近年来，随着国家治理大气污染的决心越来越强，环保法令也越来越严格。2013年国务院印发《大气污染防治行动计划》，要求“在石化、有机化工、表面涂装、包装印刷等行业实施挥发性有机物综合整治”的规定。作为国家层面推动降低大气污染减少雾霾的有力措施，规定从2015年2月1日起，涂料列入消费税征收范围，在生产、委托加工和进口环节征收，适用税率均为4%，同时规定对施工状态下涂料的挥发性有机化合物(VOC)含量进行测定，若施工状态时涂料产品的VOC含量低于420 g/L(含)，可以免征涂料消费税。溶剂型涂料生产企业与涂装应用企业成为国家环保部消费税征收的重点对象。出于安全考虑，地方环保部门对溶剂型涂料、涂装企业也是反复实地检查，令企业疲于应付。碍于目前水性涂料在产品性能和价格上比溶剂型涂料尚有差距，终端涂装企业还在勉强使用目前的溶剂型涂料，但是其改转水性化涂装的愿望非常强烈。可以说从国家层面和终端涂料涂装企业层面都有强烈的涂料水性化驱动力，开发出合适的水性产品并以合适的价格销售成为阻碍涂料涂装行业进一步水性化的最大障碍。

　　在建筑涂料领域，除个别封闭底漆外，95%的建筑涂料都是水性乳胶漆，而在工业金属防锈涂料领域，金属防锈涂料的水性化也正如火如荼地开展，特别是氨基烤漆在产品性能上已经不输于溶剂型烤漆，部分产品价格比同类型溶剂涂料还略有便宜。在户内木器涂料领域，20年前行业就开始推广水性木器涂料，但是截至目前，除部分出口木制家具和内销儿童家具使用水性木器涂料外，其他的如卧室家具、餐厅桌椅、客厅家具仍然使用双组分聚氨酯涂料，究其原因仍然是国人更喜欢坚硬、丰满、亮丽的涂膜，双组分聚氨酯涂料价格便宜，尤其是底漆在加入滑石粉填料后，单位成本可以达到12元/kg。在户外木器涂料领域，水性木器涂料亦未取得优势地位，本文将着力探讨户外木器涂料的市场细分，以及对应的水性木器涂料配方建议。

　　用于户外的木制品按照用途和所使用的木材常常可以分为4大类，分别需使用不同的户外木器涂料涂装。

　　第一类产品木材往往采用杉木，价格便宜，材质松软，木材导孔较深。由于该类产品本身定位较低，木材加工比较简单，表面效果要求也不高，大部分产品的涂装工艺都是采用浸涂方式，按照客户指定的颜色，用红、黄和黑3种颜色调配出来，根据颜色深浅加10倍甚至是20倍的水稀释后，将木栅栏和木篱笆浸入其中即刻拿出后晾干。由于木材导孔较深，稀释后的涂料黏度较低，涂料很容易渗透，从而给木材上色，但是木材表面没有完整涂膜的存在，一方面由于稀释10倍、20倍后涂料的固含量较低，另一方面涂料渗透进导孔在表面残留较少。

　　相比较溶剂型木器涂料，这类户外水性木器涂料有很大优势，一方面水添加比例极高，但是水的成本极低，而溶剂成本较高；第二方面由于没有完整的涂膜可以不考虑木材叠加后表面的防粘连。这类木制品涂装，溶剂型涂料在价格、施工工艺和性能上完全没有优势，而水性木器涂料的配方也极其简单。

　　涂料耐候性要求不高，所以主体树脂可以选用常规的建筑涂料苯丙乳液且只要求耐水和耐水白性能稍好即可。助剂方面，如果苯丙乳液的最低成膜温度较低，甚至于可以不加或者少加成膜助剂，因为涂料是渗透进导孔而不是成膜的。同样道理润湿剂也可以少加，在浸涂中木材易吸水，毛细作用使得稀释后的涂料容易进入导孔也无所谓润湿。消泡剂的选择也要求不高，微泡在涂料稀释后黏度下降可以自己破掉，只要加入适量消泡剂保证涂料内部没有大泡即可。色浆方面，红、黄、黑分别选用普通建筑涂料用铁红、铁黄、炭黑色浆即可，既有较好的耐候性又有便宜的价格，稀释后的涂料色浆浓度很低，不存在遮盖力过高的问题。增稠剂方面选择具有低剪切增稠效率的疏水改性碱溶胀增稠剂对铁红、铁黄等比重大的色浆有一定的防沉作用，因此说该类的水性木器涂料配方非常简单。

　　第二类是户外门窗和百叶窗，这类产品木材选用最不易变形的椴木材质，也有部分采用松木。户外门窗和百叶窗要求木材硬度较高，如果做清水效果，还需要有较好看的木材纹理效果。从涂料性能来看，大部分门窗不是全部直接暴露在户外，而百叶窗更是很少接触到雨水，只是经常被阳光照射，所以要求木器上的涂料有较好的耐候性，白漆特别需要较好的耐黄变性能。户外门窗和百叶窗涂料还有一个重要的要求，由于两个木器表面经常需要碰在一起，所以需要特别好的耐磨抗粘连性能。另外和户内家具一样，根据不同的装饰要求，有所谓清水效果和浑水效果，清水效果用透明漆需要涂料有较好的透明度和丰满度，浑水效果用实色漆，则需要涂料有较好的遮盖力和流平性。

　　从施工工艺看，应用在户外门窗和百叶窗上的涂料涂装，都是在工厂内大规模生产，有较固定的施工环境和干燥条件。以前这类应用往往使用溶剂型硝基涂料，特别是用丙烯酸改性的硝基涂料有一定的耐候性。硝基涂料的优点是装饰作用较好，干燥迅速容易打磨，对涂装环境要求不高，且具有较好的硬度和亮度，不易出现涂膜弊病修补容易，缺点是固含量较低，VOC含量较高，需要较多的施工遍数才能达到较好的效果，其耐黄变性能还不够好。相比较于户内水性木器涂料，户外门窗百叶窗用水性木器涂料还是得到了相当的推广。该类涂膜由于应用在立面，所以对硬度要求不高，相应的耐冷热水、耐醇性要求都不高，只需要较好的耐候性和较高的抗粘连性。配方思路：第一步是选择合适的主体树脂，推荐选择纯丙自交联的丙烯酸乳液；第二步根据厂家的施工要求、工厂所在地方常年环境温度，选择合适的单一成膜助剂或者组合，往往是快慢干醇醚类溶剂的搭配；第三步是根据颜色要求和清水浑水效果选择合适的色浆或者染料色精，这里特别要强调，户外水性木器涂料一般要选择无机颜料色浆，或者耐候性较好的有机色浆，对于做清水效果的涂料也必须选择不容易褪色的染料色精；第四步是选择合适的助剂。有固体粉料的配方需要添加颜料润湿剂、分散剂，而底材润湿剂的添加也是必不可少。消泡剂的选择要特别注意，由于木器涂料的颜填料体积比往往为零或者很低，体系黏度也较低，所以要选择相容性较好的消泡剂，这样才能避免缩孔和难以铺展底材的现象。水性木器涂料底漆往往需要加打磨助剂如硬脂酸锌或者硬脂酸钙，而面漆往往需要加蜡乳液来提高耐磨性和手感效果。以上只是配方建议，需要工程师根据客户要求具体调整。

　　第三类木结构是我们传统上认为最符合户外木器涂料的应用范围。从木材角度看，往往采用俄罗斯樟子松和北欧红松，由于需要防止虫咬霉变，这类木材在使用之前往往要用木材防腐剂做处理，处理后的木材呈现淡黄绿色。处理过程往往是在密闭的真空罐内对木材施压，同时将防腐剂打入木材纤维。经过压力处理后的木材，稳定性更强，防腐剂可以有效地防止霉菌、白蚁和昆虫对木材的侵害，从而使经过处理的木材具有在户外恶劣环境下长期使用的卓越的防腐性能。为了能够更有效地防止日晒雨淋，以及改变木材表面黄绿色的木纹效果，往往需要再用木器涂料进行涂装。目前户外木器涂料市场主流还是木蜡油，也有部分现场施工的木结构工程采用户外水性木器涂料，下面将这两者做一定比较。

　　木蜡油是“植物油蜡涂料”国内的俗称，是一种类似溶剂型涂料而又区别于溶剂型涂料的天然木器涂料，它和目前那种基于石化类合成树脂所生产的溶剂型涂料完全不同。原料主要以精练亚麻油、桐油、松节油在一定温度下聚合，配合加入棕榈蜡或者蜂蜡等天然植物蜡调制而成，不加植物蜡的也可以称之为木油，是中国传统桐油的一种改性产品。木蜡油易渗透于木质纤维之中，防止木材开裂，这是任何一种溶剂型涂料都不具备的功能，另外由于木蜡油的不成膜性，使得木材得以自然呼吸，木蜡油还能够保持天然木纹和凹凸质感，装饰效果佳。但是木蜡油也有其缺点——干燥速度慢，特别是未经聚合改性的木蜡油，类似于桐油的干燥速度，另一方面是木蜡油只能做开放式清水效果，对于实色漆和封闭式效果难以实现。

　　户外景观木上使用的水性木器涂料，要承受最严苛的风吹日晒雨雪浸泡。在配方主体树脂选择的时候，首先要选择耐候耐水性较好的纯丙烯酸乳液，最好选择自乳化型的乳液，这样的乳液具有较好的耐候耐水性。由于户外木材受环境温度影响较大容易热胀冷缩，加之雨水渗透进木材也容易导致木材体积膨胀，因此应该选择玻璃化温度适中具有一定弹性的乳液，或者选择核壳结构的乳液，这样的乳液做出的涂膜具有一定的弹张性能不易开裂。另外配方工程师特别要注意，对于一些非现场施工的木制品，比如说出口组装的木屋，由于工厂加工干燥时间较短，木头相互堆叠一起，如果涂装的木器涂料不具有很好的抗粘连性，堆叠在一起容易导致涂膜互相粘在一起，强行分开会导致涂膜被破坏。为了使涂膜具有一定的弹性，又需要选择较低玻璃化温度的乳液，而丙烯酸树脂热黏冷脆的性能决定其弹性与抗粘连性很难兼顾，推荐3种解决方案：第一种是采用核壳结构的乳液，较低的成膜温度使得涂膜具有一定的弹性，较高的玻璃化温度又使得涂料又具有较好的抗粘连性能；第二种是采用低玻璃化温度和高玻璃化温度的乳液混拼使用，类似于核壳结构的乳液能够兼顾弹性和抗粘连性；第三种方案是采用底漆面漆分别使用低玻璃化温度和高玻璃化温度的乳液，特别是对于一些实色漆来说一遍涂装不能够盖底，需要采取一底一面或者两底一面的时候比较适用，由于底漆乳液玻璃化温度低有一定的弹性，面漆乳液玻璃化温度较高不易粘连，底面漆同色但弹性不一致，不易开裂或者开裂也不易被察觉。面漆配方建议加入适量聚乙烯蜡乳液，来提高抗粘连性，同时在将木头组件打包的时候需要用包装纸隔开。

　　第四类相比较前面几种木制品，户外家具的加工复杂程度和表面涂膜要求都比较高，木材一般也是选用柚木、橡木或者榉木等高档木材，因此表面施工也是采用透明开放式的涂装方式，凸显高档木材的美丽花纹和质感。当然也有部分户外家具和藤制竹制家具采用封闭式实色涂料涂装，这种水性木器涂料可以采用户外木门窗、百叶窗相似的配方思路，稍作调整，这里不作详细介绍。对于透明开放式涂装，使用木蜡油能够充分发挥其优势——透明性好、手感滑爽，不成膜性凸显木材质感，木材具有较好的防水呼吸性能。如果我们采用传统的配方思路去开发和木蜡油具有同样性能的水性木器涂料具有一定难度的。这里介绍下笔者曾经尝试的配方，为了能够使木材质感得到体现，水性木器涂料必须能够渗透进木材导孔，因此得选用小粒径的乳液，另外涂料黏度也要尽可能降低。如果木材有胀筋现象，需要涂装底漆后用细砂纸稍作打磨。为了增加木材的透气性，可以在配方中混拼部分有机硅乳液，增加涂料的防水透气性。为了增加木器家具表面的手感和耐磨性，可以加入比一般水性木器涂料面漆更多比例的蜡乳液。在颜料选择上还是以无机颜料或者耐候性较好的有机颜料为主，需要注意的是如果做清水效果，尽量选择纳米透明氧化铁系列色浆，既有较好的耐候性又有较好的透明度。助剂的选择和常规水性木器涂料配方的思路一致，尽量选择耐水性较好的助剂。在成膜助剂的选择上，推荐选择单一的快干型成膜助剂或者组合，因为水分的快速失去，毛细作用的压力较大，有利于乳胶粒子的相互挤压成膜，提高耐水性。

　　水性木器涂料的推广目前已经取得一定成果，但是道路仍然漫长，主要还是在产品性能方面，双组分的水性木器涂料虽然性能较好，但是操作麻烦而且成本较高，特别是固化剂的分装和使用过程中容易胶化，即使是产品性能较好的双组分水性木器涂料推广仍很困难。在户内家具涂料方面，仿古涂装由于工艺复杂涂料要求高，目前水性化程度还不够。本文在户外木制品应用水性木器涂料的配方思路上进行探讨和建议。总地来说，需要根据不同的应用、不同的木材、不同的使用环境选用不同的配方，具体的配方还需要技术研发人员开发和验证。

来源:上海向岚化工有限公司 

作者:奚祥