CN107573840A - 一种木器专用高固低voc聚氨酯清漆及其制备与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高固低VOC聚氨酯清漆，由A组分、B组分和C组分组成以重量比100：(45～55)：(40～50)混合而成；所述A组分包含醇酸树脂、蓖麻油醇酸树脂、防沉剂、消泡剂、分散剂、流平剂、消光粉、醋酸丁酯以及丙二醇甲醚醋酸酯；所述B组分包含多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯以及醋酸丁酯；所述C组分包含醋酸丁酯、碳酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯以及二甲苯。本发明提供的高低VOC聚氨酯清漆无需调整喷涂线，也不用改变原有的施工习惯而且还有改善喷涂效率，而且实现了70％的涂布量等于普通涂料100％涂布量的涂层厚度，其VOC排放量满足国家420g/L的VOC排放标准。

Description

一种木器专用高固低VOC聚氨酯清漆及其制备与应用

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种木器专用高固低VOC聚氨酯清漆制备方法。

背景技术

近年来随着人们生活水平的不断提高，除了对家具涂装的外观鉴赏要求也随之提高，现在人们对于环保的意识也越来越重视。国家对于家具厂的VOC排放和固废排放量越来越严格；对于企业征收的VOC税也在一点点的提高。

目前，具有高固、低VOC性能的聚氨酯清漆具有市场应用前景，亟待开发。

发明内容

本发明的目的是提供一种高固低VOC聚氨酯清漆，通过对配方的调整以及原材料的选用来解决施工过程中大量VOC的挥发问题。该高固低VOC聚氨酯清漆无需调整喷涂线，也不用改变原有的施工习惯而且还有改善喷涂效率，而且实现了70％的涂布量等于普通涂料100％涂布量的涂层厚度，其VOC排放量满足国家420g/L的VOC排放标准。

具体而言，本发明提供的高固低VOC聚氨酯清漆，由A组分、B组分和C组分组成以重量比100：(45～55)：(40～50)混合而成；其中：

所述A组分包含以下重量份的成分：

所述B组分包含以下重量份的成分：

多异氰酸酯 50～70份；

甲苯二异氰酸酯 20～30份；

醋酸丁酯 10～25份；

所述C组分包含以下重量份的成分：

优选地，所述A组分包含以下重量份的成分：

优选地，所述B组分包含以下重量份的成分：

多异氰酸酯 52～58份；

甲苯二异氰酸酯 25～29份；

醋酸丁酯 16～20份。

优选地，所述C组分包含以下重量份的成分：

本发明通过对A、B、C组分各自的组成以及各原料的用量进行优化，所得到的产品固含量高，70％的涂布量等于普通涂料100％涂布量的涂层厚度提高了工作效率；且能够有效的降低30％以上VOC的排放量，从而满足国家对VOC的排放标准。

本发明采用的消光粉为有机消光粉；其粒径小，粒径分布均匀，无表面处理，孔隙率大，折光系数和树脂相近，消光效率高，涂膜透明性好，易于分散，悬浮性良好，粘度增加非常小，手感细腻，适用于制备可重涂的高透明哑光清。

在对消光粉进行选择的基础上，本发明对分散剂和防沉剂进行优选，以确保所得清漆的均一稳定以及涂覆后的综合效果。具体而言，本发明优选分散剂为改性聚氨酯类，可以使消光粉均匀的分散在涂料体系中，实现消光粉粒子的稳定分散，分布均匀使其处于稳定状态，从而防止消光粉沉降、团聚等不良现象的产生，更加有利于光泽的稳定性和涂膜的透明性。同时，本发明优选防沉剂为聚酰胺蜡防沉剂，它可在涂料中形成一种疏松的三维网状结构，有一定的触变性，可有效的对消光粉起到防沉降的作用，同时在涂膜干燥过程中可使消光粉有个很好的排列效果，提高重涂透明性。

本发明进一步对A组分中的其它组分进行优化。具体而言：

所述的醇酸树脂可选用植物油脂肪酸改性醇酸树脂。

所述的蓖麻油醇酸树脂可选用蓖麻油改性醇酸树脂。

所述的消泡剂可选用醚改性有机硅类消泡剂和/或非有机硅类消泡剂。

所述流平剂可选用氟碳改性聚丙烯酸酯流平剂、聚醚改性硅油流平剂或丙烯酸酯类共聚物流平剂中的一种或几种。

所述A组分可以采用以下方法制备而成：将醇酸树脂、蓖麻油醇酸树脂、部分醋酸丁酯、防沉剂混合，充分搅拌后缓慢加入消泡剂、流平剂和分散剂，充分搅拌后缓慢加入消光粉，充分搅拌后加入剩余的醋酸丁酯以及丙二醇甲醚醋酸酯，分散均匀，即得。

其中，所述部分醋酸丁酯优选为占所述醋酸丁酯总用量的40～50％。

作为进一步优选的方案，A组分的制备方法为：将醇酸树脂、蓖麻油醇酸树脂、占醋酸丁酯总用量40～50％的醋酸丁酯、防沉剂混合，以600～800r/min的速度搅拌10～15min；再缓慢加入消泡剂、流平剂和分散剂，以600～800r/min的速度搅拌5～10min；再缓慢加入消光粉，以600～800r/min的速度搅拌15～20min；再加入剩余的醋酸丁酯以及丙二醇甲醚醋酸酯，分散均匀，即得。

本发明通过对各组分加入顺序进行设计优化，可以确保制备得到的A组分均一、稳定，从而确保最终清漆产品具有良好的喷涂效果。通过对搅拌速度的优化，可以使分散均一稳定性进一步提高。

所述B组分在制备时，将各原料混合，分散均匀即可。

所述C组分在制备时，将各原料混合，分散均匀即可。

所述分散是针对不同粘度浆状的原料进行粉碎、分散、混合的操作，通过设备的高速运转，对物料进行高速的强烈的剪切、撞击、粉碎、分散，达到迅速混合、溶解、分散、细化的功能。

所述A、B、C组分应各自单独包装，应用时按比例调配均匀，即可得到高固低VOC聚氨酯清漆。

本发明提供的聚氨酯清漆可应用于木器加工，在实际应用时，将所述聚氨酯清漆喷涂于木器表面即可。

本发明提供的高固低VOC聚氨酯清漆制备方法具有以下优点：

(1)本发明提供的高固低VOC聚氨酯清漆能够有效的降低30％VOC的排放量，从而满足国家对VOC的排放标准；本发明70％的涂布量等于普通涂料100％涂布量的涂层厚度提高了工作效率；

(2)本发明提供的高固低VOC聚氨酯清漆通过对助剂和主体树脂相容性的选择，消除助剂对主剂外观的影响，大大提高了开桶的外观通透性，继而对涂膜的重涂透明性起到提高的作用；

(3)本发明提供的高固低VOC聚氨酯清漆通过对分散剂和防沉剂的选择可使消光粉均匀的分散在涂料体系中，实现消光粉粒子的稳定分散，分布均匀使其处于稳定状态，从而防止消光粉沉降、团聚等不良现象的产生，更加有利于光泽的稳定性和涂膜的透明性。

具体实施方式

以下实施案例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中，如未特别指明，所用手段均为本领域常规手段。

以下各实施例中：

植物油脂肪酸改性醇酸树脂为长兴的3106-B-70；

蓖麻油改性醇酸树脂为展辰新材料集团的1670D蓖麻油树脂或长兴公司生产的3401-x-70蓖麻油改性树脂；

防沉剂为气相二氧化硅或聚酰胺蜡、德国德固萨公司生产的A-200或德谦化学公司生产的P820；消泡剂为德国BYK公司生产的聚醚改性有机硅类消泡剂BYK8801或广州华夏化工集团非有机硅类的消泡剂HX-2300；

分散剂为德国巴斯夫公司生产的改性聚氨酯分散剂EFKA4010或德国BYK公司生产的BYK111；

流平剂为德国BYK公司生产的聚醚改性有机硅类流平剂BYK333或德国BYK公司生产的丙烯酸酯类共聚物流平剂BYK358N；

消光粉为德国德固萨公司生产的有机消光粉OK607或美国雅宝公司生产的有机消光粉M4；

多异氰酸酯为日本三井的D262；

甲苯二异氰酸酯为德国拜耳的L-75或万华化学的6875。

实施例1

本实施例提供了一种高固低VOC聚氨酯清漆(清面漆)，由A、B、C三部分组成；其中：

A组分为：

将69kg醇酸树脂(长兴公司生产的植物油改性树脂，3106-B-70)和15kg的蓖麻油醇酸树脂(展辰集团公司生产的1670D蓖麻油树脂)、3kg的醋酸丁酯及1kg的防沉剂(德谦化学的P820)搅拌10min；

缓慢加入消泡剂0.2kg(广州华夏化工公司生产的HX-2300)、流平剂0.3kg(德国BYK公司生产的BYK333)、分散剂0.5kg(德国巴斯夫生产的EFKA4010)分散5min；

缓慢加入消光粉5kg(美国雅宝公司生产的M4)分散20min；细度≤20μm；

再加入4kg醋酸丁酯、2kg丙二醇甲醚醋酸酯分散均匀，即得A组分。

B组分为：

取55kg三聚体(日本三井生产的D262)、27kg加成物(德国拜耳公司生产的L-75)和18kg醋酸丁酯，分散均匀，即得B组分。

C组分为：

取35kg醋酸丁酯、25kg的二甲苯、25kg丙二醇甲醚醋酸酯和15kg的碳酸二甲酯，分散均匀，即得C组分。

上述A、B、C组分各自单独包装，在使用时，以质量比1：0.5：0.4配合使用。

实施例2

本实施例提供了一种高固低VOC聚氨酯清漆(清面漆)，由A、B、C三部分组成；其中：

A组分为：

将65kg醇酸树脂(长兴公司生产的植物油改性树脂，3106-B-70)和15kg的蓖麻油醇酸树脂(展辰集团生产的1670D)、3kg的醋酸丁酯及1kg的防沉剂(德谦化学的P820)搅拌10min；

缓慢加入消泡剂0.2kg(德国BYK公司生产的BYK8801)、流平剂0.3kg(德国BYK公司生产的BYK333)、分散剂0.5kg(德国BYK公司生产的BYK111)分散5min；

缓慢加入消光粉9kg(德国德固萨的OK607)分散20min；细度≤20μm；

加入4kg醋酸丁酯、2kg丙二醇甲醚醋酸酯分散均匀，即得A组分。

B组分为：

取55kg三聚体(日本三井生产的D262)、27kg加成物(德国拜耳公司生产的L-75)和18kg醋酸丁酯，分散均匀，即得B组分。

C组分为：

取35kg醋酸丁酯、25kg的二甲苯、25kg丙二醇甲醚醋酸酯和15kg的碳酸二甲酯，分散均匀，即得C组分。

上述A、B、C组分各自单独包装，在使用时，以质量比1：0.5：0.4配合使用。

实施例3

本实施例提供了一种高固低VOC聚氨酯清漆(清面漆)，由A、B、C三部分组成；其中：

A组分为：

将65kg醇酸树脂(长兴公司生产的植物油改性树脂，3106-B-70)和15kg的蓖麻油醇酸树脂(长兴公司生产的3401-x-7)、3kg的醋酸丁酯及1kg的防沉剂(德谦化学的P820)搅拌10min；

缓慢加入消泡剂0.2kg(广州华夏化工公司生产的HX-2300)、流平剂0.3kg(德国BYK公司生产的BYK358N)、分散剂0.5kg(德国巴斯夫的EFKA4010)分散5min；

缓慢加入消光粉9kg(美国雅宝公司生产的M4)分散20min；细度≤20μm；

加入4kg醋酸丁酯、2kg丙二醇甲醚醋酸酯，分散均匀，即得A组分。

B组分为：

取55kg三聚体(日本三井生产的D262)、27kg加成物(德国拜耳公司生产的L-75)和18kg醋酸丁酯，分散均匀，即得B组分。

C组分为

取35kg醋酸丁酯、25kg的二甲苯、25kg丙二醇甲醚醋酸酯、15kg的碳酸二甲酯，分散均匀，即得C组分。

上述A、B、C组分各自单独包装，在使用时，以质量比1：0.5：0.5配合使用。

实施例1-3制得高固低VOC聚氨酯清漆性能参数及检测结果如表1所示。

表1：高固低VOC聚氨酯清漆性能参数及检测结果

对实施例1-3制得的B组分(三个实施例的B组分组成相同)进行固含量、NCO和游离TDI的检测，检测方法如下所示。检测结果如表2所示。

固含量：参照《涂料固体含量测定作业指导书》测其固含量。

NCO：参照《固化剂NCO值测定操作指导书》用其中的(二正丁胺法)测其NCO值。

游离TDI：参照《游离TDI测定作业指导书》。

表2：B组分检测结果

固化剂	固含	NCO	TDI
				B组分	48％	7.9	≦0.5

实验例

将实施案例1～3所制作的高固低VOC聚氨酯清漆(清面漆)与市售的任意一款相同层次的PU清面漆进行对比喷涂；其工艺如下

步骤1、素材处理：素材为80*80的正方形樱桃实木板(4块)，先用320#砂纸打磨去毛刺吹灰；

步骤2、做PE清底漆：将PE清底漆(展辰集团)进行调油喷涂，喷涂2个十字，隔夜进行打磨；

步骤3、砂光：用400#砂磨平整、光滑、无亮点；

步骤4、将实施案例1～3中的油漆和市售任意一款同等层次PU清面漆进行调油喷板，要求施工粘度17s，喷涂2个十字，干燥24h。

喷涂后对比结果如表3所示。

表3：实施例1-3与市售PU哑光清的检测结果

由实施例1～3和市售PU哑光清的对比可知，本发明的高固低VOC聚氨酯清漆(清面漆)除了降低稀料的加入减少了VOV的排放，而且在配方设计过程中对于助剂，消光粉、TDI三聚体的选择，使得高固低VOC聚氨酯清漆(清面漆)在透明性和重涂透明性得到了很大的提高，而且还通过减少稀料的过多加入从而提升了油漆的丰满度，从而使漆膜观看起来更有肉感；也使油漆在施工过程达到俩次喷涂等于普通油漆三次喷涂所产生的膜厚，从而提高了施工效率，减低了施工成本。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，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)

1.一种高固低VOC聚氨酯清漆，其特征在于，由A组分、B组分和C组分组成以重量比100：(45～55)：(40～50)混合而成；其中：

所述A组分包含以下重量份的成分：

所述B组分包含以下重量份的成分：

2.根据权利要求1所述的聚氨酯清漆，其特征在于，所述A组分包含以下重量份的成分：

3.根据权利要求1所述的聚氨酯清漆，其特征在于，所述B组分包含以下重量份的成分：

多异氰酸酯 52～58份；

甲苯二异氰酸酯 25～29份；

醋酸丁酯 16～20份。

4.根据权利要求1所述的聚氨酯清漆，其特征在于，所述C组分包含以下重量份的成分：

5.根据权利要求1～4任意一项所述的聚氨酯清漆，其特征在于，组分A中：所述消光粉为有机消光粉；所述分散剂为改性聚氨酯类分散剂；所述防沉剂为聚酰胺蜡或气相二氧化硅防沉剂。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的聚氨酯清漆，其特征在于，组分A中：所述醇酸树脂为植物油脂肪酸改性醇酸树脂；

和/或，所述的蓖麻油醇酸树脂为蓖麻油改性醇酸树脂；

和/或，所述的消泡剂为醚改性有机硅类消泡剂和/或非有机硅类消泡剂；

和/或，所述流平剂为氟碳改性聚丙烯酸酯流平剂、聚醚改性硅油流平剂或丙烯酸酯类共聚物流平剂中的一种或几种。

7.根据权利要求1、2、5或6所述的聚氨酯清漆，其特征在于，A组分的制备方法为：将醇酸树脂、蓖麻油醇酸树脂、部分醋酸丁酯、防沉剂混合，充分搅拌后缓慢加入消泡剂、流平剂和分散剂，充分搅拌后缓慢加入消光粉，充分搅拌后加入剩余的醋酸丁酯以及丙二醇甲醚醋酸酯，分散均匀，即得；

优选地，所述部分醋酸丁酯是指占所述醋酸丁酯总用量的40～50％。

8.根据权利要求7所述的聚氨酯清漆，其特征在于，A组分的制备方法为：将醇酸树脂、蓖麻油醇酸树脂、占醋酸丁酯总用量40～50％的醋酸丁酯、防沉剂混合，以600～800r/min的速度搅拌10～15min；再缓慢加入消泡剂、流平剂和分散剂，以600～800r/min的速度搅拌5～10min；再缓慢加入消光粉，以600～800r/min的速度搅拌15～20min；再加入剩余的醋酸丁酯以及丙二醇甲醚醋酸酯，分散均匀，即得。

9.根据权利要求1所述的聚氨酯清漆，其特征在于，由A组分、B组分和C组分组成以重量比100：50：(40～50)混合而成；其中：

所述A组分包含以下重量份的成分：

所述B组分包含以下重量份的成分：

多异氰酸酯 55份；

甲苯二异氰酸酯 27份；

醋酸丁酯 18份；

所述C组分包含以下重量份的成分：

10.权利要求1～9任意一项所述聚氨酯清漆在木器加工中的应用，其特征在于，将所述聚氨酯清漆喷涂于木器表面。