针对国内外对木制工艺品玩具所用涂料要求的进一步提高，研制出符合各项性能测试要求的水性木制工艺品玩具涂料系列产品，对产品配方设计、操作工艺、性能检测、原材料选择进行了详细论述。

关键词：水性木制工艺品玩具涂料；配方与工艺设计；性能检测；原材料选择

引言

年广东一玩具厂出口美国的玩具，检测涂层铅含量超标，结果被罚款2000万美元，致使该厂老板自杀身亡；同年8月份，美国美泰公司向美国消费者安全委员会提出召回2200万件中国产木制工艺品玩具。经过调查，大规模召回玩具的原因之一为玩具所用涂料含铅超标，该事件对我国商品形象造成巨大影响，尤其给作为全国木制工艺品生产制造基地的浙江省经济造成巨大损失，这一系列事件迅速在全国范围内掀起巨大反响。商务部立即对我国南方木制工艺品玩具市场展开整顿，严禁玩具生产厂家使用含铅涂料。随后国家商务部发出“绿色外贸”的通知，明令“非环保”产品将暂停出口。各项政策法规均促使木制工艺品玩具涂料涂装市场更加迅速地向水性化方向转变。目前，河北晨阳公司产品已根据市场发展情况，成功研制出水性木制工艺品玩具专用透明底面漆、半透明底面漆、实色底面漆等系列产品，令众多木制工艺品厂家和木制玩具厂家摆脱了不合格涂料的困扰。

试验部分

主要针对要求更加严格的面漆展开分析。

面漆的制备

原材料

乳液（自交联聚氨酯改性乳液），pH调节剂（AMP-95，陶氏化学），消泡剂（BYK-024，毕克），成膜助剂（DPNB、醇酯—12，工业级，陶氏化学），流变助剂，乳液交联剂，去离子水，颜料（钛白粉R-930，工业级），润湿分散剂（3275，科宁），蜡乳液（BYK-513，毕克），增稠剂。

面漆配制工艺

第一步：将组分一按顺序在中速搅拌下加入，加完后高速搅拌20min，分散均匀备用，pH值控制在7.5～8.5；

第二步：将组分二按顺序在中速搅拌下加入，加完后高速搅拌20min，分散均匀后进行研磨，研磨后细度＜25μm；

第三步：将研磨好的组分二加入到分散好的组分一中，使用增稠剂调节涂料黏度至3000～4000mPa·s（旋转黏度计3＃12r）。

主要设备与仪器

试验设备

电子天平（YT10002，天津天马），烧杯（500mL），三用高速分散机（SFJ型，天津润通），篮式砂磨机（QZM，力），温湿度计（北京亚光）。

检测设备

最低成膜温度测定仪（QMB，天津东文亚），旋转黏度计（LVDV-I，美国博力飞），刮板细度计（50μm，BYK），原子吸收分光光度计（AA2610，华洋），紫外分光光度计（6ENESYS10，美国），湿膜测厚仪（QCL，天津精科），恒温恒湿试验机（上海骤新），三角度光泽度仪（BYK），涂膜铅笔划痕硬度仪（QHQ，天津材料试验机厂），涂膜划格仪（QFH，天津道里），回粘性砝码（QNF，天津科联），电热恒温干燥箱、数显电热鼓风干燥箱（101-0A，龙口市电炉制造厂）。

涂膜的制备及性能检测

涂膜制备及常规性能检测

此产品选择喷涂施工方法，按木制玩具常规施工程序进行：工件＞去尘＞抛光＞刮腻子＞喷第一道底漆＞打磨＞喷第二道底漆＞打磨＞补沙眼＞打磨＞喷面漆＞检验＞包装；检测使用两种木材即桦木和桉木，涂膜在温度（23±2）℃，湿度55%±5%的恒温恒湿条件中干燥96h后检测涂膜的光泽、硬度、附着力等基本性能（检测结果见表2）。

涂膜抗粘连检测

按国标GB1762-80进行检测。在马口铁板上制备涂膜，涂刷后于恒温恒湿条件下干燥48h。将滤纸片光面朝下置于距样板边缘不少于1cm处的涂膜上，放入调温调湿箱，在温度(40±1)℃、相对湿度80%±2%条件下将预热的回粘性测定器放在滤纸片的正中，关上调温调湿箱。5min内升到温度(40±1)℃、相对湿度80%±2%，在此条件下保持10min。迅速垂直向上拿掉测定器，取出样板。在恒温恒湿条件下放置15min，用4倍放大镜观察结果。用滤纸片能否自由落下、纤维粘连面积大小作为评级标准。产品按上述方法进行检测，样板倒转，滤纸片能自由落下，达到国标1级标准。

按美国新要求检测

针对中国出口产品，美国方面再次提高质量要求，重金属含量备受关注，时至2008年美方进口商又提出中国出口的木制玩具必须通过新要求，新要求：1.重金属铅含量检测为0；2.木制玩具成品实用性检测：检测分三步，第一步，取玩具一至两套，拆包装，将玩具放入2立升纸箱内，强力震荡5min，取出。第二步，将取出的玩具放入清水中浸泡10min，取出，用干毛巾擦干，使用螺丝刀加5牛顿力，刮拭涂膜表面。第三步，立即重复第一步，取出放置4h，同样使用螺丝刀刮拭涂膜。标准以不大面积掉漆为准。产品完全按照美国新要求进行操作，敲击后棱角有轻微破损，后经耐水试验通过，经过第三步检测通过。

结果与讨论

水性木制工艺品玩具涂料与常用的溶剂型涂料不同，是以水为分散介质和稀释剂的涂料，其配方体系更加复杂。配方设计时，不仅要关注基料的类型与性能，还需要合理选择各种助溶剂并考虑到各成分之间的相容性，才能进行合理搭配。有时还要针对特殊要求选用一些特殊添加剂，最终形成适用的配方。

基料

水性木制工艺品玩具涂料面漆的配方中，基料即自交联聚氨酯改性乳液占80%以上，最好在90%。因实色漆中有部分颜料和填料，基料的用量相应要降低，一般在70%～80%。由于乳液的固体分较低(一般在40%)，配方设计时应尽量提高基料的用量，使得涂料中的有效成膜物含量尽可能多，这样才能保证制成的涂料一道涂装涂膜较厚，丰满度高。而本配方中使用乳液的固体分较高，且有颜料加入，可适当降低基料用量，加入70%即可。

助剂的影响及选择

调节剂

因水性木制工艺品玩具涂料只有在微碱性条件下才能稳定，当pH值过高或过低时，涂料可能会产生絮凝、沉淀、返粗、施工性能恶化等现象，乳液的pH值为7.5～8.5时不必再用pH调节剂，否则制漆过程中要加0.05%～0.1%的pH调节剂，将涂料的pH值调至7.5～8.5。

消泡剂

消泡剂的用量以能基本消除气泡为原则，不可过度追求消泡效果，以免出现副作用。消泡剂的用量占整个配方的0.05%～0.5%，最好在0.3%。本配方中使用的BYK-024消泡剂成分为破泡聚合物和聚硅氧烷混合物，有优异的长效稳定性，在水性涂料生产和应用时极为有效，对颜色接受性和光泽无影响，且分阶段加入，使消泡效率得以进一步提高。

成膜助剂

成膜助剂的量取决于配方中乳液的用量和MFFT。乳液用量大以及聚合物的MFFT高，成膜助剂的用量要大，反之用量少，成膜助剂的最佳用量为低温(10℃或更低)涂装能形成不开裂、不粉化的均匀涂膜时的加量。多数成膜助剂是涂料VOC的重要组成部分，因此成膜助剂应该用得越少越好。成膜助剂的用量达乳液的15%或更多是不可取的，应考虑更换成膜助剂再试。成膜助剂的成膜效果受环境温湿度、涂料中溶剂与水的挥发速度、成膜助剂的种类等多种因素的影响，配方设计时应全面考虑影响因素。本配方设计时，综合考虑各方面的影响因素，根据聚合物种类选择成膜助剂品种，依据挥发速度的不同，选择3种成膜助剂互相搭配，通过调整三者的比例，使其适应不同环境条件下成膜性的要求。

流变助剂

流变助剂提供高剪切条件下的流平效果，使涂刷后的涂料能尽快流平，减少刷痕，但是随着时间的推移这种流平作用减弱，涂膜固定，又可避免涂料在垂直面上产生流挂。流变助剂的用量通常为涂料总量的0.1%～1.0%。有些流变助剂有增稠作用，使用量更不能太大。

去离子水

一般不超过15%，主要作用是调节黏度，改善施工性能，或用来溶解某些组分，配制涂料时利于物料添加混合。

蜡乳液

蜡乳液要加至配方总量的2%～8%才会有明显的效果，过多的蜡乳液影响涂膜强度并降低层间附着力，用量为3%～5%最好。

增稠剂

增稠剂提供低剪切条件下的黏度。涂料黏度大，一次涂装成膜厚，涂膜丰满度高。更主要的是可防止高黏度配方涂料中固体组分的沉降，这对实色漆来说是十分重要的，否则涂料在贮存时会发生沉淀、分水等弊病。增稠剂的用量控制在0～0.5%，并且要用水或成膜助剂稀释后添加，以利于迅速分散，防止絮凝和结块。

颜料和填料

实色漆中，以白漆为例，钛白粉用量要能保证涂膜有足够的遮盖力，钛白粉的用量不应低于13%，但也不必高于22%，这种情况与溶剂型白漆是一样的。配方中有颜料时要加入颜料总量2%～10%的润湿分散剂帮助颜料分散。

结论

晨阳公司水性木制工艺品玩具涂料系列产品的研制成功，对促进国内水性木制工艺品玩具涂料乃至水性木器涂料产业的发展，起到了一定的推进作用。