一种水性环境友好型改性醇酸木器漆
技术领域
本发明涉及一种水性环境友好型改性醇酸木器漆涂料,属于高分子化学及聚合物涂料技术领域。
背景技术
家具制造及家庭装饰中使用的溶剂型木器漆在生产及涂装过程中产生大量有机挥发物,对人体健康有极大危害,并造成环境污染。环保法规的日趋完善,环保意识的不断增强,将无毒、廉价的水引入涂料中,既能节省资源,降低成本,又可降低VOC的排放,这使得水性木器漆越来越受到消费者的青睐和市场的重视。
目前,水性木器漆在市场上主要有水性丙烯酸和聚氨酯两个体系国。但这两个体系对木材的渗透性差,乳液合成需要消耗大量有机单体,仍然依赖石油工业产品,而且水性聚氨酯乳液合成过程大多要用丙酮、NMP等溶剂,后期的脱除溶剂过程复杂昂贵。由于醇酸树脂具有氧化自交联、涂层丰满、装饰性好、对基材渗透性强的特点,并以植物油——可再生资源为原料,具有可持续发展和“绿色”特性,在涂料行业占有举足轻重的地位,用量最大。将醇酸树脂水性化,用于木器涂料,不仅有利于环保和降低成本,同时可以提高生物资源利用率。环保和能源是全球经济发展面临的两大挑战,根据《中国涂料行业“十二五”规划》关于涂料行业的发展方向:第一是清洁生产,第二是循环经济,第三是环境友好,第四是节能减排。因此真正环境友好、节约资源型的水性木器漆,值得大力研究发展。
发明内容
基于上述技术问题,本发明提供一种水性环境友好型改性醇酸木器漆。
本发明所采用的技术解决方案是:
一种水性环境友好型改性醇酸木器透明底漆,其是由如下重量百分比含量的组分制成:
一种水性环境友好型改性醇酸木器清漆,其是由如下重量百分比含量的组分制成:
一种水性环境友好型改性醇酸白色木器面漆,其是由如下重量百分比含量的组分制成:
上述改性醇酸乳液为自制醇酸-丙烯酸酯杂化乳液,具体采用下述步骤制得:
(1)在配置有温度计、搅拌器、回流冷流器材四口烧瓶中,加入精制豆油320g,氢氧化锂0.09g,开搅拌和冷凝水,升温至240℃,加入90g季戊四醇,在220℃~240℃进行酯交换反应,至取样测定95%乙醇容忍度25℃为5:1作为醇解终点;然后加入苯二甲酸酐160g,二甲苯25g,在200℃保温1h,升温到215~220℃保温2h,测酸值、黏度;酸值≤12mgKOH/g、在25℃以格式管测定,黏度7~8s,后立即停止加热,开始降温,温度降至150℃,放出油水分离器中的水和回流二甲苯,减压蒸出醇酸树脂中的二甲苯;再降温至60℃,抽出树脂,在氮气保护下加入42g正癸烷,搅拌稀释,过滤备用;
(2)将170.5g上述制备的醇酸树脂溶液、0.75g异辛酸钴、4.5g异辛酸锆、3.75g异辛酸稀土、6g丙烯酸、46g甲基丙烯酸甲酯、46g苯乙烯、92g丙烯酸丁酯及6.7g过氧化二苯甲酰加入调漆罐中,搅拌混合均匀;然后加入150g去离子水、3.4g壬基酚聚氧化乙烯基醚、6.8g十二烷基二苯醚二磺酸钠盐及0.7g过硫酸铵,在室温下经乳化机高速乳化30min,乳化过程中,容器浸在冰水中,保持乳化液温度在30℃以下,得醇酸树脂预乳液,备用;
(3)将0.2g壬基酚聚氧化乙烯基醚、0.5g十二烷基二苯醚二磺酸钠盐、5.3g甲基丙烯酸甲酯、5.3g苯乙烯及10.6g丙烯酸丁酯加入到16g水中,经乳化机高速乳化20min,得到乙烯基单体预乳液,备用;
(4)在装有回流冷凝器、机械搅拌器、氮气通入管、滴液漏斗及温度计的四口瓶中,将1.2gNaHCO3、190g去离子水、0.8g壬基酚聚氧化乙烯基醚、1.2g十二烷基二苯醚二磺酸钠盐混合均匀后加入四口瓶中,先向四口瓶中通入氮气5min,清除空气,然后在慢速搅拌下升温至70℃,从滴液漏斗加入步骤(3)制得的乙烯基单体预乳液;保温5min后,在滴液漏斗中加入11.2g过硫酸铵水溶液,滴加到四口瓶中,乳液呈蓝光后,接着升温至80℃,将步骤(2)制得的醇酸树脂预乳液装入滴液漏斗中,缓慢滴加,约3h加完,保持瓶内温度在(80±1)℃;滴完后升温至90℃,保温1h,降温至65℃,从滴液漏斗中加入10.5g叔丁基过氧化氢水溶液,65℃保温20min;然后从滴液漏斗中加入10.0g甲醛次硫酸氢钠水溶液,65℃保温30min;降温至30℃,加入适量AMP-95调节乳液pH值至7.0~7.5,过滤,得到固含量为45.2%的醇酸-丙烯酸杂化乳液。该醇酸-丙烯酸酯中醇酸树脂所占比例高,成本低;由于杂化体中各组分的协同性,成膜过程不需要成膜助剂或共溶剂,0℃仍能很快成膜,光泽度高,经济、环保。所述的润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷,可采用德国Tego公司的Wet KL245,Wet270等;
优选的,所述的分散剂为含颜料亲和性基团的有机共聚物水溶液,可采用德国Tego公司的Dispers 750W,Dispers 752W等。
优选的,所述的消泡剂为含气相二氧化硅的聚醚改性聚硅氧烷,可采用德国Tego公司的Foamex 800,Foamex 810,Foamex 825等。
优选的,所述的增稠剂为缔合型改性聚氨酯增稠剂,可采用美国ROHM&HAAS公司的ACRYSOL RM-5000、德国TEGO公司的ViscoPlus 3030等。
优选的,所述的颜料为钛白粉等白色颜料,可采用美国DuPont Ti-Puer R-706、R-902等,填料为1250目的滑石粉、透明粉中的一种或两种。
优选的,所述的蜡乳液为聚乙烯水性蜡液,提高涂膜硬度和耐磨性,可采用德国BYK公司的AQUACER515、513等。
优选的,所述的防沉剂为改性脲溶液,可采用德国BYK公司的BYK-420。
优选的,所述的杀菌剂为异噻唑啉酮,可采用美国ROHM&HAAS公司的Kathon LXE。
优选的,所述的pH调节剂是2-氨基-2-甲基-1-丙醇,可采用美国DOW公司的AMP-95。
本发明的有益技术效果是:
本发明提供的水性环境友好型改性醇酸木器漆,其特点除了秉承醇酸漆的特点(对基材渗透性强、易施工、涂层丰满、生物资源利用率高等)外,同时改进了水性漆的低温成膜(0℃仍能很快成膜,不需要成膜助剂或助溶剂)、耐黄变性、耐磨性及耐水性等特点,并获得了环保和经济性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明:
以下实施例1-3中用到的改性醇酸乳液采用下述方法制得:
(1)在配置有温度计、搅拌器、回流冷流器材四口烧瓶中,加入精制豆油320g,氢氧化锂0.09g,开搅拌和冷凝水,升温至240℃,加入90g季戊四醇,在220℃~240℃进行酯交换反应。至取样测定95%乙醇容忍度(25℃)为5:1作为醇解终点。然后加入苯二甲酸酐160g,二甲苯25g,在200℃保温1h,升温到215~220℃保温2h,测酸值、黏度。酸值≤12mgKOH/g、黏度7~8s(在25℃以格式管测定)后立即停止加热,开始降温,温度降至150℃,放出油水分离器中的水和回流二甲苯,减压蒸出醇酸树脂中的二甲苯。降温至60℃,抽出醇酸树脂,在氮气保护下加入42g正癸烷,搅拌稀释,过滤备用。
(2)将170.5g上述制备的醇酸树脂溶液、0.75g异辛酸钴(6%钴)、4.5g异辛酸锆(9%锆)、3.75g异辛酸稀土(8%稀土)、6g丙烯酸、46g甲基丙烯酸甲酯、46g苯乙烯、92g丙烯酸丁酯及6.7g过氧化二苯甲酰(BPO)加入调漆罐中,搅拌混合均匀。然后加入150g去离子水、3.4g壬基酚聚氧化乙烯基醚(OP-10)、6.8g十二烷基二苯醚二磺酸钠盐(DowFax 2A1,45%)及0.7g过硫酸铵,在室温下经乳化机高速乳化30min,乳化过程中,容器浸在冰水中,保持乳化液温度在30℃以下,得醇酸树脂预乳液,备用。
(3)将0.2g壬基酚聚氧化乙烯基醚(OP-10)、0.5g十二烷基二苯醚二磺酸钠盐(DowFax2A1,45%)、5.3g甲基丙烯酸甲酯、5.3g苯乙烯及10.6g丙烯酸丁酯加入到16g水中,经乳化机高速乳化20min,得到乙烯基单体预乳液,备用。
(4)在装有回流冷凝器、机械搅拌器、氮气通入管、滴液漏斗及温度计的四口瓶中,将1.2gNaHCO3、190g去离子水、0.8g壬基酚聚氧化乙烯基醚(OP-10)、1.2g十二烷基二苯醚二磺酸钠盐(DowFax 2A1,45%)混合均匀后加入四口瓶中。先向四口瓶中通入氮气5min,清除空气,然后在慢速搅拌下升温至70℃,从滴液漏斗加入步骤(3)制得的乙烯基单体预乳液。保温5min后,在滴液漏斗中加入11.2g过硫酸铵水溶液(用去离子水溶解制成2%含量水溶液),滴加到四口瓶中,乳液呈蓝光后,接着升温至80℃,将步骤(2)制得的醇酸树脂预乳液装入滴液漏斗中,缓慢滴加,约3h加完,保持瓶内温度在(80±1)℃。滴完后升温至90℃,保温1h。后降温至65℃,从滴液漏斗中加入10.5g叔丁基过氧化氢水溶液(用去离子水溶解制成10%含量水溶液),65℃保温20min;然后从滴液漏斗中加入10.0g甲醛合次硫酸氢钠水溶液(用去离子水溶解制成10%含量水溶液),65℃保温30min。再降温至30℃,加入适量AMP-95调节乳液pH值至7.0~7.5,过滤,得到醇酸-丙烯酸酯杂化乳液。所得杂化乳液固含量为45.2%,黏度为13.3秒(涂-4杯/25℃)。将杂化乳液涂布在玻璃板上,常温自干1h,即可得亮光、无乳光、无雾影的透明漆膜。在0℃不加成膜助剂仍可正常成膜。
实施例1
按下述重量百分比称取各组分:
上述分散剂采用德国Tego公司的Dispers 750W;消泡剂采用德国Tego公司的Foamex 810及Foamex 800;增稠剂采用美国ROHM&HAAS公司的ACRYSOL RM-5000;防沉剂采用德国BYK公司的BYK-420;润湿剂采用德国Tego公司的Wet270;pH调节剂是2-氨基-2-甲基-1-丙醇,采用美国DOW公司的AMP-95。
制备方法如下:
按照设定的重量百分比配备原料,将部分水(重量百分比为6%)、分散剂及消泡剂Foamex810投入多用分散机中高速搅拌,同时加入增稠剂,待完全分散后,加入滑石粉、透明粉及防沉剂,高速分散均匀(转速1500转/分)。转入砂磨机中研磨至细度小于30微米,然后加入改性醇酸乳液、润湿剂、消泡剂Foamex 800及剩余水(重量百分比为7.8%),慢速搅拌均匀(转速500转/分)。用AMP-95调节体系pH值至8,即得成品,过滤,包装。
经检测,本实施例中,所制得的水性环境友好型改性醇酸木器透明底漆主要性能指标如下:
实施例2
按下述重量百分比称取各组分:
上述润湿剂采用德国Tego公司的Wet270;消泡剂采用德国Tego公司的Foamex 825;增稠剂采用美国ROHM&HAAS公司的ACRYSOL RM-5000;蜡乳液采用德国BYK公司的AQUACER515;杀菌剂为异噻唑啉酮,采用美国ROHM&HAAS公司的Kathon LXE;pH调节剂是2-氨基-2-甲基-1-丙醇,采用美国DOW公司的AMP-95。
制备方法如下:
按照设定的质量百分比配备原料,将改性醇酸乳液、润湿剂、消泡剂、增稠剂、蜡乳液、杀菌剂及水投入多用分散机中,慢速搅拌均匀(转速500转/分),用AMP-95调节体系pH值至8,即得成品,过滤,包装。
经检测,本实施例中,所制得的水性环境友好型改性醇酸木器清漆主要性能指标如下:
实施例3
按下述重量百分比称取各组分:
上述分散剂采用德国Tego公司的Dispers 750W;消泡剂采用德国Tego公司的Foamex 810及Foamex 800;增稠剂采用美国ROHM&HAAS公司的ACRYSOL RM-5000;钛白粉采用美国DuPont Ti-Puer R-706;防沉剂采用德国BYK公司的BYK-420;润湿剂采用德国Tego公司的Wet270;蜡乳液采用德国BYK公司的AQUACER515;pH调节剂是2-氨基-2-甲基-1-丙醇,采用美国DOW公司的AMP-95。
制备方法如下:
按照设定的质量百分比配备原料,将部分水(重量百分比为5%)、分散剂、消泡剂Foamex810投入多用分散机中高速搅拌,同时加入增稠剂,待完全分散后,加入钛白粉及防沉剂,高速分散均匀(转速1500转/分)。转入砂磨机中研磨至细度小于20微米,然后加入改性醇酸乳液、润湿剂、消泡剂Foamex 800、蜡乳液及剩余水(重量百分比为3.9%),慢速搅拌均匀(转速500转/分)。用AMP-95调节体系pH值至8,即得成品,过滤,包装。
经检测,本实施例中,所制得的水性环境友好型改性醇酸白色木器面漆主要性能指标如下: