HGA ，浙江安邦新材料有限公司;去離子水:聊城大學化學化工學院。
1.2 儀器與設備
實驗室多功能分散機:KSL -4002L、刮板細度計:0-150μm 、線棒塗布器:QXD ，天津精科材料試驗機廠;塗膜製備器(分別為50μ m 、100μm、 150μm、200μm):SZQ 、耐洗刷性測定儀:QFS，天津永利達材料試驗機有限公司;數碼相機:S5，佳能有限公司;電子天平;托盤天平:ZYT2-500 ，北京中西遠大科技有限公司。
1.3 裂紋漆的製備
水性裂紋漆分為底漆和麵漆兩部分，其中底漆采用彈性乳液製備，必要時添加少量色漿或增稠劑;按表1配方將色漿和丙烯酸乳液、多功能助劑、增稠劑以400 r/min 轉速，在分散機中混合均勻，即製得裂紋麵漆。白色裂紋漆采用自製的白色色漿，其製備過程如下:將水、助溶劑於300 r/min 轉速下，在分散機中預混合，然後加入分散劑和消泡劑，並持續攪拌約15min 。然後，在300 r/min 轉速下緩緩加入鈦白粉，攪拌速度提高到1500 r/min ，再分散30min 左右。當用刮板細度計檢驗分散體混合物的細度<60μm時，即製得白色色漿。 表1 麵漆的配方
1.4 裂紋漆的塗裝方法
底漆采用刷塗或濕膜製備器塗裝。塗膜厚度由濕膜製備器與底材間的縫隙精確控製。塗料塗裝後，得到精確厚度的平整濕膜，然後在室溫或烘烤下幹燥成膜。根據所需的膜厚，選擇不同型號的濕膜製備器進行塗裝，塗裝完畢後，底漆烘幹至表幹。之後，將麵漆塗裝到底漆上，並於室溫下進行幹燥。在麵漆幹燥過程中，就會形成裂紋圖案。
2 結果與討論
2.1 彈性底漆和環氧底漆的裂紋圖案比較
裂紋是麵漆幹燥過程中產生收縮形成的。裂紋產生的影響因素包括收縮所產生拉應力的大小、麵漆的拉伸強度和底漆的柔韌性。由於彈性乳液成膜後的柔韌性和環氧乳液成膜後的不同，使得兩者形成的裂紋圖案有一定差異。彈性乳液成膜後可一直保持良好的柔韌性，而環氧乳液塗膜的柔韌性僅能保持 8h左右。這就使得彈性乳液製備的底漆施工時間長，基本不受限製，而采用環氧乳液製備的底漆在成膜後8h內可以形成合適的裂紋圖案，8h後就很難形成合適的裂紋。實驗中對相同的玻璃底板塗裝環氧乳液底漆和彈性底漆，在底漆成膜後6h、12h、24h、36h、48h 5個時間段同時塗裝丙烯酸麵漆。結果發現:在彈性底漆上各時間段均可以形成很好的裂紋圖案，而且裂紋圖案的紋理大小基本不隨時間變化(圖1a )。而在環氧乳液底漆上，隨著時間的推移，裂紋圖案的紋理逐漸變得密集，在48h後有時不形成裂紋，有時形成紋理特別密集的微小裂紋(圖1b、c)。這是由於彈性底漆能在很長的時間內保持柔韌性，而環氧乳液底漆隻能在較短的時間內保持柔韌性，在成膜48h後柔韌性基本喪失。柔韌性好的底漆有利於開裂，而柔韌性差的底漆不利於開裂。由圖1 可見:彈性底漆在各時間段形成的裂紋圖案基本不變;環氧底漆在晚期形成的裂紋圖案很密集，不如早期形成的裂紋圖案清晰。
圖1 彈性底漆和環氧底漆的裂紋圖案比較
2.2 彈性底漆和硝基裂紋漆的裂紋圖案比較
彈性底漆和硝基裂紋漆的裂紋圖案比較見圖2。
圖2 彈性底漆和硝基裂紋漆的裂紋圖案比較
由圖2可見:彈性底漆形成的裂紋邊緣整齊，紋理平直，基本上每條裂紋都與其它裂紋相交。而硝基裂紋漆的紋理曲折，一部分裂紋還沒有與其它裂紋相交就停止了生長，沒有充分延伸。
2.3 環境溫度與通風對裂紋形成的影響
實驗中對塗膜在10℃、15℃、25℃和35℃進行幹燥的情況進行了研究。在室溫為10℃時，塗料塗裝後能形成很好的裂紋圖案。而在35℃ 的環境溫度中塗料塗裝後基本不開裂，隻有在采用電風扇適量通風後才可以形成較理想的裂紋圖案。這是由於在較低的溫度下，形成的塗膜較脆，所以易於開裂。而溫度較高時，塗膜的柔韌性增加，不易開裂。而通風可加速水分揮發，降低塗膜溫度，同時也會使塗膜收縮的速度加劇，因而在通風的情況下也容易開裂。
2.4 不同底材的塗裝效果與應用實例
裂紋漆塗裝在玻璃板底材後，形成的小裂紋具有裂紋玻璃的效果，因此玻璃塗裝裂紋漆後可替代裂紋玻璃，用於裝飾和裝修之中。當裂紋漆塗裝在混凝土板上時產生的裂紋圖案也可用於裝飾、裝修之中，而且裂紋圖案與宋代冰裂紋瓷器的圖案非常接近。裂紋漆塗裝於普通瓷器、陶瓷罐、包裝盒、工藝品、燈飾等地方，可產生很好的仿古裝飾效果。
3 塗膜性能
按照 GB/T9286-1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗》，GB/T9755、GB 9756-2001《合成樹脂乳液塗料標準》對混凝土板上塗膜的主要性能指標進行測試，結果見表2。
表2 裂紋漆的性能指標
由表2可見:彈性乳液底漆對底材和麵漆都有很好的附著力，能滿足實際應用要求。該水性裂紋塗料的耐水性、耐堿性和耐擦洗性優異，具有良好的實際應用性能。
4 結語
在實驗中，采用彈性乳液替代環氧乳液製備了一種產生裂紋效果的水性裂紋漆，與原來采用環氧乳液底漆製備裂紋漆相比，施工時間更長;與硝基裂紋漆的圖案相比，彈性乳液底漆產生的裂紋邊緣整齊，紋理平直。對塗膜的綜合性能進行了測試，結果表明，該水性裂紋漆附著力良好，耐水性、耐堿性、耐擦洗性優，具有良好的實際應用性能。
注:
文章作者:趙永超1,魏新庭1,管猛1,吳愛兵2,侯興港3
(1. 聊城大學化學化工學院,山東聊城;2.唐山學院環境與化學工程係，河北唐山;3.聊城市金龍節能建材有限公司，山東聊城)
