问:水性木器漆常常碰到漆膜变色现象,请问原因及解决方法?
答:水性木器最常碰见的变色问题是有些木材里含有的单宁酸导致的。那么单宁酸是什么?有些什么特性?它是如何导致漆膜变色的?如何解决这种变色问题?
单宁酸为黄色或棕黄色无定形松散粉末,在空气中颜色逐渐变深;有强吸湿性;易溶于水、乙醇、丙酮;水溶液味涩;在210~215℃分解。其多酚羟基的结构决定它一系列独特的化学特性和生理活性,如能与蛋白质、生物碱、多糖结合,使其物理化学行为发生变化;能与多种金属离子发生络合和静电作用;具有还原性和捕捉自由基的活性;具有两亲结构和诸多衍生化反应活性等。
单宁酸与金属离子的络合
单宁酸的多个邻位酚羟基结构,可以作为一种多羟基配体与金属离子发生络合反应。两个相邻的酚羟基能以氧负离子的形式与金属离子形成稳定的五元环鳌合物,邻苯三酚结构中的第三个酚羟基虽然没有参与络合,但可以促进另外两个酚羟基的离解,从而促进络合物的形成及稳定。
单宁酸与金属离子络合所形成的鳌合物一般有颜色,可在不同PH下发生沉淀,如单宁酸与FeCl3反应生成黑色沉积。这一反应可用来鉴定分子中酚羟基的存在。
单宁酸的抗氧化作用
单宁酸的邻苯三酚结构中的邻位酚羟基很容易被氧化成醌类结构,在有酶、充足的水分以及较高pH值( 如pH>3 . 5 ) 时,氧化反应进行得更快,从而消耗环境中的氧。这种易被氧化的特性(可以用作抗氧剂)以及氧化形成的醌类结构(发色基团).
单宁酸如何导致水性漆膜变色?主要有以下两点:
1、单宁酸的极易溶于水特性,使得木材中的单宁酸很容易进入水性漆膜中
2、单宁酸很容易被氧化形成氢醌结构变色,单宁酸本身碰到一些金属离子络合也会产生变色(这应当不是主要的原因)
如何解决这种变色问题?
根据上面的原因,首先是要找到和采用一种封闭的方法,把单宁酸封闭在木材里,不让其快速溶于水,迁移到水性漆膜里。如果迁移到水性漆膜里了,由于其是一种优异抗氧化剂,很容易被氧化形成氢醌结构变色。到了这一步就很难阻止它变色,除非找到一种更有效的抗氧化剂才能延缓这种变色,所以第二个方法是找到这种抗氧化剂,加入到水性漆里来缓解这种变色,这个方法比较难以实现。
据介绍DSM的水性树脂350对单宁酸具有一定封闭型,但不能做到100%,350是一种酸化的水性树脂,粒径小,易于渗透到木材导管深处,漆膜耐水性又比较好,从而具有一定的封闭作用。可是由于单宁酸的极易溶于水的特性,这种机理也导致其不能100%封闭住,所以还要努力找到更好的封闭方法把单宁酸彻底封闭在木材里才能解决这个问题。设想用一种水性树脂,其渗透性优异,漆膜耐水性很好,而且其中有能与快速溶于水的单宁酸起化学反应的成分,这样就可能能把单宁酸很好的封闭在木材导管里,不再影响后面水性漆漆膜的变色了。
美国Halox公司的Halox Xtain L-44, L-66, L-77 单宁酸抑制剂(Tannin Stain Inhibitor), 复合金属盐分散体,就是利用其能与木制中单宁酸发生络合反应来封闭单宁酸,不让单宁酸迁移出来。在水性封闭底漆的配方中适当添加,完满解决因单宁酸引起的水性木器漆变色问题。
经过不断研究反复试验,对比多价金属离子化合物更好的单宁酸抑制剂halox L-44,水溶性的高分子化合物,任何乳液或水性树脂中都可以加入,与单宁酸反应非常快,形成不溶于水的化合物,从而能非常高效地阻止单宁酸迁移变色。 |