水性木器涂料因其美观的饰面和成本效益已成为工业木材应用的流行材料。然而，典型的水性木器涂料具有较差的耐刮擦性和耐冲击性。

这个问题在最近发表在ACS Applied Bio Materials杂志上的一项研究中得到了解决，该研究提出纤维素纳米晶体 (CNC) 作为改进水性木器涂料的增强填料。该研究着眼于纤维素纳米晶体如何在涂层、视觉、物理和透水特性方面影响水性木器涂料。

纤维素纳米晶体 (CNC) 最近因其独特的品质（如可回收性、可调节的表面成分、机械性能、细胞相容性和光学特性）而成为在材料工程和医疗技术中应用的潜在材料。

由于这些区别特性，纤维素纳米晶体可用作涂层技术中的增强填料。涂料用于各种行业，包括建筑、车辆、家具和制造业。它们保护底层材料免受高温和强风等恶劣气候条件的破坏性影响。

涂料在涂在木材上时非常有益，可以保护木材免受划痕等机械降解，避免由氧化和紫外线辐射引起的变色，防止微生物腐烂，并增强美感。

什么是水性木器涂料？

传统上使用溶剂和油性木器涂料，因为它们能够产生高光泽、防水性和韧性。然而，由于挥发性有机化合物 (VOC) 泄漏到生态系统中，油基涂料具有显着的环境影响。

由于环境立法和客户需求，水性木器涂料是一种挥发性有机化合物含量低得多的聚合物的分散体和微乳液，已逐渐取代油性涂料。然而，常见的水性木器涂料存在一些固有问题。

水性木器涂料具有较低的玻璃化转变温度，缺乏油性涂料的光泽，并且由于水和气体渗透性增加，耐磨性差。此外，水性木器涂料对水特别敏感，导致机械特性显着降低以及不吸引人的雾度和水环。

纤维素纳米晶体作为水性木器涂料的填料

为了解决这些问题，一种新型的创新水性木器涂料正在出现，以提高这些质量，它分为两个子组：聚合物组合物和可固化涂料。纤维素纳米晶体最近也被用于改善水性木器涂料的性能。

纤维素纳米晶体 (CNC) 的亲水性羟基化表面允许纤维素纳米晶体和基质材料之间的有效粘附。因此，纤维素纳米晶体可用作水性木器涂料中的适当增强填料。将纤维素纳米晶体引入水性木器涂料可以提高耐久性、耐刮擦性和紫外线防护，而不会影响光学透明度、颜色或光泽。

在某些情况下，纤维素纳米晶体的加入可以改变流变性，使水性木器涂料更具剪切稀化性，这在涂料中经常需要。然而，该领域几乎所有的研究都集中在典型的木器涂料上，而对最新一波的水性木器涂料关注甚少。

当前研究的亮点

在这项工作中，研究人员研究了纤维素纳米晶体对复杂的水性木器涂料的影响，以了解这些纤维素纳米晶体是否可以为先进的涂料系统提供任何有意义的改进。该研究使用水性聚（碳酸酯）氨基甲酸酯作为增强组合物，并使用水性混合醇酸涂料作为耐用配方的示例。

研究人员的主要关注点是用纤维素纳米晶体改性的水性木器涂料的物理、视觉、粘弹性和水敏感性特征。通过在整个研究中改变它们的百分比，还研究了纤维素纳米晶体对各种水性木器涂料整体性能的影响。

主要发现

用纤维素纳米晶体增强的水性木器涂料在抗划伤性和耐损伤性方面优于未改性的普通涂料。此外，纤维素纳米晶体导致水蒸气渗透性和吸收性显着降低。

然而，较高的纤维素纳米晶体浓度会使水性木器涂料的光泽变暗并降低。虽然 10% 的纤维素纳米晶体会在水性木器涂料中引起聚集，但 1 wt% 的纤维素纳米晶体具有最大的前景，因为它们具有与未改变的涂层相同的颜色、粘弹性和光泽，同时提高了耐刮擦性、抗损伤性和耐水性。