CN105907206A - 一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：首先制备碳酸钙填料水性浆液，其分散性好，碳酸钙是真正意义上的纳米级，然后将纳米碳酸钙填料水性浆液与一定量的水性丙烯酸树脂、成膜助剂、增稠剂、流平剂、防沉剂、抗粘连助剂、水性消泡剂、偶联剂混合搅拌均匀，制得高硬度耐磨水性木器漆。该木器漆环保，耐高温，耐洗刷性能好，且附着力强，耐磨，且制备方法简单，成本低，对环境无害。

Description

一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法
技术领域：
本发明涉及水性木器漆领域，具体的涉及一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法。
背景技术：
传统的木器漆通常为溶剂型漆，从早期的酚醛漆、醇酸漆、硝基漆到目前用量最大的聚氨酯漆，都含有大量的挥发性有机溶剂，在涂料的生产和使用过程中释放出大量有害的有机化合物(Voc)。随着各国环保法规对VOC的限制及对环保的重视，溶剂型木器漆受到前所未有的挑战，水性木器漆应运而生，并成为众多科研单位及涂料生产企业迫逐的热点。
水性木器漆以水为溶剂，有别于传统的溶剂型木器漆，其不含有对环境有害的易挥发有机溶剂，污染小，耐高温，但是其耐洗刷性差，硬度低，不耐磨，附着性差。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，该制备方法简单易操作，制得的木器漆环保，耐高温，耐洗刷性能好，且附着力强，耐磨。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)纳米碳酸钙填料水性浆液的制备
a)将生石灰和80℃水混合，在1000rpm下搅拌2-4h，得到氢氧化钙悬浊液，并将其过200目标准筛，然后添加适量水，配成一定质量分数的氢氧化钙悬浊液，陈化12-24h，待用；
b)将步骤a)制得的氢氧化钙悬浊液，在1000-2000rpm下线切式分散10-30min，然后加入晶型剂和分散剂A，控制温度小于15℃，从底部通入二氧化碳和氮气的混合气体，对悬浊液进行碳化，碳化至悬浊液的pH至7，再将反应液过滤洗涤，得到碳酸钙，待用；
c)将步骤b)中制得的碳酸钙与水混合配制成一定浓度的浆液，然后加入分散剂B，500-1000W的功率下超声20-50min，然后在循环砂磨机中砂磨10-40min，得到纳米碳酸钙填料水性浆液；
(2)将水加入分散缸中，在500-1000r/min的搅拌状态下依次加入水性丙烯酸树脂、成膜助剂、增稠剂、流平剂、防沉剂、抗粘连助剂、水性消泡剂、偶联剂，加入完成后在1500-3000r/min的转速下搅拌混合30-60min，然后加入步骤(1)制得的纳米碳酸钙填料水性浆液，搅拌混合均匀，得到高硬度耐磨水性木器漆。
作为上述技术方案的优选，步骤a)中制得的氢氧化钙悬浊液的质量分数为5-15wt％。
作为上述技术方案的优选，步骤b)中，所述晶型剂为硫酸、硅酸钠、六偏磷酸钠中的一种，其添加量为碳酸钙理论产量的0.6-2.0wt％。
作为上述技术方案的优选，步骤b)中，所述分散剂A为聚乙二醇PEG-400、PEG-600、PEG-1000中的一种，其添加量为碳酸钙理论产量的1.0-5.0wt％。
作为上述技术方案的优选，步骤b)中，所述气体流量为40/120m3·h-1·m-3-60/120m3·h-1·m-3。
作为上述技术方案的优选，步骤b)中，所述二氧化氮和氮气以等体积混合。
作为上述技术方案的优选，步骤c)中，所述分散剂B为聚丙烯酸钠、聚羧酸钠、六偏磷酸钠或烯丙基磺酸钠中的一种或多种混合，其添加量为碳酸钙理论产量的1.8-3.4wt％。
作为上述技术方案的优选，步骤c)中，所述纳米碳酸钙填料水性浆液的固含量为10-40％，纳米碳酸钙的粒径为80-100nm。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述水性丙烯酸树脂、成膜助剂、增稠剂、流平剂、防沉剂、抗粘连助剂、水性消泡剂、偶联剂、纳米碳酸钙填料水性浆液的添加量以重量份数计，分别为：50-80份、2-5份、1-3份、1-2份、3-5份、0.1-0.5份、0.5-1份、1-2份、8-12份。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述偶联剂为甲基丙烯酰氧基硅烷。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在氢氧化钙悬浊液碳化制备碳酸钙的制备过程中除了添加晶型剂，还加入了一定量的分散剂，使得制得的碳酸钙为纳米级，且本发明避免了纳米碳酸钙干燥的环节，直接进行砂磨，并在砂磨的过程中加入分散剂，而且在砂磨之前进行适当的超声，制得的纳米碳酸钙填料水性浆液稳定性好，分散均匀，能长期保存而不发生聚沉；
本发明制得的水性木器漆加入了适量的纳米碳酸钙填料水性浆液，大大提高了木器漆的耐磨性能，附着力也得到改善，涂膜性能优异。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)纳米碳酸钙填料水性浆液的制备
a)将生石灰和80℃水混合，在1000rpm下搅拌2h，得到氢氧化钙悬浊液，并将其过200目标准筛，然后添加适量水，配成质量分数为5wt％的氢氧化钙悬浊液，陈化12h，待用；
b)将步骤a)制得的氢氧化钙悬浊液，在1000rpm下线切式分散10min，然后加入硫酸和PEG-400，控制温度小于15℃，从底部通入二氧化碳和氮气的混合气体，气体流量控制为40/120m3·h-1·m-3，对悬浊液进行碳化，碳化至悬浊液的pH至7，再将反应液过滤洗涤，得到碳酸钙，待用，其中，硫酸的添加量为碳酸钙理论产量的0.6wt％，PEG-400的添加量为碳酸钙理论产量的1.0wt％；
c)将步骤b)中制得的碳酸钙与水混合配制成一定浓度的浆液，然后加入聚丙烯酸钠，500W的功率下超声20min，然后在循环砂磨机中砂磨10min，得到纳米碳酸钙填料水性浆液，其固含量为10％，聚丙烯酸钠的添加量为碳酸钙理论产量的1.8wt％；
(2)将水加入分散缸中，以重量份计，在500r/min的搅拌状态下依次加入50份水性丙烯酸树脂、2份成膜助剂、1份增稠剂、1份流平剂、3份防沉剂、0.1份抗粘连助剂、0.5份水性消泡剂、1份偶联剂，加入完成后在1500r/min的转速下搅拌混合30min，然后加入8份步骤(1)制得的纳米碳酸钙填料水性浆液，搅拌混合均匀，得到高硬度耐磨水性木器漆。
实施例2
一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)纳米碳酸钙填料水性浆液的制备
a)将生石灰和80℃水混合，在1000rpm下搅拌4h，得到氢氧化钙悬浊液，并将其过200目标准筛，然后添加适量水，配成质量分数为5-15wt％的氢氧化钙悬浊液，陈化24h，待用；
b)将步骤a)制得的氢氧化钙悬浊液，在2000rpm下线切式分散30min，然后加入硅酸钠和PEG-600，控制温度小于15℃，从底部通入二氧化碳和氮气的混合气体，气体流量控制为60/120m3·h-1·m-3，对悬浊液进行碳化，碳化至悬浊液的pH至7，再将反应液过滤洗涤，得到碳酸钙，待用，其中，硅酸钠的添加量为碳酸钙理论产量的2.0wt％，PEG-600的添加量为碳酸钙理论产量的5.0wt％；
c)将步骤b)中制得的碳酸钙与水混合配制成一定浓度的浆液，然后加入聚羧酸钠，1000W的功率下超声50min，然后在循环砂磨机中砂磨40min，得到纳米碳酸钙填料水性浆液，其固含量为40％，聚羧酸钠的添加量为碳酸钙理论产量的3.4wt％；
(2)将水加入分散缸中，以重量份计，在1000r/min的搅拌状态下依次加入80份水性丙烯酸树脂、5份成膜助剂、3份增稠剂、2份流平剂、5份防沉剂、0.5份抗粘连助剂、1份水性消泡剂、2份偶联剂，加入完成后在3000r/min的转速下搅拌混合60min，然后加入12份步骤(1)制得的纳米碳酸钙填料水性浆液，搅拌混合均匀，得到高硬度耐磨水性木器漆。
实施例3
一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)纳米碳酸钙填料水性浆液的制备
a)将生石灰和80℃水混合，在1000rpm下搅拌2.5h，得到氢氧化钙悬浊液，并将其过200目标准筛，然后添加适量水，配成质量分数为7wt％的氢氧化钙悬浊液，陈化14h，待用；
b)将步骤a)制得的氢氧化钙悬浊液，在1200rpm下线切式分散15min，然后加入六偏磷酸钠和PEG-1000，控制温度小于15℃，从底部通入二氧化碳和氮气的混合气体，气体流量控制为50/120m3·h-1·m-3，对悬浊液进行碳化，碳化至悬浊液的pH至7，再将反应液过滤洗涤，得到碳酸钙，待用，其中，六偏磷酸钠的添加量为碳酸钙理论产量的1.0wt％，PEG-1000的添加量为碳酸钙理论产量的2.0wt％；
c)将步骤b)中制得的碳酸钙与水混合配制成一定浓度的浆液，然后加入六偏磷酸钠，600W的功率下超声30min，然后在循环砂磨机中砂磨20min，得到纳米碳酸钙填料水性浆液，其固含量为20％，六偏磷酸钠的添加量为碳酸钙理论产量的2.0wt％；
(2)将水加入分散缸中，以重量份计，在600r/min的搅拌状态下依次加入60份水性丙烯酸树脂、3份成膜助剂、1.5份增稠剂、1.2份流平剂、3.5份防沉剂、0.2份抗粘连助剂、0.6份水性消泡剂、1.2份偶联剂，加入完成后在2000r/min的转速下搅拌混合40min，然后加入9份步骤(1)制得的纳米碳酸钙填料水性浆液，搅拌混合均匀，得到高硬度耐磨水性木器漆。
实施例4
一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)纳米碳酸钙填料水性浆液的制备
a)将生石灰和80℃水混合，在1000rpm下搅拌3h，得到氢氧化钙悬浊液，并将其过200目标准筛，然后添加适量水，配成质量分数为9wt％的氢氧化钙悬浊液，陈化16h，待用；
b)将步骤a)制得的氢氧化钙悬浊液，在1400rpm下线切式分散20min，然后加入硅酸钠和PEG-400，控制温度小于15℃，从底部通入二氧化碳和氮气的混合气体，气体流量控制为40/120m3·h-1·m-3，对悬浊液进行碳化，碳化至悬浊液的pH至7，再将反应液过滤洗涤，得到碳酸钙，待用，其中，硅酸钠的添加量为碳酸钙理论产量的1.5wt％，PEG-400的添加量为碳酸钙理论产量的3.0wt％；
c)将步骤b)中制得的碳酸钙与水混合配制成一定浓度的浆液，然后加入烯丙基磺酸钠，700W的功率下超声40min，然后在循环砂磨机中砂磨30min，得到纳米碳酸钙填料水性浆液，其固含量为30％，烯丙基磺酸钠的添加量为碳酸钙理论产量的2.5wt％；
(2)将水加入分散缸中，以重量份计，在700r/min的搅拌状态下依次加入70份水性丙烯酸树脂、4份成膜助剂、2份增稠剂、1.4份流平剂、4份防沉剂、0.3份抗粘连助剂、0.7份水性消泡剂、1.4份偶联剂，加入完成后在2500r/min的转速下搅拌混合50min，然后加入10份步骤(1)制得的纳米碳酸钙填料水性浆液，搅拌混合均匀，得到高硬度耐磨水性木器漆。
实施例5
一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)纳米碳酸钙填料水性浆液的制备
a)将生石灰和80℃水混合，在1000rpm下搅拌3.5h，得到氢氧化钙悬浊液，并将其过200目标准筛，然后添加适量水，配成质量分数为11wt％的氢氧化钙悬浊液，陈化18h，待用；
b)将步骤a)制得的氢氧化钙悬浊液，在1600rpm下线切式分散25min，然后加入六偏磷酸钠和PEG-600，控制温度小于15℃，从底部通入二氧化碳和氮气的混合气体，气体流量控制为60/120m3·h-1·m-3，对悬浊液进行碳化，碳化至悬浊液的pH至7，再将反应液过滤洗涤，得到碳酸钙，待用，其中，六偏磷酸钠的添加量为碳酸钙理论产量的1.5wt％，PEG-600的添加量为碳酸钙理论产量的4.0wt％；
c)将步骤b)中制得的碳酸钙与水混合配制成一定浓度的浆液，然后加入六偏磷酸钠，800W的功率下超声45min，然后在循环砂磨机中砂磨35min，得到纳米碳酸钙填料水性浆液，其固含量为35％，六偏磷酸钠的添加量为碳酸钙理论产量的3.0wt％；
(2)将水加入分散缸中，以重量份计，在800r/min的搅拌状态下依次加入75份水性丙烯酸树脂、4.5份成膜助剂、2.5份增稠剂、1.6份流平剂、4.5份防沉剂、0.4份抗粘连助剂、0.8份水性消泡剂、1.8份偶联剂，加入完成后在2500r/min的转速下搅拌混合55min，然后加入11份步骤(1)制得的纳米碳酸钙填料水性浆液，搅拌混合均匀，得到高硬度耐磨水性木器漆。

Claims (10)

1.一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)纳米碳酸钙填料水性浆液的制备
a)将生石灰和80℃水混合，在1000rpm下搅拌2-4h，得到氢氧化钙悬浊液，并将其过200目标准筛，然后添加适量水，配成一定质量分数的氢氧化钙悬浊液，陈化12-24h，待用；
b)将步骤a)制得的氢氧化钙悬浊液，在1000-2000rpm下线切式分散10-30min，然后加入晶型剂和分散剂A，控制温度小于15℃，从底部通入二氧化碳和氮气的混合气体，对悬浊液进行碳化，碳化至悬浊液的pH至7，再将反应液过滤洗涤，得到碳酸钙，待用；
c)将步骤b)中制得的碳酸钙与水混合配制成一定浓度的浆液，然后加入分散剂B，500-1000W的功率下超声20-50min，然后在循环砂磨机中砂磨10-40min，得到纳米碳酸钙填料水性浆液；
(2)将水加入分散缸中，在500-1000r/min的搅拌状态下依次加入水性丙烯酸树脂、成膜助剂、增稠剂、流平剂、防沉剂、抗粘连助剂、水性消泡剂、偶联剂，加入完成后在1500-3000r/min的转速下搅拌混合30-60min，然后加入步骤(1)制得的纳米碳酸钙填料水性浆液，搅拌混合均匀，得到高硬度耐磨水性木器漆。
2.如权利要求1所述的一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，其特征在于，步骤a)中制得的氢氧化钙悬浊液的质量分数为5-15wt％。
3.如权利要求1所述的一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述晶型剂为硫酸、硅酸钠、六偏磷酸钠中的一种，其添加量为碳酸钙理论产量的0.6-2.0wt％。
4.如权利要求1所述的一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述分散剂A为聚乙二醇PEG-400、PEG-600、PEG-1000中的一种，其添加量为碳酸钙理论产量的1.0-5.0wt％。
5.如权利要求1所述的一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述气体流量为40/120m3·h-1·m-3-60/120m3·h-1·m-3。
6.如权利要求1所述的一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述二氧化氮和氮气以等体积混合。
7.如权利要求1所述的一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，其特征在于，步骤c)中，所述分散剂B为聚丙烯酸钠、聚羧酸钠、六偏磷酸钠或烯丙基磺酸钠中的一种或多种混合，其添加量为碳酸钙理论产量的1.8-3.4wt％。
8.如权利要求1所述的一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，其特征在于，步骤c)中，所述纳米碳酸钙填料水性浆液的固含量为10-40％，纳米碳酸钙的粒径为80-100nm。
9.如权利要求1所述的一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水性丙烯酸树脂、成膜助剂、增稠剂、流平剂、防沉剂、抗粘连助剂、水性消泡剂、偶联剂、纳米碳酸钙填料水性浆液的添加量以重量份数计，分别为：50-80份、2-5份、1-3份、1-2份、3-5份、0.1-0.5份、0.5-1份、1-2份、8-12份。
10.如权利要求1所述的一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述偶联剂为甲基丙烯酰氧基硅烷。
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