1.水性裂紋漆的介紹

裂紋漆本身是一種美術漆，它在涂飾以后就形成一些比較美麗的帶有裂紋的圖案，圖案主要是要自然、古樸。其實大家一般是要求裂紋的大小、形狀要均勻，這一方面就是跟裂紋漆配方的合理性有關，另外一方面跟槍手或者說是噴漆工的涂刷工藝也有很大的關系。

 

裂紋漆可以用在玩具、工藝品、建筑裝潢、家庭裝飾，特別適用于一些仿古、仿真的這些裝飾上面。離我們最近的實例主要是一些家庭裝飾方面的背景墻，就是大家的電視擺放的地方，一般會做一些美術涂飾，有可能是裂紋漆，也有可能是一些貝母漆，或者說是一些皺紋，這樣子就讓家里邊的色彩和紋理都比較有立體感，不像整個一片白或者一片其它顏色會略顯單調。

 

介紹水性裂紋漆之前，先回顧一下傳統(tǒng)的溶劑型裂紋漆。傳統(tǒng)的溶劑型裂紋漆一般我們是掌握三個原則，首先是減少成膜物質的量，這樣就增加了顏填料的用量。然后再提高溶劑的揮發(fā)性，這樣它造成的裂紋漆就具有比較大的一個舒適性和小的柔韌性，這樣內(nèi)應力會產(chǎn)生比較大的一個拉伸強度，形成收縮而成的均勻的裂紋。

 

一般我們做裂紋漆都會是一個底面配套使用，在這個時候，我們會選擇對比比較強烈的顏色，這樣出來的效果就比較漂亮，或者說是比較醒目，包括形成的一些金色的底，或者說是一些黑白相間的這樣的一些美術效果，給人視覺上很強烈的沖擊。

 

但是我們都知道靠減少成膜物質或者說是增加顏填料用量，然后提高溶劑的揮發(fā)性，都會造成裂紋漆，特別是面漆的附著力不是那么好，而且一般是沒有光澤，也比較脆，需要在上面再涂一層清漆來保護它才不至于脫落，這樣就增加了這個油漆工的工作量。然后因為里面使用大量的有機溶劑，特別是一般面漆是不會進行太厚的涂飾，涂飾太厚是有可能造成它的開裂不均勻，或者有的時候根本就不開裂，所以說就會有大量的稀釋劑。

 

大量稀釋劑的使用就必然造成了比較多的VOC，這樣就是污染環(huán)境，而且還存在比較大的安全隱患，就是容易引起火災，因為我們使用的溶劑都是易燃品、易爆品，爆炸的隱患隨時存在，這就需要那個家家具行業(yè)或者說噴涂廠要嚴格掌握安全措施。同時，這么多的溶劑對操作人員的健康也是有比較大的損害。也是基于污染問題和健康問題，國家現(xiàn)在大力推廣水性的涂料，包括水性樹脂，所以我們就是在水性裂紋漆方面做了一些功夫，然后希望跟大家進行一個分享。

 

其實市面上最原始的裂紋漆本身是水性的。最開始家庭的涂裝，包括家具還有一些使用的農(nóng)具上或者說是一些操作工具上，中國的油漆或者說是涂料都是從水性開始的。裂紋漆這個水性涂料它也是從這方面過來的。最早的裂紋漆是通過阿拉伯膠來實現(xiàn)裂紋的產(chǎn)生。在一些廣告行業(yè)，在一些娛樂行業(yè)、電影行業(yè)，或者是電影的海報上，裂紋漆用的還比較廣泛，出來的效果比較吸引消費者的眼球。

 

我們來看一下這個最原始的裂紋漆，來自影劇院和影視業(yè)這些需要戲劇性效果的涂飾工藝，現(xiàn)在已經(jīng)不多見了。

 

這種阿拉伯膠本身是一個天然的產(chǎn)物，也是一種植物上邊提取出來的膠質的東西。它是水溶性，也就是相當于作畫用的那種不管是乳膠還是一些水性的樹脂上它都有比較好的一個附著力，但是首先是要求沒有油污。然后，潮濕對它的干燥有比較大的影響，所以說一般要求比較干燥的環(huán)境。

 

一般的阿拉伯膠要產(chǎn)生裂紋，是通過在水性漆的底上刷涂一層這種液態(tài)的阿拉伯樹脂也就是阿拉伯膠，然后在濕氣比較小的大氣里晾干，但是至少都需要一個小時以上。然后再用水性的涂料，也就是一些乳膠漆或者說是一些水性的其它的美術涂料在上邊。在最終晾干的情況下刷，按照刷子去涂飾，一般是比較輕快的過去，不要重復來回的重復超過三次，否則阿拉伯膠可能會結糊，可能不會碎裂。

 

這個工藝是比較傳統(tǒng)的，可能大家接觸的比較少，我就把它一筆帶過吧。

 

在阿拉伯膠上邊涂除了水性的清漆或者色漆以后，差不多三十秒鐘左右就開始碎裂，然后這個時候要讓它完全干起碼要半天時間，所以說那種傳統(tǒng)的水性漆干的是比較慢的。干燥的過程中呢一些小的地方裂得不均勻，或者說裂得比較有效果的時候可以用不同的顏色啊什么的去做一些點綴，這樣子就能得到不同的一些美術效果。

這些都是美工人員做比較夸張的裂紋效果時的一些操作圖。

 

2.水性裂紋漆的形成和制備原理

然后呢，現(xiàn)在我們來說一說水性裂紋漆的產(chǎn)生的機理。水性裂紋漆現(xiàn)在主要是利用它底漆和面漆的表面張力差形成裂紋，也有利用底漆和面漆之間的干燥程度、干燥速度差距形成裂紋。固化成膜的時候，漆膜的底漆會明顯的收縮，這樣就能夠制造出水性的裂紋漆，而且這個水性裂紋漆不是單靠顏填料的增加，減少成膜樹脂的用量來達到，它可以依靠單純的正常的水性涂料來得到精美的裂紋，所以它可以直接得到亮光的裂紋漆。 

這張圖的是傳統(tǒng)的這個溶劑型裂紋漆形成和制備的原理。實際上在這方面和水性裂紋漆的開裂機理是差不多的，只是說做水性裂紋漆的時候并沒有要求去用一個高PVC濃度或者說是一味的把面漆的成膜物質的量去減少，所以說它是可以用正常的油漆、正常的涂料來得到機械性能，不需要通過罩光得到體現(xiàn)的美術漆。

 

水性裂紋漆的優(yōu)勢就是，不需要增加很多的顏填料，然后可以得到一些清晰的裂紋，這個在溶劑型的，特別是硝基的裂紋漆方面我是沒有得到過這樣的效果，有的可能會用一些聚氨酯的三聚體這樣的很強烈的收縮效果去得到，這個也可以，但是要得到比較均勻的這種效果還是相對于水性的裂紋漆來說要難一些。水性裂紋漆它不需要增加顏填料，不需要去刻意的減低樹脂的用量，就能夠得到比較好的開裂效果，特別是龜裂的效果，它做起來的是非常好的。

 

水性裂紋漆在裂紋效果方面和溶劑型裂紋漆是有一定區(qū)別的，特別在制作高光裂紋效果方面，它是做龜裂效果比較好的。然后再高顏填料濃度的情況下，它可以制得硝基漆那種像花瓣一樣的裂紋效果，但是制作這個效果的優(yōu)勢是不如硝基漆的。

 

像這種在大裂紋里面有一些沒有爆開的小裂紋的這種硝基漆效果方面，一般它配套的裂紋面漆的PVC濃度是比較高一點的。

在制作龜裂的這方面，水性裂紋漆更加容易表現(xiàn)。

在水性丙烯酸白底漆搭配水性聚氨酯的鐵紅色漆的時候，因為當時水性聚氨酯鐵紅色漆我們用的是比較高光的樹脂，它成膜也比較快，這樣出來的它的直紋效果就是傳統(tǒng)的那種龜裂型，跟硝基的那種類型還是有點區(qū)別。但是這個板子在制作的時候適因為噴得不是那么均勻，所以說看起來就是裂得比較碎的地方，也有大塊一些的地方，也就是說還沒那么均衡，但是我們實驗員也不是專業(yè)的槍手，那么大家能看出效果就好。

 

然后我們還通過做清漆得到了一些透明的裂紋漆，這個效果硝基是沒法實現(xiàn)的。

我們在做這個水性裂紋漆的時候，選材是有刻意的去做一個配套。我們的水性底漆一般是要求干燥比較慢，然后它要有一定的親水性，這樣才有利于這個水性裂紋漆的開裂。所以我們在水性樹脂合成的時候，也就是底漆合成的時候，是有兩個方向的，一個就是用水性醇酸樹脂，另一個是用水性丙烯酸樹脂，來達到水性裂紋底漆的配套作用。

 

這里大致的講一下水性醇酸樹脂的合成。一般水性醇酸樹脂的干性和溶劑性來比是干得要稍微慢一些，而且對于助劑，特別是對干料來的阻聚的作用很明顯，所以說我們在油類的選擇方面滴都是選擇雙鍵比較多的亞麻油酸，其實桐油酸應該是更好一些的，但是桐油酸顏色也太深，也不是那么穩(wěn)定，所以我們這個例子是以亞麻油酸為主。

 

我們用差不多40%到50%的這個亞麻油酸；然后原料還有三羥甲基丙烷，差不多25份左右；然后季戊四醇用量的是5%左右；然后是間苯二甲酸，這個在溶劑型的醇酸樹脂里面用的比較少，但是在水性醇酸樹脂里面它是比較有用的酸；然后偏苯三酸酐這些都是水性樹脂特別是醇酸樹脂里應用比較多。

 

首先我們把亞麻油酸，三羥甲基丙烷，然后季戊四醇，間苯二甲酸，直接投入到反應釜中，然后升溫酯化，然后到整個樹脂變得清澈，再保溫，然后到酸值低于10。這個時候呢，我們認為它酯化反應進行得比較徹底了，然后開始抽真空。

 

到160°的時候，我們再把偏酐加入，然后在180°的情況下保溫，然后直到它的酸值在40到60毫克氫氧化鉀每克的時候停止它的反應，讓它有足夠的羧基，有比較好的水溶性。

 

這個時候我們把它冷卻到140°，然后加入一定量的乙二醇單丁醚。這個溶劑現(xiàn)在在國外是比較忌諱，因為乙二醇醚是有一定的生殖毒性的，但是在我們國內(nèi)是允許使用的。然后它在水性涂料包括水性樹脂里邊，它的溶解性以及跟水的相容性還是比一些環(huán)保的溶劑要好，實際上我們也有用丙二醇甲醚做稀釋的，其實也可以做，但是最后得到的水溶液的清澈度就比這個還是要差一些。

 

    稀釋好了以后，我們以前的做法的是用三乙胺在中和差不多混合30分鐘，讓它的ph值偏堿性，差不多是8到9。現(xiàn)在我們一般就不這樣做，現(xiàn)在都是直接加入乙二醇單丁醚或者pm這些溶劑以后，做高酸值的醇酸樹脂去處理。在這個時候，其實是差不多可以水油通用的，這樣也提高了它的應用面。

 

    以前我們都是加入去離子水，然后再把它攪拌均勻，然后成水分散型的醇酸樹脂，后來我們發(fā)現(xiàn)這樣做在包裝上是一個難題，加入水以后再用鍍鋅桶來裝的時候，它存在一個很嚴重的問題就是，水對輕金屬的腐蝕問題，所以最后我們是選擇不中和、不加水，讓客戶去自己來選擇怎么去中和，給客戶更大的自由度。

 

在水溶性的丙烯酸樹脂方面，我們也有這么一個例子，為什么不用水性的乳液來做底漆呢，其實我們可以很明顯的感覺到水性乳液的耐水性，是要比水性丙烯酸樹脂要好很多，這樣它對形成裂紋其實是不利的。所以說在水性裂紋底漆的選擇時，我們是選的水性丙烯酸樹脂。

 

接下來我把這個水性丙烯酸樹脂大致的合成配方和進度也描述一下。

 

我們這個水性丙烯酸樹脂用的是丙丁、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯，然后引發(fā)劑是過氧化苯甲酰。用量上丙丁在30份左右，丙烯酸6~8份，甲基丙烯酸甲酯差不多30份，然后引發(fā)劑是3~4份，然后溶劑用的是正丁醇。

 

大致的工藝是丙丁、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸，然后過氧化苯甲酰，讓它們混合均勻、溶解均勻后，再加入滴料漏斗中。把丁醇的加到假攪拌機里面去，然后升溫至溶液的沸點。

    差不多回流兩分鐘，再滴料進行自由基的聚合反應，控制整個液體2到4個小時內(nèi)滴完，要滴得比較均勻，溫度控制在110°~125°之間。

 

滴加完成以后，溶液是在沸騰狀態(tài)下的，我們保溫3小時，補加引發(fā)劑基本上是差不多5克左右，最后就加水稀釋，得到一個水溶性的丙烯酸樹脂。

 

我們選擇了水性的聚氨酯樹脂來做面漆，水性聚氨酯對水的釋放性是比醇酸、丙烯酸都要快一些，所以說利用這樣的干燥速度差來產(chǎn)生裂紋，基本上這樣是產(chǎn)生裂紋的原理。

我們來看一下水性聚氨酯樹脂的合成，原料是用的異佛爾酮二異氰酸酯，也就是IPI，聚酯二元醇，二羥甲基丙烷，1-6己二醇，己二酸，新戊二醇，鄰苯二甲酸酐，三羥甲基丙烷，三乙胺、乙二胺這些中和劑，以及DMF這些來做的水性聚氨酯。

 

這些原材料在一定的溫度和一定的壓力的存在之下，最后加入三乙胺這些中和，加入去離子水、擴鏈的乙二胺之后，高速分散，就能夠得到水性的聚氨酯分散體，這個水性聚氨酯分散體的粒徑是比較細的，所以基本上得到的是藍相的液體。最后減壓蒸餾，脫出丙酮，就得到了這個水性的聚氨酯樹脂。

這是我們實驗室做實驗的一個大致的配比，大家可以參考一下。

我們現(xiàn)在就在用制得的這三個樹脂來做水性裂紋漆，首先我們用水性醇酸樹脂來做一個白色的底漆。通過配套水性聚氨酯面漆來做一個白底紅面的裂紋漆。

 

為什么會選擇白色和鐵紅色？因為這個顏色比較常見，也比較利于分散，所以說是一個比較簡單分散后就能得到的細度比較好的油漆。當然，不是說只有這兩種顏色才可以，包括后來我們也做了一些黑色這些難分散的，黑色、藍色都是沒有問題的，就是不管你是要做黑底或者黑面，都是可以的，只要是把底面的對比度做出來，最后出來的這個裂紋可以看起來很美觀就行。如果說底色和面色的差距很小，那么即使它的凹凸感很分明，但是看起來就覺得效果一般。

 

我們做了一個水性醇酸白底的大致配方，水性醇酸樹脂基本上30份左右。中和劑我們選了最容易得到的氨水，氨水建議選20%以上濃度，基本上是水性醇酸樹脂的3%~5%。然后中和，中和好以后就可以加水，水是加10份左右。然后添加膨潤土這些防沉劑，還有分散劑。實際上在做水性醇酸特別像白色、鐵紅色這些的時候，我們認為大家可以不選用分散劑，因為這些比較好分散也比較穩(wěn)定，但是如果你覺得分散效果不太放心，也可以選擇分散劑，因為畢竟水對顏料或者底材的這個潤飾效果還是比溶劑差得比較多，所以說你為了安全起見選擇分散劑，我們也不反對。然后是加入消泡劑，我們認為在水性體系里面消泡劑是不可或缺的東西，水本身的氣泡是空氣炮，消失得要比溶劑慢很多，所以消泡劑是不能缺少的。然后再加入太白粉、滑石粉、重鈣硫酸鋇這一類的填料，當然這些顏填料是可以進行任意的更改，不必要說這個一定要水性專用或者油性專用。

 

現(xiàn)在我的看法是，這些顏填料只要不會溶解在溶劑中，不會溶解在水里，它都可以作為水性或者油性涂料的顏填料。如果說它是溶的，其實就相當于這是我們的色精，所以我覺得是沒有必要專門分出來，這個東西它只能用在油性里邊或者這個東西它不能用在水性里。我覺得這個東西主要在于它的水溶性或者說是它跟水是不是有接合，跟溶劑有沒有接合。

 

然后就是整個研磨，就是高速分散到它的細度基本上小于50微米的時候。我們就可以讓它慢慢冷卻后再加入催干劑、防結皮劑。

 

我們做水性樹脂也可以說是有十年的經(jīng)驗，我們覺得其實這個催干劑的添加量他不超過水性樹脂的10%以上的時候，其實加不加防結皮劑對它的儲存穩(wěn)定性沒有看到明顯的區(qū)別。不加的情況下，我們很多的樣品存放的差不多一年、兩年的，都沒有看到它有結皮，所以說這個可能也是衡量催干劑在水性里面到底起不起作用的一個標準吧。因此在水性里邊我一般建議的催干劑添加量都比較大，我是希望它不加防結皮劑的情況下她沒有結皮。

3.水性裂紋漆的配方和工藝

   

下面是水性裂紋底漆的配方，大家參考一下。

然后我們再看看水性丙烯酸樹脂來做水性白底的一個大致的配方。

 

這個配方和水性醇酸的是大同小異的。我是建議大家，水性丙烯酸樹脂分散劑還是要加，因為本身溶劑型的丙烯酸樹脂對顏料的潤濕性并不是太好，和醇酸樹脂是沒法相比的，其它都差不多，基本上顏填料和助劑的添加量都跟水性醇酸差不多。所以說大家可以參照著剛才的水性醇酸樹脂底漆的配方來做，只是水性丙烯酸樹脂是沒必要加催干劑和中和劑的。因為水性丙烯酸樹脂是純水溶，所以說它是不需要去加中和劑的。

 

現(xiàn)在就是做水性裂紋漆了，這個時候我們就能看到整個的配方跟硝基裂紋漆的配方差別就很大了。這里我們的水性聚氨酯樹脂添加量有70份以上，因為我是希望得到一次性成型的裂紋漆，不需要罩光。

 

然后我這個水性聚氨酯樹脂也是水溶性比較好的聚氨酯，也不需要中和，本身在制備的時候就已經(jīng)中和過了，中和劑什么的已經(jīng)加過了，因為水性聚氨酯它的包裝的我們一般是采用塑料桶來包裝，它不像醇酸樹脂還想著水油兩用這樣來處理，所以我們直接中和好拿過去就可以用。

 

也是跟一般的這種配方類似，防沉劑、分散劑、消泡劑、色粉等等，我們選的是鐵紅，所以就是鐵紅色粉。填料是可以選擇的，滑石粉對水性樹脂的光澤影響比較大，如果希望降低成本，然后光澤還要好，最好是填料的就不用滑石粉，重鈣對光的影響稍微比滑石粉要低一些，然后硫酸鋇基本上對光澤影響很小。

 

在助溶劑方面我們會選擇PM，即丙二醇甲醚，這樣整個配方的環(huán)保方面會好一些。然后醇酯十二成膜助劑需要加一些，因為水性的一些聚氨酯或者水性的丙烯酸乳液在成膜的時候有開裂的傾向，而它這個開裂和我們真的裂紋漆的開裂是不一樣的，它的規(guī)則性是沒辦法去掌握的，這樣出來的就沒有美術效果。所以雖然要開裂，但是我們的成膜助劑還是必不可少的。

 

然后就是底材潤濕劑，因為面漆需要比較好的流平性，所以我們通過潤濕劑來改善它的平整度。

 

下面把制備的配方和大致的工藝給大家參考一下。

水性的裂紋漆呢有很大的優(yōu)勢是它可以直接做在玻璃或者鐵片上邊。一般溶劑性的硝基的這些東西，因為硝化棉的脆性跟難附著的底材是比較難做的。在這方面我們也做了一些化妝品瓶的嘗試。

 

做在玻璃上面，我們通過做一些透明的底漆，不管它是水性醇酸還是水性丙烯酸，它涂在玻璃上以后對玻璃的顏色基本上是沒有改變的，光澤就能通過玲瓏剔透的玻璃上邊的開裂效果處透出來，這樣就能形成透明的底加上其它顏色的面的效果。我們還是做做了一個很好分散的鐵紅色的，我通過照片給大家分享一下。

這個效果就是我們在化妝品瓶上面噴了一層透明的水性丙烯酸樹脂，然后通過干燥差不多一小時左右，半小時左右表干這些就已經(jīng)好了。在后來做的過程中，我們也發(fā)現(xiàn)水性丙烯酸的可操作性比水性醇酸要好。水性醇酸干透了以后要在上面讓面漆再開裂就比較困難，而且即使開裂也不均勻，水性丙烯酸就不存在這個問題，它可以無限制的用，今天干明天用，或者今天干下個月用，它基本上沒有改變。

 

上邊的這個花紋，只要你噴均勻，它就會能夠裂得比較均勻、自然。

 

然后我們通過調整面漆的顏基比也可以得到類似硝基的碎的花紋。我們做過一塊木板，上面是做的白底鐵紅面，這個花紋的如果做得再均勻一些，它跟硝基漆的裂紋是類似的；或者面漆的顏基比再提高一些，也是可以做得到硝基的效果的，不過那個時候也同樣需要去罩光。

其實我們在實驗的過程中也發(fā)現(xiàn)，這些裂紋漆干燥越快，裂紋出來的這速度肯定是越快，然后它出來以后的均勻度也會越好，所以說有的時候，特別是冬季比較寒冷的時候，我們會把樣板拿去做烘烤，或者說在這個水性的這個面漆里邊加一部分乙醇這樣的一些快干的溶劑，讓它盡快的實現(xiàn)開裂。

 

然后水性裂紋漆的配套或者是使用，其實國內(nèi)外都有很多的實例，我就再大致的介紹一下。像日本有研制過，在石棉板上用水溶性的色漆，或者是溶劑型的涂料，又或者乳膠漆來做底色漆，干了以后用無機顏料來做裂紋面漆，利用無機鹽在有機涂層上的表面張力差，有很高的收縮率來形成裂紋。

 

無機涂料的特點是又亮又硬，就像瓷磚的這種感覺，所以特別是對這個石棉板這種板材，特別是磷酸鹽之類的涂層，它還是有比較好的效果。但是因為磷酸鹽遇到水的時候有可能泛白霜，所以雖然說它的那個效果是又亮又硬，但是還是要做一個罩光來進行保護。

 

美國就是無論是底漆還是裂紋漆都采用水性的有機涂料，一般是不采用溶劑型的底漆。這些體系里主要就是利用兩種涂料的表面張力差，或者利用固化成膜的時候底漆和面漆的體積收縮的明顯差距，來做水性裂紋漆，其實也就是我們今天介紹的這些水性的丙烯酸底、水性的醇酸底，搭配水性聚氨酯面漆或者水性丙烯酸乳液的面漆來形成的水性裂紋漆。其實現(xiàn)在這已經(jīng)是主流了。

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