CN105295632B - 一种环保型家具涂料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型家具涂料，其组分包括水、氟硅改性丙烯酸酯乳液、纯丙乳液、成膜助剂、分散剂、增稠剂、防腐杀菌机、消泡剂、pH调节剂，其中富贵改性丙烯酸酯乳液为自制，采用无乳化剂的聚合方法。本发明中的涂料不仅在木质、铝合金等家具基材的表面附着力好，而且涂料无VOC的挥发，生产和使用过程绿色环保。同时，本发明中的氟硅改性丙烯酸酯乳液使用无皂乳液聚合法，不加入乳化剂，进一步提升乳液粒子的洁净度。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料，具体涉及一种水性的适用于家具上的环保涂料。
背景技术
在现代家居装修过程中，不可避免的会接触到大量的油漆，尤其是制造商为了使家具美观，在家具表面会涂装有大量的油漆。随着生活水平的逐渐提升，人们的环保意识和健康意识越来越强，对家具表面所使用的涂料提出了更多要求，除了品质稳定、涂层美观以外，还有如无异味、无有毒有害物质的挥发、绿色环保等要求。现有技术中的传统家具漆主要以应用为目的，其性能是衡量涂料质量好坏的最重要的指标，对于环境的影响几乎没有考虑。在传统家具涂料中大量使用了有机挥发物（Volatile Organic Compounds，VOC），对环境和使用者对造成了极大的伤害。研发环境友好型的涂料，减少涂料VOC对环境和使用者的影响已成为各大涂料生产、应用企业和科研院所的重要课题。水性涂料、高固份涂料等符合环保要求的涂料体系日益受到重视，近年来发展迅速，已逐步取代传统有机溶剂型的涂料，尤其以水性涂料的发展最为迅速。水性涂料是以水为溶剂或分散介质的涂料，又称为乳液型涂料。由于水代替了有机溶剂，水性涂料没有VOC的排放还能够防止火灾，改善涂料生产的环境和条件。
以丙烯酸树脂为成膜物的水性丙烯酸树脂涂料因具有优异的耐候性、耐油性和较高的硬度成为最常应用的水性涂料体系，然而普通的水性丙烯酸树脂存在粘度高、流平性差、高温流动性差、低温脆性高等缺点。
发明内容
本发明提供了一种水性的，以氟硅改性丙烯酸酯乳液为主要成膜物质的环保型家具涂料。本发明中的涂料不仅在木质、铝合金等家具基材的表面附着力好，而且涂料无VOC的挥发，生产和使用过程绿色环保。同时，本发明中的氟硅改性丙烯酸酯乳液使用无皂乳液聚合法，不加入乳化剂，进一步提升乳液粒子的洁净度。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
本发明中的环保型家具涂料各组分及质量百分比为：
氟硅改性丙烯酸酯乳液 45-65%
纯丙乳液 10-15%
成膜助剂 4-8%
分散剂 0.3-0.5%
增稠剂 0.3-0.5%
防腐杀菌剂 0.2-0.4%
消泡剂 0.3-0.5%
pH调节剂 0.6-0.8%
水 余量
目前，单一使用氟单体或硅单体来改性丙烯酸酯共聚物乳液的研究比较多，但是在性能方面各自存在缺点，仅用硅单体进行改性，共聚物乳液不易保存，仅供氟单体改性，则共聚物在低温条件下稳定性差。本发明中使用超细二氧化硅气凝胶和含氟化合物共同对丙烯酸酯进行改性，使氟硅改性丙烯酸酯乳液不仅具有改性前的优异的成膜性能，而且还具备良好的附着力和耐环境腐蚀性能。
二氧化硅的粉末与其他单体的相容性差，所以本发明中使用具有高比表面积的二氧化硅气凝胶微粉，将微粉在无水乙醇中超声分散，然后使用硅烷偶联剂对其表面进行改性，使之具有不饱和双键以便与丙烯酸酯单体共聚。
本发明中对合成的条件和原料配比做了优化，而且没有添加任何乳化剂，从而避免了乳化剂的加入对乳液整体性能的影响，进一步降低了对环境的污染，同时提升了乳液粒子的洁净度。
制备本发明中氟硅改性丙烯酸酯乳液具体步骤为：
（1）将质量比为65-88:1的无水乙醇和二氧化硅气凝胶微粉混合后超声分散2-3小时，其中二氧化硅气凝胶为亲水型，比表面积为650-800m2/g，二氧化硅气凝胶微粉粒度为20-50nm；将分散后的二氧化硅气凝胶和乙醇的混合液升温至65-85℃并佐以机械搅拌，加入硅烷偶联剂反应35-45分钟，其中硅烷偶联剂的加入量为二氧化硅气凝胶微粉质量的1.2-1.8倍。
硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、异丁基三乙氧基硅中的一种。
（2）将步骤一中的产物、全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸羟乙酯以质量比1:15.6:14.8:8.5:10:0.5加入反应釜内，然后加入上述混合物质量0.8%的引发剂，利用0.05%的氢氧化钠调节pH值为8.0，然后机械搅拌，待其反应2小时后，再加入上述混合物质量0.2%的引发剂，反应1小时后冷却反应物，即制得所需的氟硅改性丙烯酸酯乳液。该步骤中，所使用的引发剂为偶氮二异丁腈。
制备本发明中的环保型家具涂料中，所使用的成膜助剂为丙二醇、甲氧基丁醇、乙二醇单丁醚、丙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇单乙醚、三丙二醇丁醚中的一种。
制备本发明中的环保型家具涂料中，所使用的分散剂为十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯中的一种。
制备本发明中的环保型家具涂料中，所使用的增稠剂为羟乙基纤维素醚，防腐杀菌剂为纳米氧化锌，消泡剂为磷酸三丁酯，pH调节剂为二乙醇胺。
制备本发明中的环保型家具涂料中，还可添加质量百分比为3-10%的钛白粉作为白色色粉，使涂料呈高光白色，钛白粉选用金红石型为宜。
制备本发明中的环保型家具涂料的方法，其特征在于：将涂料的各组分按照质量百分比混合，以1500-2500r/min的分散速度将原料分散0.5-1小时。
本发明中的环保型家具涂料适用于涂装在木质和铝合金材质的表面。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明中的家具涂料绿色环保，无VOC的排放。
2、本发明中的家具涂料在木质、铝合金等家具基材的表面附着力好。
3、本发明中的家具涂料中使用的的氟硅改性丙烯酸酯乳液使用无皂乳液聚合法，不加入乳化剂，进一步降低了对环境污染的同时提升了乳液粒子的洁净度。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的内容进行进一步的描述。
1、氟硅改性丙烯酸酯乳液的制备
（1）将质量比为65:1的无水乙醇和亲水型二氧化硅气凝胶微粉混合后超声分散2小时，二氧化硅气凝胶比表面积为700m2/g，二氧化硅气凝胶微粉粒度为25nm。
将分散后的二氧化硅气凝胶和乙醇的混合液升温至70℃并佐以机械搅拌，加入KH570反应40分钟，其中KH570的加入量为二氧化硅气凝胶微粉质量的1.5倍。
（2）将（1）中的产物、全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸羟乙酯以质量比1:15.6:14.8:8.5:10:0.5加入反应釜内，然后加入上述混合物质量0.8%的偶氮二异丁腈，利用0.05%的氢氧化钠调节pH值为8.0，然后机械搅拌，待其反应2小时后，再加入上述混合物质量0.2%的偶氮二异丁腈，反应1小时后冷却反应物，即制得所需的氟硅改性丙烯酸酯乳液。
2、涂料的制备
本发明实施例中的涂料成分及质量百分数按照下表所示。
其中，增稠剂为羟乙基纤维素醚，防腐杀菌剂为纳米氧化锌，消泡剂为磷酸三丁酯，pH调节剂为二乙醇胺。
涂料制备方法：将各组分按照质量百分比混合，以2000r/min的分散速度将原料分散1小时，冷却后即得。
3、涂料性能测试
将实施例中的涂料分别涂装于木质试片与铝合金试片上，铝合金试片选用6063。涂料涂装后，静置48小时待涂料完全固化成膜后进行测试。对上述涂层进行附着力测试、中性盐雾测试，测试方法按照《GB/T 1720-1979漆膜附着力测定法》、《GB/T 10125-2012 人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》进行，测试结果如下。
注：附着力测试结果合格指7处划痕位置附着力皆为1级。
由实施例的结果可以看出，本发明中的涂料在木质试片和铝合金试片上的附着力好，而且耐盐雾能力强。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种环保型家具涂料，其特征在于所述环保型家具涂料各组分及质量百分比为：
氟硅改性丙烯酸酯乳液 45-65%
纯丙乳液 10-15%
成膜助剂 4-8%
分散剂 0.3-0.5%
增稠剂 0.3-0.5%
防腐杀菌剂 0.2-0.4%
消泡剂 0.3-0.5%
pH调节剂 0.6-0.8%
水 余量
制备所述氟硅改性丙烯酸酯乳液具体步骤为：
（1）将质量比为65-88:1的无水乙醇和二氧化硅气凝胶微粉混合后超声分散2-3小时，其中二氧化硅气凝胶为亲水型，比表面积为650-800m2/g，二氧化硅气凝胶微粉粒度为20-50nm；将分散后的二氧化硅气凝胶和乙醇的混合液升温至65-85°C并佐以机械搅拌，加入硅烷偶联剂反应35-45分钟，其中硅烷偶联剂的加入量为二氧化硅气凝胶微粉质量的1.2-1.8倍；
硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、异丁基三乙氧基硅中的一种；
（2）将步骤一中的产物、全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸羟乙酯以质量比1:15.6:14.8:8.5:10:0.5加入反应釜内，然后加入上述混合物质量0.8%的引发剂，利用0.05%的氢氧化钠调节pH值为8.0，然后机械搅拌，待其反应2小时后，再加入上述混合物质量0.2%的引发剂，反应1小时后冷却反应物，即制得所需的氟硅改性丙烯酸酯乳液。
2.如权利要求1所述环保型家具涂料，其特征在于：所述引发剂为偶氮二异丁腈。
3.如权利要求1所述环保型家具涂料，其特征在于：所述成膜助剂为丙二醇、甲氧基丁醇、乙二醇单丁醚、丙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇单乙醚、三丙二醇丁醚中的一种。
4.如权利要求1所述环保型家具涂料，其特征在于：所述分散剂为十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯中的一种。
5.如权利要求1所述环保型家具涂料，其特征在于：所述增稠剂为羟乙基纤维素醚，防腐杀菌剂为纳米氧化锌，消泡剂为磷酸三丁酯，pH调节剂为二乙醇胺。
6.如权利要求1所述环保型家具涂料，其特征在于：所述环保型家具涂料中还可添加质量百分比为3-10%的钛白粉。
7.一种制备如权利要求1-6任一所述环保型家具涂料的方法，其特征在于：将涂料的各组分按照质量百分比混合，以1500-2500r/min的分散速度将原料分散0.5-1小时。
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