《电镀与涂饰》
温敏变色涂料是一类涂敷物,当受热到一定程度时颜色会发生变化,早在20世纪30年代,德国颜料工业公司最先发现了以碘汞的络合物为感温颜料的示温涂料,在此之后,许多研究学者开始对该材料加以研发,并先后申请了专利[1-2]。温敏变色涂料因变色温度高低而分为低温温敏变色涂料和高温温敏变色涂料。按其变色的可逆性,变色涂料又可分为可逆温敏变色涂料和不可逆温敏变色涂料[3]。可逆温敏变色涂料因其温度高低而改变产品表面颜色的特性,发展前景巨大,可适用于建筑物、家具、指示工具、引导牌等[4-7]。
刘志佳等[8]和Zhu等[9]以毛白杨为研究对象,利用超声波法将木材温敏变色剂浸渍到木材基体上,分析了光老化性能和变色机理,发现温敏变色剂的分子结构在变色前后未发生重组变化,变色机理为电子得失机理。蒋汇川等[10-11]和Hu等[12]对变色复配物进行微胶囊化处理,通过涂层的方式实现了薄木的可逆变色,发现变色微胶囊乳液通过涂层的方式可以实现薄木的可逆变色功能,具有良好的热变色性能。傅峰等[13]研究了紫外线吸收剂对温敏变色木材耐光性能的影响,结果表明,紫外线吸收剂可改善变色木材的耐光性能。高力娇等[14]研究了紫外光吸收剂的添加对温敏变色木材热稳定性能和耐候性能的影响,结果表明,紫外光吸收剂的添加对温敏变色木材的耐老化性能有一定的改善。目前,关于温敏变色涂料的变色机理和木质家具用材的改良研究较多,但将温敏变色涂料结合到木质家具表面装饰上的应用研究却相对较少[15-21]。
本研究将温敏变色粉与家具用水性清漆和油性清漆进行混配,并将其应用到木质家具表面涂饰中,分析不同比例温敏变色粉的加入对涂饰家具表面色差、漆膜附着力和漆膜光泽度的影响,通过探讨合理的添加比例和温敏变色粉类型,进一步拓展温敏变色材料的应用范围,得到与传统涂饰方法不同的木质家具表面装饰效果。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
本试验中木质家具用材为水曲柳,产自黑龙江省铁力市,在实验室条件下存放3个月,含水率在8%左右。温敏变色粉购买自常熟市染料化工厂,为31 ℃响应的微囊型温敏红和温敏蓝。微囊壁材为脲醛树脂,芯材为温敏变色复配物。表面涂饰用水性清漆为聚氨酯水性清漆,购买自河北晨阳工贸集团有限公司,油性清漆为双组分聚氨酯油性清漆,购买自紫荆花涂料有限公司。主要实验仪器如表1所示。
表1 主要试验仪器Table 1 Main test instruments仪器名称型号生产厂家通用色差计NR10QC深圳市三恩驰有限公司万分之一电子天平上海卓精电子科技有限公司恒温恒湿试验箱GDJS-150L无锡腾川仪器设备有限公司电子表PC2810深圳市惠波工贸有限公司视频光学接触角测量仪OCA20DataPhysics扫描电子显微镜TM3030-5770日本日立高新技术公司便携式铅笔划痕测试仪QHQ-A天津市精科材料试验机厂漆膜划格仪QFH天津市精科材料试验机厂
1.2 试验方法
1.2.1 家具表面的清漆涂饰
本试验中将温敏红和温敏蓝变色粉按质量分数为3%,5%,10%和15%的比例分别与水性清漆和油性清漆进行混合,混合后温变粉与水清清漆的颜基比为0.09∶1,0.15∶1,0.31∶1和0.5∶1,温变粉与油性清漆的颜基比为0.08∶1,0.13∶1,0.28∶1和0.44∶1。搅拌均匀后,用毛刷蘸取适量清漆,以100 g/m2的涂饰量均匀地涂刷在板材表面,常温环境下放置24 h固化干燥,用240目(61 μm)砂纸打磨涂膜,进行第2次和第3次涂饰。
1.2.2 涂饰木材表面色度学参数的测定
试验采用通用色差仪对涂饰木材表面的材色参数进行测定,以表征不同温度条件下涂饰木材表面颜色的变化。试验以未涂饰的木材为基样,将涂饰温敏变色涂料的木材放置在室温、35和55 ℃环境下进行恒温变色处理,然后待温度稳定后测量并按公式(1)计算其ΔE值。
式中:ΔE为总色差;ΔL为明度指数差;Δa为红绿轴色品指数差;Δb为黄蓝轴色品指数差。
1.2.3 漆膜附着力测试
本试验参照GB/T 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的划格试验》规定的方法要求进行漆膜附着力的测试,来观察温敏变色粉的加入对漆膜在木质材料表面附着力的影响。试验以直角网格图形切割涂层并穿透至基材,将氧化锌橡皮膏按压在试验区域上,顺对角线方向猛揭一次,观察试验区域漆膜损伤情况,评定涂层从基材上脱离抗性的等级。
1.2.4 漆膜光泽度的测试
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