CN106221541A - 一种水性双组分木器涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性双组分木器涂料及其制备方法，所述水性双组分木器涂料由包括主剂A和固化剂B的原料制备而成。其中，主剂A包括份高羟值丙烯酸乳液、低羟值丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体、成膜助剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、蜡、消光粉、增稠剂、防腐剂和去离子水，固化剂B包括水性异氰酸酯和溶剂。本发明所述双组分木器涂料以羟基丙烯酸和水性聚氨酯分散体为主要成膜物，水性异氰酸酯为交联剂，添加消光粉和蜡助剂，常温下发生固化反应，具有硬度高、耐化学品优良、抗划伤性好、透明度佳等优点，并且生产工艺简单、经济合理，可广泛应用于木质家具、门窗等制品。

Description

一种水性双组分木器涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性木器涂料技术领域，具体涉及一种水性双组分木器涂料及其制备方法。

背景技术

随着国家环保法规对挥发性有机化合物(VOC)的限制，人们的环保和健康意识增强，溶剂型涂料受到越来越多的限制，水性木器涂料具有VOC含量低、无毒无害、不燃不爆、无火灾隐患等优点而快速发展。单组分水性木器涂料具有市场接受度高和价格低廉的优点，在成膜过程中没有化学交联导致涂膜的硬度低，耐化学品性能一般，抗划伤差，抗粘性差等，很难满足一些要求较高的家具涂装。因此，为了满足性能上的要求，双组分水性木器涂料就成为必然的选择。双组分水性木器涂料具有高性能和多功能，比如耐水性、耐化学性、抗划伤、漆膜硬度、丰满度等性能表现突出，并且满足环保的要求。

一般来说，提高水性木器涂料硬度、耐化学品性、抗划伤、丰满度的方法包括提高乳液的玻璃化温度、添加玻璃粉、添加填料等。但是提高乳液的玻璃化温度需要添加大量成膜助剂，这样会使VOC的含量增高；添加玻璃粉与水性涂料体系相容性差；添加填料会影响到漆膜的透明度，同时对硬度和耐划伤并没有多少提高。

中国专利CN 104987818A公开了一种高硬度高耐磨性水性木器漆，该涂料具有硬度高，耐磨性好。然而，该木器涂料存在纳米氧化铝浆与体系相容性、没有哑光效果等的不足。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种水性双组分木器涂料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明首先提供了一种水性双组分木器涂料，具体地，所述水性双组分木器涂料由包括主剂A和固化剂B的原料制备而成；

其中，以重量份计，所述主剂A包括以下组分的原料制备而成：30-70份高羟值丙烯酸乳液、25-50份低羟值丙烯酸乳液、4-15份水性聚氨酯分散体、1-6份成膜助剂、0.01-2份润湿剂、0.01-2份流平剂、0.01-2份消泡剂、0.01-5份蜡、0-5份消光粉、0.01-2份增稠剂、0.01-1份防腐剂和加至总量为100份的去离子水。

以重量份计，所述固化剂B由包括以下组分的原料制备而成：60-80份水性异氰酸酯和20-40份溶剂。

使用时，将上述主剂A和固化剂B按照合适的比例搅拌活化，并在规定的时间内使用完毕即可。

优选地，本发明进一步筛选了二者的合适用量，即控制所述主剂A中的OH与所述固化剂B中的NCO的摩尔比为1:1.1～1.6，优选1:1.2-1.5为宜。

在上述用量范围内，能实现理想的使用效果。

优选地，本发明所述高羟丙烯酸乳液的羟值为90-170mgKOH/g，优选为95-140mgKOH/g。

优选地，所述高羟丙烯酸乳液在主剂A中的质量百分比用量为35-65％，更优选40-60％。

本发明所使用的高羟丙烯酸乳液为已知的市售产品，合适的选择如拜耳公司提供的XP2651、2470或湛新公司提供的乳液VSM6299。上述高羟丙烯酸乳液能够提供漆膜高光泽、高硬度、高丰满度、耐化学品优异的优点。

优选地，本发明所述低羟丙烯酸乳液的羟值为20-90mgKOH/g(含90mgKOH/g)，优选40-88mgKOH/g。

优选地，所述低羟丙烯酸乳液在主剂A中的质量百分比用量为25-50％，更优选25-40％。

本发明所使用的低羟丙烯酸乳液均为已知市售产品，合适的选择如斯塔尔公司提供的AC192或拜耳公司提供的Bayhydrol A 2846XP。上述低羟基丙烯酸乳液能够漆膜易消光、快干、价廉的优点。

优选地，本发明所述水性聚氨酯分散体为不含乳化剂的聚氨酯分散体，优选为单组分分散体，由分散在水中完全反应的聚氨酯粒子组成。

优选地，所述水性聚氨酯分散体在主剂A中的质量百分比用量为4-10％。

本发明所使用的水性聚氨酯分散体均为已知的市售产品，理想的选择如为拜耳公司提供的XP2593或斯塔尔公司提供的PD802。上述水性聚氨酯分散体的粒径较小，具有柔韧性好、抗粘连性好等优点。该不含乳化剂的聚氨酯分散体除具有上述优点外，还具有低温成膜性，柔韧性，耐冲击性、耐磨性等优点。

本发明所述的水性双组分木器涂料中，进一步含有成膜助剂、湿润剂、流平剂、消泡剂、蜡、增稠剂、防腐剂，以及可选加入的添加剂消光粉。

其中，所述成膜助剂为二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇丁醚和醇酯-12中的一种或多种。

本发明所述成膜助剂均为已知的市售产品，优选二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、乙二醇单丁醚，上述成膜助剂能够有效降低乳液的最低成膜温度，具有安全环保、添加量少、挥发快的优点。

优选地，所述成膜助剂在主剂A中的质量百分比用量为1-6％，更优选地，为1.5-5％，或1.5-4％。

其中，所述润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷或有机硅表面活性剂。

优选地，所述润湿剂(也可以成湿润分散剂)在主剂A中的质量百分比用量为0.01-2％，更优选地，为0.1-2％，或0.2-1.2％。

其中，所述流平剂为聚醚硅氧烷共聚物或丙烯酸类共聚物。本发明所述流平剂为已知的市售产品。

优选地，该流平剂在主剂A中的质量百分比用量为0.01-2％，更优选地，为0.1-2％，或0.1-0.8％。

其中，所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚聚合物乳液或矿物油，本发明所使用的消泡剂均为已知的市售，优选聚醚硅氧烷共聚聚合物乳液。

优选地，所述消泡剂在主剂A中的质量百分比用量为0.01-2％，更优选地，为0.1-2％，或为0.5-1.6％。

其中，所述蜡为氧化聚乙烯蜡、改性聚乙烯蜡或聚四氟乙烯蜡.本发明所使用的蜡为已知的市售产品。

优选地，该蜡在主剂A中的质量百分比用量为0.01-5％，更优选地，为0.1-2％或0.5-1.5％。

其中，所述消光粉为气相二氧化硅。

优选地，该消光粉在主剂A中的质量百分比用量为0-5％。

其中，所述增稠剂为缔合型聚氨酯流变助剂；本发明使用的增稠剂均为已知市售产品。

优选地，所述增稠剂在主剂A中的质量百分比用量为0.01-2％，更优选地，为0.1-1.5％或0.5-1.8％。

其中，所述防腐剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮中的一种或两种；本发明所使用的防腐剂均为已知的市售产品。

优选地，该防腐剂在主剂A中的质量百分比用量0.01-1％，更优选地，0.02-0.5％，或0.2-0.6％。

本发明所述的水性双组分涂料木器漆，其中所述固化剂B中的水性异氰酸酯为已知的市售产品，例如可以为拜耳公司提供的2655或305。上述水性异氰酸酯能够与水性丙烯酸乳液反应，具有施工方便、耐黄变性能优的优点。

优选地，其在固化剂B中的质量百分比用量为60-80％，更优选地，为65-80％。

其中，所述固化剂B中的溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇二醋酸酯和碳酸二甲酯中的一种或多种(均为已知市售产品)，优选为丙二醇甲醚醋酸酯和丙二醇二醋酸酯。上述溶液具有溶解能力强的优点，可作为理想的固化剂B的溶剂。

作为本发明的理想配方，优选所述水性双组分木器涂料由主剂A和固化剂B的原料制备而成；

其中，所述主剂A由以下质量百分比的原料制备而成：30-70％高羟值丙烯酸乳液、25-50％低羟值丙烯酸乳液、5-15％水性聚氨酯分散体、1-6％成膜助剂、0.01-2％润湿剂、0.01-2％流平剂、0.01-2％消泡剂、0.01-5％蜡、0-5％消光粉、0.01-2％增稠剂、0.01-1％防腐剂，余量为去离子水；

所述固化剂B由以下质量百分比的原料制备而成：60-80％的水性异氰酸酯和余量的丙二醇甲醚醋酸酯。

优选地，上述方案中，所述主剂A中的OH与所述固化剂B中的NCO的摩尔比为1:1.1～1.6，优选1:1.2～1.5。

本发明以羟基丙烯酸和水性聚氨酯分散体为主要成膜物，水性异氰酸酯为交联剂，添加消光粉和蜡助剂，常温下发生固化反应，得到硬度高、耐化学品优良、抗划伤性好、透明度佳等性能优良的哑光漆漆膜。

本发明所述的水性双组分木器涂料，本领域技术人员可以选择合适的方法实现其制备。但为了得到更高质量的水性双组分木器涂料，本发明同时提供了一种水性双组分木器涂料的制备方法，所述方法包括以步骤：

(1)制备主剂A：将所述高羟丙烯酸乳液、所述低羟丙烯酸乳液以及所述水性聚氨酯分散体投入到高速搅拌机中，在搅拌状态下依次加入成膜助剂、润湿剂和消泡剂，分散10-15分钟；然后在搅拌状态下加入蜡或蜡与消光粉的混合物，搅拌分散至细度≤35μm；然后在搅拌状态下依次加入流平剂、增稠剂、去离子水、防腐剂充分搅拌至粘度稳定；过滤，即得主剂A；

(2)制备固化剂B：将所述水性异氰酸酯与所述溶剂混合均匀，即得固化剂B；

(3)将所述主剂A和所述固化剂B按比例混合，即得。

优选地，步骤(1)具体为：将所述高羟丙烯酸乳液、所述低羟丙烯酸乳液以及所述水性聚氨酯分散体投入到高速搅拌机中，在400-600r/min(优选为500r/min)搅拌状态下依次加入成膜助剂、润湿剂和消泡剂，分散10-15分钟；然后在搅拌状态下加入蜡或蜡与消光粉的混合物，加完后以1200r/min的搅拌速度分散20-40分钟至细度≤35μm；然后在800r/min搅拌状态下依次加入流平剂、增稠剂、去离子水、防腐剂充分搅拌至粘度稳定；过滤，即得主剂A。

本发明所述水性双组分木器涂料具有硬度高、快干、抗刮伤、耐水性好、透明性好、耐醇性优异以及抗粘连等特点，并且生产工艺简单、经济合理，漆膜性能基本达到溶剂型聚氨酯木器漆的性能要求，可广泛应用于木质家具、门窗等制品。

本发明主要利用配方中高羟值丙烯酸乳液的高硬度、高丰满度，低羟基丙烯酸乳液的易消光、快干、价廉，水性聚氨酯分散体的粒径较小、柔韧性好、抗粘连性好等优点，通过复配使得不同乳液相互反应改性，形成的涂膜致密度更高，使得开发的水性木器漆硬度高，耐化学品性优异，手感好，透明性好。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

以下各实施例中所用原料均可市购获得。

实施例1

本实施例提供了一种水性双组分木器涂料，该水性双组分木器涂料由包括主剂A和固化剂B的原料制备而成；

其中，所述主剂A由以下质量百分比的原料制备而成：

所述固化剂B由以下质量百分比的原料制备而成：

所述主剂A中的OH与所述固化剂B中的NCO的摩尔比为1：1.4。

实施例2

本实施例提供了一种水性双组分木器涂料，该水性双组分木器涂料由包括主剂A和固化剂B的原料制备而成；

其中，所述主剂A由以下质量百分比的原料制备而成：

所述固化剂B由以下质量百分比的原料制备而成：

所述主剂A中的OH与所述固化剂B中的NCO的摩尔比为1：1.2。

实施例3

本实施例提供了一种水性双组分木器涂料，该水性双组分木器涂料由包括主剂A和固化剂B的原料制备而成；

其中，所述主剂A由以下质量百分比的原料制备而成：

所述固化剂B由以下质量百分比的原料制备而成：

所述主剂A中的OH与所述固化剂B中的NCO的摩尔比为1：1.5。

实施例4

本实施例提供了一种水性双组分木器涂料，该水性双组分木器涂料由包括主剂A和固化剂B的原料制备而成；

其中，所述主剂A由以下质量百分比的原料制备而成：

所述固化剂B由以下质量百分比的原料制备而成：

所述主剂A中的OH与所述固化剂B中的NCO的摩尔比为1：1.3。

实施例5

本实施例提供了一种水性双组分木器涂料，该水性双组分木器涂料由包括主剂A和固化剂B的原料制备而成；

其中，所述主剂A由以下质量百分比的原料制备而成：

所述固化剂B由以下质量百分比的原料制备而成：

所述主剂A中的OH与所述固化剂B中的NCO的摩尔比为1:1.4。

实施例6

本实施例提供如实施例1所述配方的水性双组分木器涂料的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)制备主剂A：将所述高羟丙烯酸乳液、所述低羟丙烯酸乳液以及所述水性聚氨酯分散体投入到高速搅拌机中，在500r/min搅拌状态下依次加入成膜助剂、润湿剂和消泡剂，分散13分钟；然后在搅拌状态下加入蜡和消光粉，加完后以1200r/min的搅拌速度分散30分钟至细度≤35μm；然后在800r/min搅拌状态下依次加入流平剂、增稠剂、去离子水、防腐剂充分搅拌20分钟至粘度稳定；过滤，即得主剂A；

(2)制备固化剂B：将所述水性异氰酸酯与所述溶剂混合均匀，即得固化剂B；

(3)将所述主剂A和所述固化剂B按比例混合，即得。

实验例1

本实验例对比了本发明所述水性双组分木器涂料与已知常规水性双组分木器涂料的效果。

试验对象：

实验组1-5：本发明实施例1-5所述的水性双组分木器涂料；

对照组1：国内某品牌水性双组分聚氨酯木器清漆涂料；

测试标准：

漆膜性能测试按照国家标准方法GB/T23999-2009的测试方法进行。

试验方法：

将实验组1-5与对照组1-进行相同条件下的喷板测试。测试并对比性能，结果见表1：

表1测试结果

上述试验结果表明，本发明制备的水性双组分木器涂料，较常规的已知木器涂料在综合性能上有显著的提升，不近具有优异的施工性能、固化速度快、厚涂不起泡等优点，还具有硬度高、抗划伤、耐化学品性能优异、透明性佳、丰满度好等优点，可满足高端水性木器涂料市场要求，具有广阔的应用前景。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种水性双组分木器涂料，其特征在于，所述水性双组分木器涂料由包括主剂A和固化剂B的原料制备而成；

其中，以重量份计，所述主剂A包括以下组分的原料制备而成：30-70份高羟值丙烯酸乳液、25-50份低羟值丙烯酸乳液、4-15份水性聚氨酯分散体、1-6份成膜助剂、0.01-2份润湿剂、0.01-2份流平剂、0.01-2份消泡剂、0.01-5份蜡、0-5份消光粉、0.01-2份增稠剂、0.01-1份防腐剂和加至总量为100份的去离子水；

以重量份计，所述固化剂B由包括以下组分的原料制备而成：60-80份水性异氰酸酯和20-40份溶剂。

2.根据权利要求1所述的水性双组分木器涂料，其特征在于，所述主剂A中的OH与所述固化剂B中的NCO的摩尔比为1:1.1～1.6，优选1:1.2-1.5。

3.根据权利要求1或2所述的水性双组分木器涂料，其特征在于，所述高羟丙烯酸乳液的羟值为90-140mgKOH/g，优选95-140mgKOH/g；和/或，所述低羟丙烯酸乳液的羟值为40-90mgKOH/g，优选40-88mgKOH/g。

4.根据权利要求1或3所述的水性双组分木器涂料，其特征在于，所述高羟丙烯酸乳液在主剂A中的质量百分比用量为40-60％；和/或，所述低羟丙烯酸乳液在主剂A中的质量百分比用量为25-40％。

5.根据权利要求1-4任一项所述的水性双组分木器涂料，其特征在于，所述水性聚氨酯分散体为不含乳化剂的聚氨酯分散体；优选单组分分散体；更优选其在所述主剂A中的质量百分比用量为4～10％。

6.根据权利要求1-5任一项所述的水性双组分木器涂料，其特征在于，所述成膜助剂为二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇丁醚和醇酯-12中的一种或多种，优选地，所述成膜助剂在主剂A中的质量百分比用量为1.5-4％；

和/或，所述润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷或有机硅表面活性剂，优选地，所述润湿剂在主剂A中的质量百分比用量为0.2-1.2％；

和/或，所述流平剂为聚醚硅氧烷共聚物或丙烯酸类共聚物；优选地，所述流平剂在主剂A中的质量百分比用量为0.1-0.8％；

和/或，所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚聚合物乳液或矿物油，优选地，所述消泡剂在主剂A中的质量百分比用量为0.5-1.6％；

和/或，所述蜡为氧化聚乙烯蜡、改性聚乙烯蜡或聚四氟乙烯蜡，优选地，所述蜡在主剂A中的质量百分比用量为0.5-1.5％；

和/或，所述消光粉为气相二氧化硅；优选地，所述消光粉在主剂A中的质量百分比用量为0-5％；

和/或，所述增稠剂为疏水改性聚氨酯缔合型流变助剂；优选地，所述增稠剂在主剂A中的质量百分比用量为0.5-1.8％；

和/或，所述防腐剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮中的一种或两种；优选地，所述防腐剂在主剂A中的质量百分比用量为0.2-0.6％。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的水性双组分木器涂料，其特征在于，所述固化剂B中的溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇二醋酸酯和碳酸二甲酯中的一种或多种，优选为丙二醇甲醚醋酸酯和丙二醇二醋酸酯。

8.根据权利要求1-7任一项所述的水性双组分木器涂料，其特征在于，所述水性双组分木器涂料由主剂A和固化剂B的原料制备而成；

其中，所述主剂A由以下质量百分比的原料制备而成：30-70％高羟值丙烯酸乳液、25-50％低羟值丙烯酸乳液、5-15％水性聚氨酯分散体、1-6％成膜助剂、0.01-2％润湿剂、0.01-2％流平剂、0.01-2％消泡剂、0.01-5％蜡、0-5％消光粉、0.01-2％增稠剂、0.01-1％防腐剂，余量为去离子水；

所述固化剂B由以下质量百分比的原料制备而成：60-80％的水性异氰酸酯和余量的丙二醇甲醚醋酸酯。

9.权利要求1-8任一项所述水性双组分木器涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以步骤：

(1)制备主剂A：将所述高羟丙烯酸乳液、所述低羟丙烯酸乳液以及所述水性聚氨酯分散体投入到高速搅拌机中，在搅拌状态下依次加入成膜助剂、润湿剂和消泡剂，分散10-15分钟；然后在搅拌状态下加入蜡或蜡与消光粉的混合物，搅拌分散至细度≤35μm；然后在搅拌状态下依次加入流平剂、增稠剂、去离子水、防腐剂充分搅拌至粘度稳定；过滤，即得主剂A；

(2)制备固化剂B：将所述水性异氰酸酯与所述溶剂混合均匀，即得固化剂B；

(3)将所述主剂A和所述固化剂B按比例混合，即得。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：步骤(1)具体为：将所述高羟丙烯酸乳液、所述低羟丙烯酸乳液以及所述水性聚氨酯分散体投入到高速搅拌机中，在400-600r/min搅拌状态下依次加入成膜助剂、润湿分散剂和消泡剂，分散10-15分钟；然后在搅拌状态下加入蜡或蜡与消光粉的混合物，加完后以1200r/min的搅拌速度分散20-40分钟至细度≤35μm；然后在800r/min搅拌状态下依次加入流平剂、增稠剂、去离子水、防腐剂充分搅拌至粘度稳定；过滤，即得主剂A。