CN107815157A - 一种聚氨酯环保水性木器涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种聚氨酯环保水性木器涂料及其制备方法，涉及涂料技术领域。本发明聚氨酯环保水性木器涂料包括以下原料：改性水性聚氨酯、柠檬酸钠、二月桂酸二丁基锡、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯二醇、羟乙基纤维素、填料、消泡剂、流变助剂、增滑耐磨剂、去离子水。本发明聚氨酯环保水性木器涂料采用改性水性聚氨酯，配合其他原料的共同作用使得涂料耐水性好、耐溶剂性好、稳定性好，该涂料固体成分高，涂膜平整、丰满、光亮。该涂料可广泛适用于木器基材的涂装，如家具、餐桌以及木质地板等的涂装，附着力强、耐磨性好，柔韧性优异、耐沸水性、耐溶剂性、保光保色性、漆膜流平性好、挥发性有机化合物总量低等优点。

Description

一种聚氨酯环保水性木器涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种聚氨酯环保水性木器涂料及其制备方法。

背景技术

木器涂料是涂料工业的重要组成部分，是指用于实木板、木纹面板、胶木板、纤维板等原材料制备的器材上的涂料，主要适用于家具、地板、文体用品、乐器及建筑装修材料等。目前，高性能和低VOC含量相结合的水性聚氨酯涂料，由于聚氨酯分子具有裁剪性，结合新的合成和交联技术，可以有效控制涂料的组成和结构，从而使其具有良好的低温成膜性、耐高温回黏性、高强度、耐磨性、环保性等，因此成为发展最快的涂料品种之一。如北京国家游泳中心即“水立方”的艺术地坪所使用的就是拜耳材料科技公司提供的水性聚氨酯涂料。自1937年德国Otto.Bayer教授首次合成聚氨酯(PU)以来，因聚氨酯树脂具有优异的化学性能和机械物理性，在化学领域里得到了广泛的应用。

聚氨酯涂料因具有优良的耐磨性、柔韧性、耐久性、防腐性和绝缘性而被广泛应用于石化设备、海洋、船舶、机电、车辆、纺织、皮革、木材、木器漆、塑料、建筑、防水涂料等领域。聚氨酯的发展大致可分为两个阶段：第一阶段主要以溶剂型为主；第二阶段是水性聚氨酯迅速发展的阶段。传统的溶剂型聚氨酯含有大量的有机溶剂和一定量的游离异氰酸酯，影响人们的身体健康和生活环境，特别是溶剂型双组分聚氨酯中的残留异氰酸酯单体，毒性极高。随着人类生活质量的提高，环保法规也越来越严格，各种环保条例对挥发性有机化合物(VOC)的排放量、有害溶剂的含量都有严格限制。而水性聚氨酯由于其以水为分散介质，不仅具有无毒、不易燃烧、不污染环境、节能、安全可靠等优点；同时还具有溶剂型聚氨酯的一些重要的性能特征，水性聚氨酯涂料将聚氨酯涂膜的硬度高、附着力强、耐腐蚀、耐溶剂好等优点与水性涂料的低VOC含量相结合，符合发展涂料工业的“三前提”(资源，能源，无污染)及“四E原则”(经济ECONOMY，效率EFFICIENCY，生态ECOLOGY，能源ENERGY)和日益强化的时代要求相适应。因此近年水性聚氨酯涂料获得了广泛的应用。而以水为分散介质的水性聚氨酯具有无毒、不污染环境、节能、易操作等优点，并且应用领域广泛。随着各国环保法规对VOC的限制以及对环保的重视，使得水性聚氨酯得到了较快的发展，已在织物、皮革、粘合剂等领域得到了广泛应用，正逐步替代溶剂型聚氨酯。今后随着技术的进步和VOC含量的严格控制以及人们环保安全和健康意识的提高，水性PU将成为一个重要的发展方向。

为了有效促进聚氨酯产业的快速发展，推动聚氨酯树脂的高性能、环保化，必须解决水性聚氨酯耐水性差、耐溶剂性差、稳定性不好等技术问题。因此，研制一种聚氨酯环保水性木器涂料尤为重要。

发明内容

针对现有技术中水性聚氨酯耐水性差、耐溶剂性差、稳定性不好的技术问题，本发明提供一种聚氨酯环保水性木器涂料及其制备方法。

本发明采用以下技术方案：

一种聚氨酯环保水性木器涂料，所述聚氨酯环保水性木器涂料包括以下重量份的原料：改性水性聚氨酯50-90份、柠檬酸钠15-25份、二月桂酸二丁基锡17-25份、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯10-18份、聚碳酸酯二醇12-20份、羟乙基纤维素10-16份、填料15-30份、消泡剂8-15份、流变助剂8-15份、增滑耐磨剂8-15份、去离子水10-20份。

优选的，所述聚氨酯环保水性木器涂料包括以下重量份的原料：改性水性聚氨酯60-80份、柠檬酸钠18-23份、二月桂酸二丁基锡19-23份、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯12-16份、聚碳酸酯二醇15-18份、羟乙基纤维素11-15份、填料20-27份、消泡剂10-13份、流变助剂10-13份、增滑耐磨剂10-14份、去离子水13-17份。

优选的，所述改性水性聚氨酯的改性方法为：采用环氧树脂10份、聚氨酯分散体85份、丙烯酸酯55份，将重量份的环氧树脂、聚氨酯分散体、丙烯酸酯均匀混合后即得到改性水性聚氨酯。

优选的，所述填料为滑石粉、云母粉、石英粉、钛白粉中的至少一种。

优选的，所述流变助剂为缔合型、碱溶胀型、高分子天然聚合物、矿物中至少一种。

优选的，所述增滑耐磨剂为超高分子量聚醚改性聚二甲基硅氧烷。

优选的，所述消泡剂为水性消泡剂。

优选的，所述水性消泡剂适用于水性聚氨酯的矿物油型、有机硅型、聚醚类型中至少一种。

一种聚氨酯环保水性木器涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将改性水性聚氨酯、填料、去离子水加入四口烧瓶内，以2000-3000rpm的搅拌速度搅拌5-10min，得到改性水性聚氨酯乳液；

S3、在干燥氮气保护下，将二月桂酸二丁基锡、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯二醇、羟乙基纤维素、填料和步骤S2制得的改性水性聚氨酯乳液加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝器的磨口四口烧瓶中，通蒸汽，加热升温至85-90℃，进行机械搅拌，搅拌反应1-1.5h；降温至50-55℃左右，再加入柠檬酸钠，搅拌反应1-1.5h，得到混合物料；

S4、向步骤S3制得的混合物料中加入流变助剂、增滑耐磨剂，加入的同时持续搅拌，待融合均匀，再加入消泡剂，消泡15-20min，之后静置，形成涂料，即可。

本发明一种聚氨酯环保水性木器涂料及其制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：

本发明聚氨酯环保水性木器涂料采用改性水性聚氨酯，改性水性聚氨酯是将环氧树脂、聚氨酯分散体、丙烯酸酯均匀混合后得到的，配合其他原料的共同作用使得涂料耐水性好、耐溶剂性好、稳定性好，本发明聚氨酯环保水性木器涂料固体成分高，常温下表干2小时，实干14小时，涂膜平整、丰满、光亮，具有优异的附着力和耐磨性。本发明聚氨酯环保水性木器涂料可广泛适用于木器基材的涂装，如家具、餐桌以及木质地板等的涂装，具有硬度高、附着力强、柔韧性优异、耐沸水性、耐溶剂性、保光保色性、常温下干燥速度快、漆膜流平性好、挥发性有机化合物总量低等优点，其固体成分高，减少了施工道数，且本发明聚氨酯环保水性木器涂料的制备方法简单，适用于工业化生产。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。

实施例1

本实施例聚氨酯环保水性木器涂料包括以下重量份的原料：改性水性聚氨酯50份、柠檬酸钠15份、二月桂酸二丁基锡17份、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯10份、聚碳酸酯二醇12份、羟乙基纤维素10份、填料15份、消泡剂8份、流变助剂8份、增滑耐磨剂8份、去离子水10份。

其中，改性水性聚氨酯的改性方法为：采用环氧树脂10份、聚氨酯分散体85份、丙烯酸酯55份，将重量份的环氧树脂、聚氨酯分散体、丙烯酸酯均匀混合后即得到改性水性聚氨酯；填料为滑石粉；流变助剂为缔合型；增滑耐磨剂为超高分子量聚醚改性聚二甲基硅氧烷；消泡剂为水性消泡剂，水性消泡剂适用于水性聚氨酯的矿物油型；

本实施例聚氨酯环保水性木器涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将改性水性聚氨酯、填料、去离子水加入四口烧瓶内，以2000rpm的搅拌速度搅拌5min，得到改性水性聚氨酯乳液；

S3、在干燥氮气保护下，将二月桂酸二丁基锡、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯二醇、羟乙基纤维素、填料和步骤S2制得的改性水性聚氨酯乳液加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝器的磨口四口烧瓶中，通蒸汽，加热升温至85℃，进行机械搅拌，搅拌反应1h；降温至50℃左右，再加入柠檬酸钠，搅拌反应1h，得到混合物料；

S4、向步骤S3制得的混合物料中加入流变助剂、增滑耐磨剂，加入的同时持续搅拌，待融合均匀，再加入消泡剂，消泡15min，之后静置，形成涂料，即可。

实施例2

本实施例聚氨酯环保水性木器涂料包括以下重量份的原料：改性水性聚氨酯90份、柠檬酸钠25份、二月桂酸二丁基锡25份、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯18份、聚碳酸酯二醇20份、羟乙基纤维素16份、填料30份、消泡剂15份、流变助剂15份、增滑耐磨剂15份、去离子水20份。

其中，改性水性聚氨酯的改性方法为：采用环氧树脂10份、聚氨酯分散体85份、丙烯酸酯55份，将重量份的环氧树脂、聚氨酯分散体、丙烯酸酯均匀混合后即得到改性水性聚氨酯；填料为滑石粉、云母粉、石英粉、钛白粉混合而成；流变助剂为碱溶胀型；增滑耐磨剂为超高分子量聚醚改性聚二甲基硅氧烷；消泡剂为水性消泡剂，水性消泡剂适用于水性聚氨酯的矿物油型和有机硅型；

本实施例聚氨酯环保水性木器涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将改性水性聚氨酯、填料、去离子水加入四口烧瓶内，以3000rpm的搅拌速度搅拌10min，得到改性水性聚氨酯乳液；

S3、在干燥氮气保护下，将二月桂酸二丁基锡、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯二醇、羟乙基纤维素、填料和步骤S2制得的改性水性聚氨酯乳液加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝器的磨口四口烧瓶中，通蒸汽，加热升温至90℃，进行机械搅拌，搅拌反应1.5h；降温至55℃左右，再加入柠檬酸钠，搅拌反应1.5h，得到混合物料；

S4、向步骤S3制得的混合物料中加入流变助剂、增滑耐磨剂，加入的同时持续搅拌，待融合均匀，再加入消泡剂，消泡20min，之后静置，形成涂料，即可。

实施例3

本实施例聚氨酯环保水性木器涂料包括以下重量份的原料：改性水性聚氨酯70份、柠檬酸钠20份、二月桂酸二丁基锡21份、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯14份、聚碳酸酯二醇16份、羟乙基纤维素13份、填料22份、消泡剂11份、流变助剂12份、增滑耐磨剂11份、去离子水15份。

其中，改性水性聚氨酯的改性方法为：采用环氧树脂10份、聚氨酯分散体85份、丙烯酸酯55份，将重量份的环氧树脂、聚氨酯分散体、丙烯酸酯均匀混合后即得到改性水性聚氨酯；填料为云母粉；流变助剂为缔合型、高分子天然聚合物和矿物；增滑耐磨剂为超高分子量聚醚改性聚二甲基硅氧烷；消泡剂为水性消泡剂，水性消泡剂适用于水性聚氨酯的矿物油型和聚醚类型；

本实施例聚氨酯环保水性木器涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将改性水性聚氨酯、填料、去离子水加入四口烧瓶内，以2500rpm的搅拌速度搅拌7min，得到改性水性聚氨酯乳液；

S3、在干燥氮气保护下，将二月桂酸二丁基锡、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯二醇、羟乙基纤维素、填料和步骤S2制得的改性水性聚氨酯乳液加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝器的磨口四口烧瓶中，通蒸汽，加热升温至88℃，进行机械搅拌，搅拌反应1.3h；降温至53℃左右，再加入柠檬酸钠，搅拌反应1.3h，得到混合物料；

S4、向步骤S3制得的混合物料中加入流变助剂、增滑耐磨剂，加入的同时持续搅拌，待融合均匀，再加入消泡剂，消泡17min，之后静置，形成涂料，即可。

实施例4

本实施例聚氨酯环保水性木器涂料包括以下重量份的原料：改性水性聚氨酯60份、柠檬酸钠18份、二月桂酸二丁基锡19份、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯12份、聚碳酸酯二醇15份、羟乙基纤维素11份、填料20份、消泡剂10份、流变助剂10份、增滑耐磨剂10份、去离子水13份。

其中，改性水性聚氨酯的改性方法为：采用环氧树脂10份、聚氨酯分散体85份、丙烯酸酯55份，将重量份的环氧树脂、聚氨酯分散体、丙烯酸酯均匀混合后即得到改性水性聚氨酯；填料为石英粉和钛白粉混合；流变助剂为高分子天然聚合物；增滑耐磨剂为超高分子量聚醚改性聚二甲基硅氧烷；消泡剂为水性消泡剂，水性消泡剂适用于聚醚类型；

本实施例聚氨酯环保水性木器涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将改性水性聚氨酯、填料、去离子水加入四口烧瓶内，以2200rpm的搅拌速度搅拌6min，得到改性水性聚氨酯乳液；

S3、在干燥氮气保护下，将二月桂酸二丁基锡、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯二醇、羟乙基纤维素、填料和步骤S2制得的改性水性聚氨酯乳液加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝器的磨口四口烧瓶中，通蒸汽，加热升温至86℃，进行机械搅拌，搅拌反应1.1h；降温至52℃左右，再加入柠檬酸钠，搅拌反应1.1h，得到混合物料；

S4、向步骤S3制得的混合物料中加入流变助剂、增滑耐磨剂，加入的同时持续搅拌，待融合均匀，再加入消泡剂，消泡16min，之后静置，形成涂料，即可。

实施例5

本实施例聚氨酯环保水性木器涂料包括以下重量份的原料：改性水性聚氨酯80份、柠檬酸钠23份、二月桂酸二丁基锡23份、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯16份、聚碳酸酯二醇18份、羟乙基纤维素15份、填料27份、消泡剂13份、流变助剂13份、增滑耐磨剂14份、去离子水17份。

其中，改性水性聚氨酯的改性方法为：采用环氧树脂10份、聚氨酯分散体85份、丙烯酸酯55份，将重量份的环氧树脂、聚氨酯分散体、丙烯酸酯均匀混合后即得到改性水性聚氨酯；填料为钛白粉；流变助剂为矿物；增滑耐磨剂为超高分子量聚醚改性聚二甲基硅氧烷；消泡剂为水性消泡剂，水性消泡剂适用于水性聚氨酯的矿物油型；

本实施例聚氨酯环保水性木器涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将改性水性聚氨酯、填料、去离子水加入四口烧瓶内，以2800rpm的搅拌速度搅拌5-10min，得到改性水性聚氨酯乳液；

S3、在干燥氮气保护下，将二月桂酸二丁基锡、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯二醇、羟乙基纤维素、填料和步骤S2制得的改性水性聚氨酯乳液加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝器的磨口四口烧瓶中，通蒸汽，加热升温至89℃，进行机械搅拌，搅拌反应1.4h；降温至54℃左右，再加入柠檬酸钠，搅拌反应1.4h，得到混合物料；

S4、向步骤S3制得的混合物料中加入流变助剂、增滑耐磨剂，加入的同时持续搅拌，待融合均匀，再加入消泡剂，消泡18min，之后静置，形成涂料，即可。

将实施例1-5制备的聚氨酯环保水性木器涂料进行涂膜性能测试，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，测试结果见表1。表1不同涂料的涂膜性能测试结果

由表1中检测结果数据表明，本发明制备的聚氨酯环保水性木器涂料，在综合性能上有显著的提升，不仅具有优异的耐水性能、固化速度快、附着力强等优点，还具有硬度高、抗划伤、耐化学品性能优异、光泽度好、丰满度好等优点，可满足聚氨酯环保水性木器涂料市场要求，具有广阔的应用前景。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种聚氨酯环保水性木器涂料，其特征在于，所述聚氨酯环保水性木器涂料包括以下重量份的原料：改性水性聚氨酯50-90份、柠檬酸钠15-25份、二月桂酸二丁基锡17-25份、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯10-18份、聚碳酸酯二醇12-20份、羟乙基纤维素10-16份、填料15-30份、消泡剂8-15份、流变助剂8-15份、增滑耐磨剂8-15份、去离子水10-20份。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯环保水性木器涂料，其特征在于，所述聚氨酯环保水性木器涂料包括以下重量份的原料：改性水性聚氨酯60-80份、柠檬酸钠18-23份、二月桂酸二丁基锡19-23份、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯12-16份、聚碳酸酯二醇15-18份、羟乙基纤维素11-15份、填料20-27份、消泡剂10-13份、流变助剂10-13份、增滑耐磨剂10-14份、去离子水13-17份。

3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯环保水性木器涂料，其特征在于，所述改性水性聚氨酯的改性方法为：采用环氧树脂10份、聚氨酯分散体85份、丙烯酸酯55份，将重量份的环氧树脂、聚氨酯分散体、丙烯酸酯均匀混合后即得到改性水性聚氨酯。

4.根据权利要求1或2所述的聚氨酯环保水性木器涂料，其特征在于：所述填料为滑石粉、云母粉、石英粉、钛白粉中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的聚氨酯环保水性木器涂料，其特征在于：所述流变助剂为缔合型、碱溶胀型、高分子天然聚合物、矿物中至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的聚氨酯环保水性木器涂料，其特征在于：所述增滑耐磨剂为超高分子量聚醚改性聚二甲基硅氧烷。

7.根据权利要求1或2所述的聚氨酯环保水性木器涂料，其特征在于：所述消泡剂为水性消泡剂。

8.根据权利要求7所述的聚氨酯环保水性木器涂料，其特征在于：所述水性消泡剂适用于水性聚氨酯的矿物油型、有机硅型、聚醚类型中至少一种。

9.一种如权利要求1-8任意一项所述聚氨酯环保水性木器涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将改性水性聚氨酯、填料、去离子水加入四口烧瓶内，以2000-3000rpm的搅拌速度搅拌5-10min，得到改性水性聚氨酯乳液；

S3、在干燥氮气保护下，将二月桂酸二丁基锡、聚羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯二醇、羟乙基纤维素、填料和步骤S2制得的改性水性聚氨酯乳液加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝器的磨口四口烧瓶中，通蒸汽，加热升温至85-90℃，进行机械搅拌，搅拌反应1-1.5h；降温至50-55℃左右，再加入柠檬酸钠，搅拌反应1-1.5h，得到混合物料；

S4、向步骤S3制得的混合物料中加入流变助剂、增滑耐磨剂，加入的同时持续搅拌，待融合均匀，再加入消泡剂，消泡15-20min，之后静置，形成涂料，即可。