CN102115630A - 水性封闭剂体系、木制品以及封闭木质基材的方法 - Google Patents

水性封闭剂体系、木制品以及封闭木质基材的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水性封闭剂体系、木制品以及封闭木质基材的方法，具体地涉及水性封闭剂体系，由上述水性封闭剂体系封闭的木制品以及采用上述水性封闭剂体系封闭木质基材的方法。所述水性封闭剂体系包含：a)成膜树脂组合物，所述成膜树脂组合物包含含活泼氢聚合物的水性乳液、填料和任选的附加添加剂；以及b)多异氰酸酯硬化剂，其中，组分a)成膜树脂组合物与组分b)多异氰酸酯硬化剂的重量比在100∶3至100∶10的范围内。

Description

水性封闭剂体系、木制品以及封闭木质基材的方法
技术领域
本发明涉及一种水性封闭剂体系，更具体地，涉及一种用于封闭诸如天然木材基材或人造板基材的木质基材的水性封闭剂体系。本发明还涉及一种由上述水性封闭剂体系封闭的木制品以及采用上述水性封闭剂体系封闭木质基材的方法。
背景技术
在木制品的制造过程中，通常需要将封闭剂涂覆到木质基材上，以有效封闭或阻隔包含在该木质基材中的诸如油脂、单宁和其它有色杂质的不期望物质，从而防止上述物质迁移并渗出到木制品的表面上。
近年来，水性乳胶基封闭剂由于其环境友好性而越来越受到关注。传统的水性封闭剂主要由具有良好渗透性和耐水性的小聚合物粒子的水性乳胶体系组成。这种水性封闭剂在木制品的至少部分表面上形成封闭层或涂层，并且通过使乳胶粒子渗入木制品表面和/或表面下的毛细管或微孔来封闭该木制品的表面。
然而，传统的水性封闭剂所具有的主要问题之一是：该种水性封闭剂不能充分地封闭或阻隔天然存在于或人为添加到木质基材中的诸如水溶性单宁、油脂或其它有色物质的不期望物质，从而不能防止上述物质迁移并渗出。不期望物质的迁移和渗出可能会导致上覆涂层对基材的粘附性不良并且/或者会污染基材上涂覆的涂层。
为了更进一步提高密封性能，从业人员提出了一种具有高封闭性能的丙烯酸酯共聚物的水性乳液，该种水性乳液采用阴离子型乳化剂和复合型非离子乳化剂构成的乳化剂体系通过控制聚合各阶段的工艺条件以半连续种子乳液聚合工艺而制成。
据说这种水性乳液与基于小聚合物粒子的水性封闭剂相比，具有封闭性好的优点。而且，这种高封闭特性被认为是通过包含在丙烯酸酯共聚物中的可自交联基团使该丙烯酸酯共聚物进行交联来实现的。该交联反应通过挥发中和剂而改变水性封闭剂体系的pH值得以实现。
虽然上述所提出的水性封闭剂可以产生具有高封闭性能以及优异机械性能的封闭层，但是由于交联反应取决于中和剂的挥发速度，也就是在很大程度上取决于诸如温度、压力和湿度等许多外在因素，因而难以控制该交联反应。而且，这种基于丙烯酸酯共聚物乳液的水性封闭剂的制备方法也相当复杂，制造成本相当高。
发明内容
本发明的一方面提供了一种水性封闭剂体系，其包含：
a)成膜树脂组合物，所述成膜树脂组合物包含含活泼氢聚合物的水性乳液、填料和任选的附加添加剂；以及
b)多异氰酸酯硬化剂，
其中，组分a)成膜树脂组合物与组分b)多异氰酸酯硬化剂的重量比在100∶3至100∶10的范围内。
本发明的另一方面提供了一种木制品，其包含：木质基材；和处于所述木质基材的至少部分表面上的封闭涂层，所述封闭层由根据本发明一方面的水性封闭剂体系得到。
本发明的另一方面提供了一种封闭木质基材的方法，所述方法包括如下步骤：将根据本发明一方面的水性封闭剂体系涂覆到所述木质基材的至少部分表面上；以及干燥所述水性封闭剂体系，从而形成封闭涂层。
尽管并非意欲受缚于任何理论，本发明人推测，包含含活泼氢聚合物的水性乳液与多异氰酸酯硬化剂的组合的水性封闭剂体系允许通过所述含活泼氢聚合物与所述多异氰酸酯硬化剂之间的交联反应而形成具有三维网络结构的封闭涂层。因此，根据本发明和上述推测，可以以快速、简便的方式形成具有优异封闭性或阻隔性的三维网络结构的封闭涂层。由于这种封闭涂层的三维网络结构可以通过含活泼氢聚合物与多异氰酸酯硬化剂的交联反应而形成，所以交联成膜过程可以通过将包含含活泼氢聚合物水性乳液的成膜树脂组合物与多异氰酸酯硬化剂的重量比设定在预定范围内而得到控制，从而更少地受外界因素的影响。
而且，根据本发明的水性封闭剂体系形成的具有三维网络结构的封闭膜不仅具有优异的封闭或阻隔性能，还具有优异的其它物理和化学性质，诸如不发粘性、高硬度、良好的耐水性、良好的耐溶剂性以及持久的封闭效果。
此外，根据本发明的水性封闭剂体系还可以以简便、廉价的方式制成。
具体实施方式
除非本文另有声明，描述本发明的上下文中使用的术语“一个”或“一种”应当被理解为包括复数。在组合物被描述为具有、包括或包含特定组分或者在方法被描述为具有、包括或包含特定工艺步骤的情况下，可想到本发明的组合物也可以基本上由所涉及的组分组成或由所涉及的组分组成，或者本发明的方法也可以基本上由所涉及的工艺步骤组成或由所涉及的工艺步骤组成。
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
一方面，本发明提供了一种水性封闭剂体系，其包含：a)成膜树脂组合物，所述成膜树脂组合物包含含活泼氢聚合物的水性乳液、填料和任选的附加添加剂；以及b)多异氰酸酯硬化剂，其中，组分a)成膜树脂组合物与组分b)多异氰酸酯硬化剂的重量比在100∶3至100∶10的范围内。
术语“成膜树脂组合物”在本文中指构成由本发明的水性封闭剂体系形成的封闭涂层的主体的树脂组合物，其可以包含含活泼氢聚合物的水性乳液、填料以及任选的附加添加剂。
“聚合物的水性乳液”指分散(如果有必要，在乳化剂和/或分散稳定剂的作用下)在水性介质中的聚合物粒子的分散液。聚合物水性乳液可以例如通过乳液聚合工艺制成。适当的乳液聚合工艺是本领域普通技术人员已知的，其通常包含如下步骤：根据需要在适当的乳化剂和/或分散稳定剂的作用下并借助于搅拌，使可聚合单体在水中分散和乳化，并且例如通过添加引发剂引发单体的聚合。
根据本发明，使用含活泼氢聚合物的水性乳液。已知的是，活泼氢与异氰酸酯基团具有反应性，其可以由诸如-COOH、-OH、-SH、仲氨基和伯氨基的官能团来提供。此外，一些官能团，例如酯基(尤其是羧酸酯基)、硫醚基或酸酐基团(尤其是羧酸酐基团)可以例如通过水解转化成能够提供活泼氢的官能团。因此，本文所用的术语“含活泼氢聚合物”指本身含有能够提供活泼氢的官能团的任意聚合物和/或含有在水性封闭剂体系制备和/或应用期间能够转化成能提供活泼氢的官能团的任意聚合物。
根据本发明，含活泼氢聚合物的水性乳液被用于为成膜树脂组合物以及水性封闭剂体系提供树脂组分。一方面，这种树脂组分作为粘合剂，用于提供封闭涂层与基材的粘附性，并且使成膜树脂组合物中的各组分(诸如填料)保持在一起并赋予封闭涂层一定的内聚强度。另一方面，这种树脂组分与多异氰酸酯硬化剂具有良好的反应性，从而实现聚合链的交联，由此形成具有三维网络结构的封闭涂层。
并非希望受缚于任何理论，本发明人推测，通过交联树脂组分形成三维网络结构明显改善了封闭或阻隔性能。由于活泼氢与异氰酸酯基团具有良好的反应性，因此可以通过将成膜树脂组合物与多异氰酸酯硬化剂的重量比设定在100∶3至100∶10的预定范围内，从而以所需速度形成三维网络结构。有利地，在水性封闭剂体系涂覆到木质基材上后短时间内形成具有三维网络结构的封闭涂层，这使封闭涂层具有阻隔水溶性单宁、油脂或其它不期望物质的能力，从而避免它们迁移和渗出。此外，由于形成三维网络结构，所以由本发明的水性封闭剂体系得到的封闭涂层还具有良好的物理、化学性能，诸如不发粘、高硬度、良好的耐水性、良好的耐溶剂性以及持久封闭效果。
在本发明的实施方式中，含活泼氢聚合物包括含有-COOH、-OH、-SH、仲氨基、伯氨基、酯基(尤其是羧酸酯基)或酸酐基(尤其是羧酸酐基)中的一种或多多种的聚合物。在优选的实施方式中，上述含活泼氢聚合物包括含有如下式(I)的结构单元的聚合物：
-CH2-CH(OR)-                    (I)
其中，R表示氢或-C(O)-CH3。
在优选的实施方式中，所述含活泼氢聚合物包括醋酸乙烯酯-乙烯共聚物、醋酸乙烯酯-乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇或其任意组合中的一种或多种。在特别优选的实施方式中，所述含活泼氢聚合物可以是醋酸乙烯酯-乙烯共聚物。
优选地，所述成膜树脂组合物，相对于所述成膜树脂组合物的总重，包含约20重量％至约55重量％、优选约35重量％至约55重量％的含活泼氢聚合物的水性乳液。具体地，所述成膜树脂组合物，相对于所述成膜树脂组合物的总重，包含约25重量％、约30重量％、约35重量％、约40重量％、约45重量％或约50重量％的含活泼氢聚合物的水性乳液。
在本发明的优选实施方式中，所述含活泼氢聚合物的水性乳液的固体含量在约20％至约60％的范围内，优选在约45％至约60％的范围内，其中所述固体含量被计算为所述含活泼氢聚合物的重量与所述含活泼氢聚合物和水的总重量的比值。具体地，所述含活泼氢聚合物的水性乳液的固体含量为约22.5％、约25.0％、约27.5％、约30.0％、约32.5％、约35.0％、约37.5％、约40.0％、约42.5％、约45.0％、约47.5％、约50.0％、约52.5％、约55.0％或约57.5％。在本发明的实施方式中，所述含活泼氢聚合物的水性乳液的pH值在约4.2至约8.0的范围内。
以上所公开的含活泼氢聚合物的水性乳液可以采用本领域普通技术人员所熟知的适当的乳液聚合方法制备。或者，作为含活泼氢聚合物的水性乳液的实例，可以使用任合适当的可商购产品，诸如德国Wacker ChemieAG的
Figure GSA00000056947400061
和美国Celanese
Figure GSA00000056947400062
的Celvolit 1602。
适当的成膜树脂组合物优选进一步包含一种或多种填料。本文使用的术语“填料”指任何体积增量剂，其为例如颗粒形式的有机或无机体积增量剂。填料的体积可以在宽范围内变化，例如在约50微米至约10纳米的范围内变化。适当的示例性填料例如包括滑石、碳酸钙、硫酸钡、硅酸镁铝、氧化硅及其任意组合。在本发明的优选实施方式中，使用具有高透明度的硅酸镁铝作为填料。
填料在所述成膜树脂组合物中的用量可以在宽范围内变化。优选地，所述成膜树脂组合物，相对于所述成膜树脂的总重，包含约20重量％至约70重量％、优选约40重量％至约65重量％的填料。具体地，所述成膜树脂组合物，相对于所述成膜树脂组合物的总重，包含约25重量％、约30重量％、约35重量％、约45重量％、约50重量％、约55重量％或约60重量％的填料。
在本发明的实施方式中，所述成膜树脂组合物可以进一步包含常用在水性封闭剂中的附加添加剂。适当的附加添加剂可以包括润湿分散剂、消泡剂、增稠剂、颜料或其任意组合中的一种或多种。
适当的润湿分散剂可以包括离子型润湿分散剂、非离子型润湿分散剂或多官能团型润湿分散剂。作为离子型润湿分散剂的实例，可以使用购自德国Tego公司的Dispers 715W。作为非离子型润湿分散剂的实例，可以使用购自德国Tego公司的Dispers 740W。作为多官能团润湿分散剂的实例，可以使用购自德国Tego公司的Dispers 760W。
在本发明的优选实施方式中，成膜树脂组合物，相对于所述成膜树脂的总重，包含约0.3重量％至约15重量％、优选约0.3重量％至约0.5重量％的润湿分散剂。具体地，成膜树脂组合物，相对于所述成膜树脂组合物的总重，包含约0.35重量％、约0.40重量％、约0.45重量％、约0.60重量％、约0.80重量％、约1.00重量％、约2.00重量％、约5.00重量％、约10.00重量％或约13.00重量％的润湿分散剂。
适当的消泡剂包括有机硅氧烷类消泡剂、聚醚类消泡剂、聚醚改性的有机硅类消泡剂或其任意组合。作为有机硅氧烷类消泡剂的实例，可以使用购自德国BYK公司的BYK 024。作为聚醚类消泡剂的实例，可以使用购自德国BYK公司的BYK-1660。作为聚醚改性的有机硅类消泡剂的实例，可以使用购自EVONIK公司的TEGO foamex 810。
本发明的优选实施方式中，成膜树脂组合物，相对于所述成膜树脂的总重，包含约0.3重量％至约15重量％、优选约0.3重量％至约0.6重量％的消泡剂。具体地，成膜树脂组合物，相对于所述成膜树脂组合物的总重，包含约0.35重量％、约0.40重量％、约0.45重量％、约0.50重量％、约0.55重量％、约0.70重量％、约0.80重量％、约1.00重量％、约2.00重量％、约5.00重量％、约10.00重量％或约13.00重量％的消泡剂。
适当的增稠剂包括聚氨酯类增稠剂、纤维素醚类增稠剂或其任意组合。作为聚氨酯类增稠剂的实例，可以使用购自美国Rohm&Hass的RM-8W增稠剂。作为纤维素醚类增稠剂的实例，可以使用购自荷兰AkzoNoble的Bermocoll EBS 451 FQ。
在本发明的优选实施方式中，成膜树脂组合物，相对于所述成膜树脂的总重，包含约0.3重量％至约15重量％、优选约0.5重量％-1.5重量％的增稠剂。具体地，成膜树脂组合物，相对于所述成膜树脂组合物的总重，包含约0.4重量％、约0.6重量％、约0.7重量％、约0.8重量％、约0.9重量％、约1.0重量％、约1.1重量％、约1.2重量％、约1.3重量％、约1.4重量％、约2.0重量％、约3.0重量％、约4.0重量％、约5.0重量％、约8.0重量％、约10.0重量％、约12.0重量％、约14.0重量％的增稠剂。
根据需要的封闭涂层的颜色，适当的颜料可以包括氧化铁、碳黑、氧化铅、碳酸铅、氧化锌、氧化钛、深海蓝、铬绿或氧化铬中的一种或多种或其组合。
在本发明的优选实施方式中，氧化钛被用作颜料。
在本发明的优选实施方式中，成膜树脂组合物，相对于所述成膜树脂的总重，包含至多约15重量％的颜料。具体地，成膜树脂组合物，相对于所述成膜树脂组合物的总重，包含约1重量％、约2重量％、约3重量％、约4重量％、约5重量％、约6重量％、约7重量％、约8重量％、约9重量％、约10重量％、约11重量％、约12重量％、约13重量％或约14重量％的颜料。
本发明的成膜树脂组合物的制备可以采用本领域普通技术人员所熟知的任何适当的混合方法来实现。例如成膜树脂组合物可以通过如下制成：将水性乳液、填料和附加添加剂(如果有的话)添加到容器中，然后将所得混合物搅拌均匀。如果需要，可以在成膜树脂组合物的制备期间添加额外的水。额外的水的量应当计入所述水性乳液的总重。
本文使用的术语“多异氰酸酯硬化剂”指多异氰酸酯化合物、异氰酸酯低聚物或其组合。所述多异氰酸酯硬化剂含有两个或更多个异氰酸酯官能团，其能够与活泼氢聚合物发生扩链和交联反应，从而在封闭涂层中形成三维网络结构。
适当的多异氰酸酯硬化剂包括脂族多异氰酸酯、芳族多异氰酸酯或其任意组合。本文使用的术语“脂族多异氰酸酯”指异氰酸酯基直接连接到脂族链或环上的多异氰酸酯化合物。本文使用的术语“芳族多异氰酸酯”指异氰酸酯基直接连接到芳族环上的多异氰酸酯化合物。
作为适当的多异氰酸酯化合物的实例，可以使用六亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、环己烷-1，4-二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、环戊烷-1，3-二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、甲苯-2，4-二异氰酸酯、萘-1，4-二异氰酸酯、联苯-4，4’-二异氰酸酯、苯-1，2，4-三异氰酸酯、二甲苯-1，4-二异氰酸酯、二甲苯-1，3-二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、丁烷-1，2，3-三异氰酸酯或多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
作为适当的异氰酸酯低聚物的实例，可以使用以上列举的任意多异氰酸酯化合物的聚氨酯型预聚物、以上列举的任意多异氰酸酯化合物的聚酯型预聚物或以上列举的任意多异氰酸酯化合物的聚醚型预聚物及其任意组合。聚氨酯型预聚物、聚酯型预聚物或聚醚型预聚物可以通过本领域普通技术人员已知的任何适当方法制成。例如，聚氨酯型预聚物可以通过如下制成：使多元醇单体与多异氰酸酯化合物中的一种或多种在适当的条件下进行反应；聚酯型预聚物或聚醚型预聚物可以通过如下制成：使聚酯多元醇或聚醚多元醇与多异氰酸酯化合物中的一种或多种在适当的条件下进行反应。或者，作为聚氨酯型预聚物、聚酯型预聚物或聚醚型预聚物，可以使用任何适当的商品，例如购自Bayer，Germany的
Figure GSA00000056947400091
或
Figure GSA00000056947400092
在本发明的优选实施方式中，多异氰酸酯硬化剂可以是二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的聚酯型预聚物、二苯基甲烷二异氰酸酯的聚醚型预聚物或其任意组合。在本发明的进一步优选实施方式中，使用多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的聚酯型预聚物或二苯基甲烷二异氰酸酯的聚醚型预聚物。
根据本发明，成膜树脂组合物与多异氰酸酯硬化剂的重量比可以在100∶3至100∶10的范围内变化。具体地，成膜树脂组合物与多异氰酸酯硬化剂的重量比可以为100∶3.5、100∶4、100∶5、100∶6、100∶7、100∶8或100∶9。一般而言，当成膜树脂组合物与多异氰酸酯硬化剂的重量比小于100∶3时，对所得封闭涂层的封闭性能的改进不足。一般而言，当成膜树脂组合物与多异氰酸酯硬化剂的重量比大于100∶10时，那么所得封闭体系的操作性能以及/或者所得封闭涂层的机械性质可能会下降。
在本发明进一步优选的实施方式中，水性封闭剂体系可以进一步包含防冻剂、杀菌剂、防霉剂、pH调节剂或其任意组合。如果添加，所述防冻剂、杀菌剂、防霉剂和/或pH调节剂的用量计入所述成膜树脂组合物的总重。
在本发明的实施方式中，防冻剂为丙二醇或乙二醇，优选为乙二醇。
在本发明的实施方式中，杀菌剂可以是水性氯甲基异噻唑啉酮、水性甲基异噻唑啉酮、溴硝基丙二醇或其任意组合。
在本发明的实施方式中，pH调节剂可以是氨水、三乙胺、烷醇胺或其任意组合，优选为烷醇胺。作为烷醇胺的实例，可以使用美国DOW公司的AMP-95。
在本发明的实施方式中，水性封闭剂体系，相对于所述成膜树脂组合物的总重量，包含约1至约3重量％的防冻剂。在本发明的实施方式中，水性封闭剂体系，相对于所述成膜树脂组合物的总重量，包含约0.1至约0.3重量％的杀菌剂。在本发明的实施方式中，水性封闭剂体系，相对于所述成膜树脂组合物的总重量，包含约0.1至约0.3重量％的防霉剂。在本发明的实施方式中，水性封闭剂体系，相对于所述成膜树脂组合物的总重量，包含约0.1至约0.3重量％的pH调节剂。
根据本发明，水性封闭剂体系可以通过如下制备：应用前，将成膜树脂组合物与多异氰酸酯硬化剂以预定重量比进行简单混合。例如，水性封闭剂体系可以通过使用诸如喷枪的分散器涂覆，该喷枪具有至少两个加载腔室和混合腔室。在此情况下，成膜树脂组合物与多异氰酸酯硬化剂可以单独加入不同的加载腔室中，然后在被施加前，在混合腔室中以预定重量比彼此混合。或者，水性封闭剂体系可以以湿/湿方式涂覆，在此情况下，成膜树脂组合物首先被涂覆到木质基材的表面上，此后以预定重量比将多异氰酸酯硬化剂涂覆到成膜树脂组合物的湿膜上。
在本发明的实施方式中，水性封闭剂体系包含：a)成膜树脂组合物，和b)多异氰酸酯硬化剂，
所述组分a)成膜树脂组合物，基于所述组分a)的总重，包含：
20-55重量％的含活泼氢聚合物的水性乳液；
20-70重量％的填料；和
0-25重量％的附加添加剂，所述附加添加剂包括润湿分散剂、消泡剂、增稠剂或颜料中的一种或多种或其任意组合，
其中，组分a)成膜树脂组合物与组分b)多异氰酸酯硬化剂的重量比在100∶3至100∶10的范围内。
在本发明的实施方式中，水性封闭剂体系包含：a)成膜树脂组合物，和b)多异氰酸酯硬化剂，
所述组分a)成膜树脂组合物，基于所述组分a)的总重，包含：
20-50重量％的含活泼氢聚合物的水性乳液；
40-65重量％的填料；
0.3-0.5重量％的润湿分散剂；
0.3-0.6重量％的消泡剂；
0.5-1.5重量％的增稠剂；以及
0-15重量％的颜料，
其中，组分a)成膜树脂组合物与组分b)多异氰酸酯硬化剂的重量比在100∶3至100∶10的范围内。
在本发明的实施方式中，水性封闭剂体系包含：a)成膜树脂组合物，和b)多异氰酸酯硬化剂，
所述组分a)成膜树脂组合物，基于所述组分a)的总重，包含：
35-55重量％的含活泼氢聚合物的水性乳液；
40-65重量％的填料；和
0.3-15重量％的附加添加剂，所述附加添加剂包括润湿分散剂、消泡剂、增稠剂或颜料中的一种或多种，或其任意组合，
其中，组分a)成膜树脂组合物与组分b)多异氰酸酯硬化剂的重量比为100∶3～10。
在本发明的实施方式中，水性封闭剂体系，基于所述成膜树脂组合物的总重，还可包含：
1-3重量％的防冻剂；
0.1-0.3重量％的杀菌剂；
0.1-0.3重量％的防霉剂；以及
0.1-0.3重量的pH调节剂。
另一方面，本发明还提供了一种木制品，其包含：木质基材；和处于所述木质基材的至少部分表面上的封闭涂层，所述封闭层由本发明一方面中或其任意实施方式中的水性封闭剂体系得到。
在本发明的优选实施方式中，所述木质基材可以是天然木材基材、人造板基材或其组合。
在另一实施方式中，本发明提供了一种封闭木质基材的方法，所述方法包括如下步骤：将本发明一方面中或其实施方式中的水性封闭剂体系涂覆到所述木质基材的至少部分表面上；以及干燥所述水性封闭剂体系，从而形成封闭涂层。
在本发明的优选实施方式中，所述木质基材可以是天然木材基材、人造板基材或其组合。
具体地，根据本发明的水性封闭剂体系优选用于封闭富含单宁和/或油脂的木质基材，包括但不限于：橡木、栗子木、樱桃木、椴木、雪松、柚木、花梨木、红木、红松和任何的带疤结的木材。根据本发明，富含单宁的木材，相对于该木材中可萃取固体的总量，优选具有不少于4％、更优选不少于5％、甚至高达30％、具体4-12％或5-12％的单宁含量。
人造板基材可以是中密度(MD)纤维板、胶合板、定向结构刨花板、颗粒板或硬质纤维板。
通过以下实施例对本发明进行进一步阐述，但本发明并不局限于此。
实施例
各实例中使用的原料列在如下表1中。
Figure GSA00000056947400121
实施例1
成膜树脂组合物的制备
将20kg Vinnapas 420、0.4kg Dispers 760W、0.5kg BYK 024、3kg乙二醇、16.4kg水和0.2kg杀菌剂添加到混合容器中并混合，然后在300-600rpm下搅拌至均匀。接着在搅拌下，向上述混合物中添加2kg R-706、58kg MJ-2000和0.5kgRM-8W。将所得混合物搅拌15-20min，然后缓慢滴加pH调节剂AMP-95将pH调节至7-9。结果得到成膜树脂组合物。
水性封闭体系的制备
在使用前，将由此制备的成膜树脂组合物与PAPI 27(得自DOWCorporation的多亚甲基多苯基多异氰酸酯硬化剂)以100∶9的重量比混合。
涂覆并评价水性封闭剂体系
用400目的砂纸对两块橡木板(每块的尺寸为40cm×60cm)分别进行打磨，去除木板表面上的污迹、毛刺以及灰尘，放置待用。
将水性封闭剂体系均匀地涂覆在一块木板的经打磨的表面上，在室温下放置干燥2小时，从而形成封闭涂层。然后用600目的砂纸打磨该封闭涂层，接着在该封闭涂层上喷涂水性白色丙烯酸乳胶底漆。
作为对比实验，在另一木板的经打磨的表面上直接喷涂相同的水性白色丙烯酸乳胶底漆。
一周后，未在涂覆在封闭涂层上的白色底漆中观察到变色；而在对比实验中的白色底漆中观察到变黄，这被认为是由橡木中的天然有色物质(如单宁)引起的。本发明人发现该封闭涂层对橡木中的天然有色物质(如单宁)具有出众的封闭性能。
实施例2
成膜树脂组合物的制备
将20kg Vinnapas 420、0.4kg Dispers 760W、0.5kg BYK 024、3kg乙二醇、16.4kg水和0.2kg杀菌剂添加到混合容器中并混合，然后在300-600rpm下搅拌至均匀。接着在搅拌下，向上述混合物中添加2kg R-706、58kg MJ-2000和0.5kg RM-8W。将所得混合物搅拌15-20min，然后缓慢滴加pH调节剂AMP-95将pH调节至7-9。结果得到成膜树脂组合物。
水性封闭体系的制备
在使用前，将由此制备的成膜树脂组合物与PAPI 27(得自DOWCorporation的多亚甲基多苯基多异氰酸酯硬化剂)以100∶5的重量比混合。
涂覆并评价水性封闭剂体系
用400目的砂纸对两块橡木板(每块的尺寸为40cm×60cm)分别进行打磨，去除木板表面上的污迹、毛刺以及灰尘。通过使用黑色水基油墨笔使该木板经打磨的表面着色，然后在室温下干燥2小时。
将水性封闭剂体系均匀地涂覆在一块木板的着色表面上，在室温下放置干燥2小时，从而形成封闭涂层。然后用600目的砂纸打磨该封闭涂层，接着在该封闭涂层上喷涂水性白色丙烯酸乳胶面漆。
作为对比实验，将水性白色丙烯酸乳胶底漆直接涂覆到另一块木板的着色表面上、干燥并打磨，此后将相同的水性白色丙烯酸乳胶面漆涂覆到另一块木板涂有所述底漆的表面上。
一周后，未在涂覆在封闭涂层上的白色面漆中观察到变色；而在对比实验中的白色面漆中观察到深色污迹，这被认为是由黑色油墨中的黑色染料的迁移引起的。本发明人发现该封闭涂层对人为添加的染料具有出众的封闭性能。
本发明人还发现，当用黑色油基油墨笔替代黑色水基油墨笔时，得到类似的结果。
实施例3
成膜树脂组合物的制备
将20kg Vinnapas 420、0.4kg Dispers 760W、0.5kg BYK 024、3kg乙二醇、16.4kg水和0.2kg杀菌剂添加到混合容器中并混合，然后在300-600rpm下搅拌至均匀。接着在搅拌下，向上述混合物中添加2kg R-706、58kg MJ-2000和0.5kg RM-8W。将所得混合物搅拌15-20min，然后缓慢滴加pH调节剂AMP-95将pH调节至7-9。结果得到成膜树脂组合物。
水性封闭体系的制备
在使用前，将由此制备的成膜树脂组合物与PAPI 27(得自DOWCorporation的多亚甲基多苯基多异氰酸酯硬化剂)以100∶3.5的重量比混合。
涂覆并评价水性封闭剂体系
用400目的砂纸对两块带疤结的松木板(每块的尺寸为10cm×20cm)分别进行打磨，去除木板表面上的污迹、毛刺以及灰尘，放置待用。
将水性封闭剂体系均匀地涂覆在一块木板的打磨表面上，在室温下放置干燥2小时，从而形成封闭涂层。然后用600目的砂纸打磨该封闭涂层，接着在该封闭涂层上喷涂水性白色丙烯酸乳胶面漆。
作为对比实验，将水性白色丙烯酸乳胶底漆直接涂覆到另一块木板的打磨表面上、干燥并打磨，此后将相同的水性白色丙烯酸乳胶面漆涂覆到另一块木板涂有所述底漆的表面上。
涂覆面漆后，将两块带疤结的松木板在室温下放置6小时，然后在50℃的烘箱中干燥7小时。从烘箱中取出后，涂覆在封闭涂层上的白色面漆中未观察到变色或油性物质渗出；而在对比实验中的白色面漆中观察到油性物质渗出，也观察到变黄(这被认为是由包含在松木中的单宁引起的)。本发明人发现该封闭涂层对带疤结的松木中的单宁和油脂具有出众的封闭性能。
实施例4
成膜树脂组合物的制备
将20kg Vinnapas 420、0.4kg Dispers 760W、0.5kg BYK 024、3kg乙二醇、16.4kg水和0.2kg杀菌剂添加到混合容器中并混合，然后在300-600rpm下搅拌至均匀。接着在搅拌下，向上述混合物中添加2kg R-706、58kg MJ-2000和0.5kg RM-8W。将所得混合物搅拌15-20min，然后缓慢滴加pH调节剂AMP-95将pH调节至7-9。结果得到成膜树脂组合物。
水性封闭体系的制备
在使用前，将由此制备的成膜树脂组合物与PAPI 27(得自DOWCorporation的多亚甲基多苯基多异氰酸酯硬化剂)以100∶3.5的重量比混合。
涂覆并评价水性封闭剂体系
用400目的砂纸对两块MD纤维板(每块的尺寸为40cm×60cm)分别进行打磨，去除木板表面上的污迹、毛刺以及灰尘，放置待用。
将水性封闭剂体系均匀地涂覆在一块纤维板的打磨表面上，在室温下放置干燥2小时，从而形成封闭涂层。然后用600目的砂纸打磨该封闭涂层，接着在该封闭涂层上喷涂水性白色丙烯酸乳胶面漆。
作为对比实验，将水性白色丙烯酸乳胶底漆直接涂覆到另一块纤维板的打磨表面上、干燥并打磨，此后将相同的水性白色丙烯酸乳胶面漆涂覆到另一块纤维板涂有所述底漆的表面上。
涂覆面漆24小时后，在对比实验的面漆上观察到纤维的迁移。涂覆面漆一周后，在对比实验的面漆上观察到变黄，这被认为由MD纤维板中通常添加的黄色染料引起。与此相反，在整个过程中都未在涂覆在封闭涂层上的白色面漆中观察到纤维迁移或变黄。本发明人发现该封闭涂层对人造板基材中的不期望物质以及色料具有出众的封闭性能。
实施例5
成膜树脂组合物的制备
将20kg Vinnapas 420、0.4kg Dispers 760W、0.5kg BYK 024、3kg乙二醇、16.4kg水和0.2kg杀菌剂添加到混合容器中并混合，然后在300-600rpm下搅拌至均匀。接着在搅拌下，向上述混合物中添加2kg R-706、58kg MJ-2000和0.5kg RM-8W。将所得混合物搅拌15-20min，然后缓慢滴加pH调节剂AMP-95将pH调节至7-9。结果得到成膜树脂组合物。
水性封闭体系的制备
在使用前，将由此制备的成膜树脂组合物与PAPI 27(得自DOWCorporation的多亚甲基多苯基多异氰酸酯硬化剂)以100∶3.5的重量比混合。
涂覆并评价水性封闭剂体系
用400目的砂纸对两块橡木板(每块的尺寸为40cm×60cm)分别进行打磨，去除木板表面上的污迹、毛刺以及灰尘，静置待用。
将水性封闭剂体系均匀地涂覆在一块木板的打磨表面上，在室温下放置干燥2小时，从而形成封闭涂层。然后用600目的砂纸打磨该封闭涂层，接着在该封闭涂层上喷涂水性白色丙烯酸乳胶底漆。
作为对比实验，将所制备的成膜树脂组合物涂覆到另一块木板的打磨表面上，其中未添加多异氰酸酯硬化剂。此后，将相同的水性白色丙烯酸乳胶底漆涂覆到仅由成膜树脂组合物形成的封闭涂层上。
一周后，未在涂覆在封闭涂层(由含有成膜树脂组合物和多异氰酸酯硬化剂的组合的水性封闭剂体系形成)上的白色底漆中观察到变色；而在对比实验中的白色底漆中观察到变黄，这被认为是由橡木中的天然有色物质(如单宁)引起的。本发明人发现由含有成膜树脂组合物和多异氰酸酯硬化剂的组合的水性封闭剂体系形成封闭涂层对橡木中的天然有色物质具有出众的封闭性能。
尽管本发明参照大量实施方式和实施例进行描述，但是本领域普通技术人员根据本发明公开的内容能够认识到可以设计其它实施方式，这并未脱离本发明的保护范围和精神。

Claims (21)

1.一种水性封闭剂体系，包含：
a)成膜树脂组合物，所述成膜树脂组合物包含含活泼氢聚合物的水性乳液、填料和任选的附加添加剂；以及
b)多异氰酸酯硬化剂，
其中，组分a)成膜树脂组合物与组分b)多异氰酸酯硬化剂的重量比在100∶3至100∶10的范围内。
2.如权利要求1所述的水性封闭剂体系，其中，所述组分a)成膜树脂组合物，基于所述组分a)的总重，包含：
20-55重量％的所述含活泼氢聚合物的水性乳液；
20-70重量％的所述填料；和
0-25重量％的所述附加添加剂，所述附加添加剂包括润湿分散剂、消泡剂、增稠剂或颜料中的一种或多种或其任意组合。
3.如权利要求2所述的水性封闭剂体系，其中，所述组分a)成膜树脂组合物，基于所述组分a)的总重，包含：
35-55重量％的所述含活泼氢聚合物的水性乳液；
40-65重量％的所述填料；和
0.3-15重量％的所述附加添加剂，所述附加添加剂包括润湿分散剂、消泡剂、增稠剂或颜料中的一种或多种或其任意组合。
4.如权利要求2所述的水性封闭剂体系，其中，所述组分a)成膜树脂组合物，基于所述组分a)的总重，包含：
20-50重量％的所述含活泼氢聚合物的水性乳液；
40-65重量％的所述填料；
0.3-0.5重量％的所述润湿分散剂；
0.3-0.6重量％的所述消泡剂；
0.5-1.5重量％的所述增稠剂；以及
0-15重量％的所述颜料。
5.如权利要求4所述的水性封闭剂体系，还包含，基于所述组分a)的总重，
1-3重量％的防冻剂；
0.1-0.3重量％的杀菌剂；
0.1-0.3重量％的防霉剂；以及
0.1-0.3重量的pH调节剂。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的水性封闭剂体系，其中，所述含活泼氢聚合物包含含有-COOH、-OH、-SH、仲氨基、伯氨基、酯基和酸酐基中的一种或多种的聚合物。
7.如权利要求1-5中任意一项所述的水性封闭剂体系，其中，所述含活泼氢聚合物包括含有如下式(I)的结构单元的聚合物：
-CH2-CH(OR)-        (I)
其中，R表示氢或-C(O)-CH3。
8.如权利要求7所述的水性封闭剂体系，所述含活泼氢聚合物包括醋酸乙烯酯-乙烯共聚物、醋酸乙烯酯-乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、聚醋酸乙烯酯或聚乙烯醇中的一种或多种或其任意组合。
9.如权利要求7所述的水性封闭剂体系，其中，所述含活泼氢聚合物的水性乳液的固体含量为45％至60％，pH值在4.2至8.0的范围内，所述水性乳液的固体含量为所述含活泼氢聚合物的重量与所述含活泼氢聚合物和水的总重量的比值。
10.如权利要求7所述的水性封闭剂体系，其中，所述组分b)多异氰酸酯硬化剂包括脂族多异氰酸酯或芳族多异氰酸酯中的一种或多种或其任意组合。
11.如权利要求10所述的水性封闭剂体系，其中，所述组分b)多异氰酸酯硬化剂包括六亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、环己烷-1，4-二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、环戊烷-1，3-二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、甲苯-2，4-二异氰酸酯、萘-1，4-二异氰酸酯、联苯-4，4’-二异氰酸酯、苯-1，2，4-三异氰酸酯、二甲苯-1，4-二异氰酸酯、二甲苯-1，3-二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、丁烷-1，2，3-三异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、其聚氨酯型预聚物、其聚酯型预聚物或其聚醚型预聚物中的一种或多种或其任意组合。
12.如权利要求10所述的水性封闭剂体系，其中，所述组分b)多异氰酸酯硬化剂包括二苯基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的聚酯型预聚物或二苯基甲烷二异氰酸酯的聚醚型预聚物中的一种或多种或其任意组合。
13.如权利要求1-5中任意一项所述的水性封闭剂体系，其中，所述填料包括滑石、碳酸钙、硫酸钡、硅酸镁铝或氧化硅中的一种或多种或其任意组合。
14.如权利要求2-5中任意一项所述的水性封闭剂体系，其中，所述润湿分散剂包括离子型润湿分散剂、非离子型润湿分散剂或多官能团型润湿分散剂中的一种或多种。
15.如权利要求2-5中任意一项所述的水性封闭剂体系，其中，所述消泡剂包括有机硅氧烷类消泡剂、聚醚类消泡剂或聚醚改性的有机硅类消泡剂中的一种或多种或其任意组合。
16.如权利要求2-5中任意一项所述的水性封闭剂体系，其中，所述增稠剂包括聚氨酯类增稠剂或纤维素醚类增稠剂中的一种或多种或其任意组合。
17.如权利要求2-5中任意一项所述的水性封闭剂体系，其中，所述颜料包括氧化铁、碳黑、氧化铅、碳酸铅、氧化锌、氧化钛、深海蓝、铬绿或氧化铬中的一种或多种或其任意组合。
18.一种木制品，其包含
木质基材；和
处于所述木质基材的至少部分表面上的封闭涂层，所述封闭层由权利要求1-17中任意一项所述的水性封闭剂体系得到。
19.如权利要求18所述的木制品，其中，所述木质基材包括天然木材基材或人造板基材中的一种或多种及其任意组合。
20.一种封闭木质基材的方法，所述方法包括如下步骤：
将权利要求1-17中任意一项所述的水性封闭剂体系涂覆到所述木质基材的至少部分表面上；以及
干燥所述水性封闭剂体系，从而形成封闭涂层。
21.如权利要求20所述的方法，其中，所述木质基材包括天然木材基材或人造板基材中的一种或多种或其任意组合。
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