CN102220061A - 核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆及其制备方法 - Google Patents
核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆及其制备方法，所述的木器漆按重量百分含量由以下组分组成：无机硅酸盐10-15％；硅烷偶联剂1-3％；润湿流平剂0.1-0.3％；聚氨酯增稠剂0.3-0.5％；消泡剂0.3-0.85％；pH值调节剂0.1-0.2％；水性增硬浆10-14％；消光蜡浆2-4％；抗刮伤助剂1-3％；成膜助剂0-3％；手感流平剂0.1-0.3％；去离子水5-9％；聚氨酯与丙烯酸共聚乳液55-70％。制备方法：按比例将硅烷偶联剂加入到无机硅酸盐中，搅拌30min后加入聚氨酯与丙烯酸共聚乳液，继续搅拌30min后加入剩余的组分原料搅拌混合均匀，调pH至7.5-8，调整粘度至120s即可。
Description
技术领域
本发明涉及一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，本发明还涉及一种制备该聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆的方法。
背景技术
我国在“十二五”期间的节能减排规划中特别对高能耗、高污染的涂料做出了淘汰出市场的决定，如NC磁漆、调和漆等均在被淘汰的名单之中。因此很多国外大公司投入重金竞相开发环保涂料技术，尤其是水性涂料。北欧国家地板涂料的水性化达到了80％。英国的护墙板用水性色漆已占室内水性涂料的91％，而在我国，水性木器涂料技术的应用范围还很有限，技术水平与国外相比还有较大差距。
随着全世界环保意识的不断增长，各国的环保法规日趋严格，国家对木器涂料的有害物质限量的法规也越来越严，在2010年国家对装饰装修类材料的有害物质限量出具了大量的法律法规，针对水性木器漆相续制定了GB24410-2009和GB/T23999-2009国家标准，以规范水性木器漆的产品质量，全球最大的家具生产销售商宜家也对所采购的材料制定了相应的检验标准。随着这些法律法规的实施，给涂料生产企业敲响了警钟，惟有通过强化水性木器漆的技术才能通过国家日益严格的环保法规，只有将产品的有害物质限量控制到最低点才是对地球最大的贡献。
近年来各化工企业对水性木器涂料的研究加大了投资力度，水性木器漆在技术及性能上不断地推陈出新，尤其是具有核壳结构的单组分白交联聚氨酯与丙烯酸共聚乳液制成的水性木器涂料，有日渐成熟的趋势。
然而在此背景下，水性木器涂料的应用没有被家具厂商及消费者广泛的采用及认同，究其原因除了施工方面，更主要的是传统的水性木器涂料由于自身的成膜固含较低造成的漆膜丰满度、硬度、抗刮伤等性能相对于溶剂型的木器涂料差的太远，且有些产品的VOC含量还是很高，远达不到国家的法律法规、家具厂商及消费者的标准要求。而产品干燥速度慢是水性木器涂料最致命的缺点。因此，要想拓宽水性木器涂料在市场上的应用，必须在兼顾施工条件的情况下，提高水性木器涂料的丰满度、硬度和抗刮伤等性能，提升产品的干燥速度及降低产品的VOC含量。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，该核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆克服了水性木器涂料共有的硬度、丰满度、干燥速度、VOC含量等关键技术难题，具有丰满度好，硬度高，抗刮伤性能好，超低甚至零VOC含量等优点，产品在兼顾性能的同时亦达到了GB24410-2009和GB/T23999-2009国家标准及宜家IOS-MAT-0066关于化学品健康和环境的要求，产品可应用于各种家具及家庭的涂装装饰。
本发明的另一个目的是提供一种制备该聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆的方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下方案：
一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于按重量百分含量由以下组分组成：无机硅酸盐10-15％；硅烷偶联剂1-3％；润湿流平剂0.1-0.3％；聚氨酯增稠剂0.3-0.5％；消泡剂0.3-0.85％；pH值调节剂0.1-0.2％；水性增硬浆10-14％；消光蜡浆2-4％；抗刮伤助剂1-3％；成膜助剂0-3％；手感流平剂0.1-0.3％；去离子水5-9％；聚氨酯与丙烯酸共聚乳液55-70％。
如上所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的水性增硬浆由30％纳米Al2O3，3％硅烷偶联剂，67％水混合均匀之后用超声波发生器振荡分散2.5h制成。所述的水性增硬浆能持久增加漆膜的硬度，
如上所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的无机硅酸盐为一种水分散体功能助剂。所述的无机硅酸盐为AKZO NOBEL水性功能助剂，型号为：R1050。加入该产品后能显著提高涂层的硬度、耐磨性能和涂层附着力；提高涂层的耐久性，具有极好的表面光洁度，改善涂层滑爽性能。
如上所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的硅烷偶联剂为Y-氨丙基三乙氧基硅烷。
如上所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的润湿流平剂为聚硅氧烷-聚醚共聚物。
如上所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的增稠剂为聚氨酯增稠剂。
如上所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的消泡剂为聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液或双硅氧烷为基础的双子表面活性剂。
如上所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的成膜助剂为二丙二醇单丁醚。
如上所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的消光蜡浆为水性蜡乳液。
如上所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的手感流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体。
如上所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的抗刮伤助剂为抗刮伤蜡乳液。
如上所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的pH值调节剂为N，N二甲基乙醇胺。
本发明制备如上所述的核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆的方法，其特征在于包括以下步骤：
按比例将硅烷偶联剂加入到无机硅酸盐中，搅拌30min后加入聚氨酯与丙烯酸共聚乳液，继续搅拌30min后加入剩余的组分原料搅拌混合均匀，调pH至7.5-8，调整粘度至120s即可。
本发明中所述的核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚乳液由(dsm)提供的特殊聚氨酯与丙烯酸共聚乳液，型号为：NeoCryl XK-14；该乳液具有干燥快、硬度高、丰满度好、抗粘连性佳，成膜助剂用量少或可不用等优点。
本发明中所述的无机硅酸盐选用AKZO NOBEL水性功能助剂。
本发明中所述的抗刮伤助剂选用德国毕克化学BYK助剂中的BYK537，其具有较好的表面抗刮伤效果。
本发明中所述的成膜助剂选用美国陶氏化学生产的二丙二醇单丁醚(DPnB)。
本发明中所述的润湿流平剂选用德国迪高公司tego245。
本发明中所述的手感流平剂选用德国毕克化学BYK助剂中的BYK333。
本发明中所述的消泡剂选用德国迪高公司tego4000和tego805复配，其效果好。
本发明中所述的硅烷偶联剂选用南京曙光化工集团有限公司生产的KH-550。
本发明中所述的消光蜡浆为翁开尔公司的D816。
本发明中所述的增稠剂选用明凌化工生产的PUR40。
综上所述，本发明的有益效果：
1、本发明中通过选用合适的乳液，添加无机硅酸盐与其复配，然后加入水性增硬浆及抗刮伤蜡乳液，有效提高水性木器涂料的丰满度、硬度和抗刮伤性能，适合应用各种家具的涂装。
2、本发明中核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚乳液为特殊聚氨酯与丙烯酸共聚乳液，该乳液具有干燥快、硬度高、丰满度好、抗粘连性佳，成膜助剂用量少等优点。
3、本发明中无机硅酸盐水性功能助剂为一种水分散体，加入该产品后能显著提高涂层的硬度、耐磨性能和涂层附着力；提高涂层的耐久性，具有极好的表面光洁度，改善涂层滑爽性能。
4、本发明中水性增硬浆是30％的纳米Al2O3浆。其在涂料中能有效提高抗刮伤性能和硬度的作用。
5、本发明中抗刮伤助剂能够提供漆膜表面硬度和部分手感。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步描述：
制备100kg水性增硬浆，称取30kg纳米Al2O3，3kg硅烷偶联剂，67kg水混合均匀之后用超声波发生器振荡分散2.5h。
实施例1
按比例称取15kg无机硅酸盐，1kg硅烷偶联剂，0.2kg润湿流平剂，0.3kg聚氨酯增稠剂，0.3kg消泡剂，0.1kg pH值调节剂，8kg水性增硬浆，3Kg消光蜡浆，3Kg抗刮伤蜡乳液，2kg二丙二醇正丁醚，0.1kg手感流平剂，7kg去离子水，60kg聚氨酯与丙烯酸共聚乳液。
按比例将硅烷偶联剂加入到无机硅酸盐中，搅拌30min后加入聚氨酯与丙烯酸共聚乳液，继续搅拌30min后加入剩余的组分原料搅拌混合均匀，调pH至7.5-8，调整粘度至120s即可。
实施例2
按比例称取10kg无机硅酸盐，3kg硅烷偶联剂，0.3kg润湿流平剂，0.5kg聚氨酯增稠剂，0.8kg消泡剂，0.2kg pH值调节剂，14kg水性增硬浆，4kg消光蜡浆，1kg抗刮伤蜡乳液，0kg二丙二醇正丁醚，0.2kg手感流平剂，9kg去离子水，57kg聚氨酯与丙烯酸共聚乳液。
按比例将硅烷偶联剂加入到无机硅酸盐中，搅拌30min后加入聚氨酯与丙烯酸共聚乳液，继续搅拌30min后加入剩余的组分原料搅拌混合均匀，调pH至7.5-8，调整粘度至120s即可。
实施例3
按比例称取10kg无机硅酸盐，1kg硅烷偶联剂，0.1kg润湿流平剂，0.4kg聚氨酯增稠剂，0.3kg消泡剂，0.1kg pH值调节剂，8kg水性增硬浆，2kg消光蜡浆，1kg抗刮伤蜡乳液，3kg二丙二醇正丁醚，0.1kg手感流平剂，5kg去离子水，69kg聚氨酯与丙烯酸共聚乳液。
按比例将硅烷偶联剂加入到无机硅酸盐中，搅拌30min后加入聚氨酯与丙烯酸共聚乳液，继续搅拌30min后加入剩余的组分原料搅拌混合均匀，调pH至7.5-8，调整粘度至120s即可。
实施例4
按比例称取12kg无机硅酸盐，2kg硅烷偶联剂，0.15kg润湿流平剂，0.3kg聚氨酯增稠剂，0.35kg消泡剂，0.1kg pH值调节剂，12kg水性增硬浆，2kg消光蜡浆，1kg抗刮伤蜡乳液，2kg二丙二醇正丁醚，0.1kg手感流平剂，5kg去离子水和63kg聚氨酯与丙烯酸共聚乳液。
按比例将硅烷偶联剂加入到无机硅酸盐中，搅拌30min后加入聚氨酯与丙烯酸共聚乳液，继续搅拌30min后加入剩余的组分原料搅拌混合均匀，调pH至7.5-8，调整粘度至120s即可。
本发明采用的原料易得，便于施工，干燥速度快、漆膜硬度和丰满度高及优异耐磨性能，附着力和耐水耐化学品性能也非常优越。另外选择了核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚乳液而大大降低了成膜助剂的使用量，从而使生产出来的产品VOC含量更加低甚至可以达到零VOC。符合GB24410-2009和GB/T23999-2009国家标准及宜家IOS-MAT-0066关于化学品健康和环境的要求。
Claims (8)
1.一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于按重量百分含量由以下组分组成：
无机硅酸盐 10-15％； 硅烷偶联剂 1-3％；
润湿流平剂 0.1-0.3％； 聚氨酯增稠剂 0.3-0.5％
消泡剂 0.3-0.85％；pH值调节剂 0.1-0.2％；
水性增硬浆 8-14％； 消光蜡浆 2-4％；
抗刮伤助剂 1-3％； 成膜助剂 0-3％；
手感流平剂 0.1-0.3％； 去离子水 5-9％；
聚氨酯与丙烯酸共聚乳液 55-70％ 。
2.根据权利要求1所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的水性增硬浆由30％纳米Al2O3，3％硅烷偶联剂，67％水混合均匀之后用超声波发生器振荡分散2.5h制成。
3.根据权利要求1所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的无机硅酸盐的粒径为10-20nm。
4.根据权利要求1所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的成膜助剂为二丙二醇正丁醚。
5.根据权利要求1所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的抗刮伤助剂为抗刮伤蜡乳液。
6.根据权利要求1所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的pH值调节剂为N，N二甲基乙醇胺。
7.根据权利要求1所述的一种核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆，其特征在于所述的消泡剂为聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液。
8.一种制备权利要求1所述的核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚水性木器漆的方法，其特征在于包括以下步骤：
按比例将硅烷偶联剂加入到无机硅酸盐中，搅拌30min后加入核壳结构聚氨酯与丙烯酸共聚乳液，继续搅拌30min后室温下加入剩余的组分原料搅拌混合均匀，调pH至7.5-8，调整粘度至120s即可。
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