CN107841222A - 一种自交联水性木器漆乳液及其合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自交联水性木器漆乳液及其合成方法，涉及涂料技术领域。本发明自交联水性木器漆乳液包括以下重量百分比的原料：丙烯酸乳液25‑60％、异佛尔酮二异氰酸酯2‑6％、三乙酸甘油酯2‑7％、丙烯酸类单体10‑45％、水性聚氨酯树脂乳液20‑50％、乳化剂0.2‑2％、纳米纤维素3‑6％、消泡剂0.2‑1.5％，余量为去离子水。本发明自交联水性木器漆乳液采用自交联型丙烯酸乳液作为主要原料，交联丙烯酸类单体、异佛尔酮二异氰酸酯、水性聚氨酯树脂乳液、三乙酸甘油酯、纳米纤维素，再辅以其他原料，制备的自交联水性木器漆乳液具有较高的交联密度，涂膜的硬度、耐沸水性、耐溶剂性、保光保色性及耐冲击性都更加优异，挥发性有机化合物含量低，不会造成环境污染保证人体健康。

Description

一种自交联水性木器漆乳液及其合成方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种自交联水性木器漆乳液及其合成方法。

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。目前大多数水性聚氨酯涂料分散体主要是线型热塑性聚氨酯，由于其涂膜没有交联，相对分子质量较低，因此胶膜的一些性能，如耐水性、耐溶剂性和力学性能较双组分溶剂型聚氨酯差。

目前用于室内家具涂装的木器涂料主要是溶剂型，包括硝基类、醇酸类、聚氨酯类等，其中聚氨酯类木器漆又分为单组份漆和双组份漆，双组份聚氨酯由于其硬度、坚韧性、耐水耐油性等性能比较好，应用较广泛。但是溶剂型涂料在生产及使用过程中会产生大量对人体有害的有机挥发物。水性木器漆以水为介质，取代原有的有机溶剂，具有无毒无害无气味，以及节省能源的优点。水性木器涂料在市场上主要有水性丙烯酸酯和聚氨酯两个体系。水性丙烯酸酯木器涂料具有优异的耐光性、户外曝晒耐久性，较好的耐酸碱盐腐蚀性、极好的柔韧型和最低的颜料反应性，而且其成本低，但其漆膜耐磨及抗化学性较差，硬度不高、丰满度不好的缺陷。聚氨酯具有较高的拉伸强度和抗冲击强度以及优异的耐磨性，但水性聚氨酯具有许多亲水基团，因而耐水性差，而且成本高。环氧树脂具有优异的基材粘附性、耐化学腐蚀性，但具有耐候性、性脆的缺陷。这些单一的水性树脂研制的水性木器涂料无法达到人们对高品质的要求。

因此，相比传统的溶剂型聚氨酯涂料在合成过程中需要使用大量的有机溶剂，致使产品中挥发性有机化合物(VOC)含量高，易造成环境污染，危害人体健康，而且过高浓度的VOC还会导致火灾隐患。近年来随着人们环保意识的逐步增强，世界各国的环保法也越来越严格，对VOC的排放以及有害溶剂的使用予以了严格的控制。因此水性环保型木器漆将逐步取代溶剂型聚氨酯并占据市场主导地位。

发明内容

针对现有技术中的技术问题，为解决上述问题，本发明提供一种自交联水性木器漆乳液及其合成方法。

本发明采用以下技术方案：

一种自交联水性木器漆乳液，所述自交联水性木器漆乳液包括以下重量百分比的原料：自交联型丙烯酸乳液25-60％、异佛尔酮二异氰酸酯2-6％、三乙酸甘油酯2-7％、丙烯酸类单体10-45％、水性聚氨酯树脂乳液20-50％、乳化剂0.2-2％、纳米纤维素3-6％、消泡剂0.2-1.5％，余量为去离子水。

优选的，所述自交联水性木器漆乳液包括以下重量百分比的原料：自交联型丙烯酸乳液30-50％、异佛尔酮二异氰酸酯3-5％、三乙酸甘油酯3-5％、丙烯酸类单体15-35％、水性聚氨酯树脂乳液25-40％、乳化剂0.5-1.5％、纳米纤维素4-5％、消泡剂0.5-1％，余量为去离子水。

优选的，所述纳米纤维素选自粉末纳米纤丝纤维素、水分散液形式的纳米微晶纤维素、水分散液形式的阴离子纳米纤丝纤维素中的至少一种。

优选的，所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚乙氧基醚硫酸铵中的一种。

优选的，所述丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种。

优选的，所述消泡剂为含气相二氧化硅的聚醚改性硅氧烷共聚物消泡剂。

一种自交联水性木器漆乳液的合成方法，包括以下步骤：

S1、按照重量百分比称取各个原料；

S2、将自交联型丙烯酸乳液、异佛尔酮二异氰酸酯、丙烯酸类单体、水性聚氨酯树脂乳液和去离子水投入搅拌机中混合，以2000-2500r/min的速度搅拌均匀，再加入三乙酸甘油酯、纳米纤维素，升温至60-75℃，反应3.5-4h，冷却至室温，得到混合液；

S3、向步骤S2制备的混合液中加入乳化剂、消泡剂，以500-800r/min的速度搅拌均匀，即可。

本发明一种自交联水性木器漆乳液及其合成方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：

本发明自交联水性木器漆乳液采用自交联型丙烯酸乳液作为主要原料，交联丙烯酸类单体、异佛尔酮二异氰酸酯、水性聚氨酯树脂乳液、三乙酸甘油酯、纳米纤维素，再辅以其他原料，制备的自交联水性木器漆乳液具有较高的交联密度，涂膜的硬度、耐沸水性、耐溶剂性、保光保色性及耐冲击性都更加优异，挥发性有机化合物含量低，不会造成环境污染保证人体健康。

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

本实施例自交联水性木器漆乳液包括以下重量百分比的原料：自交联型丙烯酸乳液60％、异佛尔酮二异氰酸酯2％、三乙酸甘油酯2％、丙烯酸类单体10％、水性聚氨酯树脂乳液20％、十二烷基硫酸钠0.2％、纳米纤维素3％、消泡剂0.2％，余量为去离子水。

其中，纳米纤维素为粉末纳米纤丝纤维素、水分散液形式的纳米微晶纤维素、水分散液形式的阴离子纳米纤丝纤维素混合而成；丙烯酸类单体为丙烯酸；消泡剂为含气相二氧化硅的聚醚改性硅氧烷共聚物消泡剂；

本实施例自交联水性木器漆乳液的合成方法，包括以下步骤：

S1、按照重量百分比称取各个原料；

S2、将自交联型丙烯酸乳液、异佛尔酮二异氰酸酯、丙烯酸类单体、水性聚氨酯树脂乳液和去离子水投入搅拌机中混合，以2000r/min的速度搅拌均匀，再加入三乙酸甘油酯、纳米纤维素，升温至60℃，反应3.5h，冷却至室温，得到混合液；

S3、向步骤S2制备的混合液中加入十二烷基硫酸钠、消泡剂，以500r/min的速度搅拌均匀，即可。

实施例2

本实施例自交联水性木器漆乳液包括以下重量百分比的原料：自交联型丙烯酸乳液25％、异佛尔酮二异氰酸酯6％、三乙酸甘油酯7％、丙烯酸类单体15％、水性聚氨酯树脂乳液35％、脂肪酸聚氧乙烯酯2％、纳米纤维素6％、消泡剂1.5％，余量为去离子水。

其中，纳米纤维素为水分散液形式的纳米微晶纤维素和水分散液形式的阴离子纳米纤丝纤维素混合而成；丙烯酸类单体为甲基丙烯酸；消泡剂为含气相二氧化硅的聚醚改性硅氧烷共聚物消泡剂；

本实施例自交联水性木器漆乳液的合成方法，包括以下步骤：

S1、按照重量百分比称取各个原料；

S2、将自交联型丙烯酸乳液、异佛尔酮二异氰酸酯、丙烯酸类单体、水性聚氨酯树脂乳液和去离子水投入搅拌机中混合，以2500r/min的速度搅拌均匀，再加入三乙酸甘油酯、纳米纤维素，升温至75℃，反应

4h，冷却至室温，得到混合液；

S3、向步骤S2制备的混合液中加入脂肪酸聚氧乙烯酯、消泡剂，以800r/min的速度搅拌均匀，即可。

实施例3

本实施例自交联水性木器漆乳液包括以下重量百分比的原料：自交联型丙烯酸乳液25％、异佛尔酮二异氰酸酯3％、三乙酸甘油酯3％、丙烯酸类单体15％、水性聚氨酯树脂乳液50％、烷基酚聚乙氧基醚硫酸铵0.5％、粉末纳米纤丝纤维素4％、消泡剂0.5％，余量为去离子水。

其中，丙烯酸类单体为丙烯酸；消泡剂为含气相二氧化硅的聚醚改性硅氧烷共聚物消泡剂；

本实施例自交联水性木器漆乳液的合成方法，包括以下步骤：

S1、按照重量百分比称取各个原料；

S2、将自交联型丙烯酸乳液、异佛尔酮二异氰酸酯、丙烯酸类单体、水性聚氨酯树脂乳液和去离子水投入搅拌机中混合，以2300r/min的速度搅拌均匀，再加入三乙酸甘油酯、粉末纳米纤丝纤维素，升温至67℃，反应

3.8h，冷却至室温，得到混合液；

S3、向步骤S2制备的混合液中加入烷基酚聚乙氧基醚硫酸铵、消泡剂，以650r/min的速度搅拌均匀，即可。

实施例4

本实施例自交联水性木器漆乳液包括以下重量百分比的原料：自交联型丙烯酸乳液50％、异佛尔酮二异氰酸酯2％、三乙酸甘油酯2％、丙烯酸类单体13％、水性聚氨酯树脂乳液25％、十二烷基硫酸钠2％、水分散液形式的纳米微晶纤维素3％、消泡剂1％，余量为去离子水。

其中，丙烯酸类单体为甲基丙烯酸；消泡剂为含气相二氧化硅的聚醚改性硅氧烷共聚物消泡剂；

本实施例自交联水性木器漆乳液的合成方法，包括以下步骤：

S1、按照重量百分比称取各个原料；

S2、将自交联型丙烯酸乳液、异佛尔酮二异氰酸酯、丙烯酸类单体、水性聚氨酯树脂乳液和去离子水投入搅拌机中混合，以2100r/min的速度搅拌均匀，再加入三乙酸甘油酯、水分散液形式的纳米微晶纤维素，升温至65℃，反应

3.6h，冷却至室温，得到混合液；

S3、向步骤S2制备的混合液中加入十二烷基硫酸钠、消泡剂，以600r/min的速度搅拌均匀，即可。

实施例5

本实施例自交联水性木器漆乳液包括以下重量百分比的原料：自交联型丙烯酸乳液40％、异佛尔酮二异氰酸酯2％、三乙酸甘油酯2％、丙烯酸类单体30％、水性聚氨酯树脂乳液20％、脂肪酸聚氧乙烯酯0.2％、水分散液形式的阴离子纳米纤丝纤维素3％、消泡剂0.2％，余量为去离子水。

其中，丙烯酸类单体为甲基丙烯酸；消泡剂为含气相二氧化硅的聚醚改性硅氧烷共聚物消泡剂；

本实施例自交联水性木器漆乳液的合成方法，包括以下步骤：

S1、按照重量百分比称取各个原料；

S2、将自交联型丙烯酸乳液、异佛尔酮二异氰酸酯、丙烯酸类单体、水性聚氨酯树脂乳液和去离子水投入搅拌机中混合，以2400r/min的速度搅拌均匀，再加入三乙酸甘油酯、水分散液形式的阴离子纳米纤丝纤维素，升温至70℃，反应

3.9h，冷却至室温，得到混合液；

S3、向步骤S2制备的混合液中加入脂肪酸聚氧乙烯酯、消泡剂，以700r/min的速度搅拌均匀，即可。

实施例6

本实施例自交联水性木器漆乳液包括以下重量百分比的原料：自交联型丙烯酸乳液50％、异佛尔酮二异氰酸酯3％、三乙酸甘油酯3％、丙烯酸类单体17％、水性聚氨酯树脂乳液20％、十二烷基硫酸钠1％、纳米纤维素4％、消泡剂1％，余量为去离子水。

其中，纳米纤维素为粉末纳米纤丝纤维素、水分散液形式的纳米微晶纤维素、水分散液形式的阴离子纳米纤丝纤维素混合而成；丙烯酸类单体为丙烯酸；消泡剂为含气相二氧化硅的聚醚改性硅氧烷共聚物消泡剂；

本实施例自交联水性木器漆乳液的合成方法，包括以下步骤：

S1、按照重量百分比称取各个原料；

S2、将自交联型丙烯酸乳液、异佛尔酮二异氰酸酯、丙烯酸类单体、水性聚氨酯树脂乳液和去离子水投入搅拌机中混合，以2000r/min的速度搅拌均匀，再加入三乙酸甘油酯、纳米纤维素，升温至60℃，反应

3.5h，冷却至室温，得到混合液；

S3、向步骤S2制备的混合液中加入十二烷基硫酸钠、消泡剂，以500r/min的速度搅拌均匀，即可。

将实施例1-6制备的自交联水性木器漆乳液涂装在户外门窗表面，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。

由表1中涂膜检测数据可以看出，本发明制备的自交联水性木器漆乳液，涂装在户外门窗表面后，漆乳液表现出较好的涂膜的硬度、耐沸水性、耐溶剂性，光泽度好，挥发性有机化合物含量低，不会造成环境污染保证人体健康，绿色环保。

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 (7)

1.一种自交联水性木器漆乳液，其特征在于，所述自交联水性木器漆乳液包括以下重量百分比的原料：自交联型丙烯酸乳液25-60％、异佛尔酮二异氰酸酯2-6％、三乙酸甘油酯2-7％、丙烯酸类单体10-45％、水性聚氨酯树脂乳液20-50％、乳化剂0.2-2％、纳米纤维素3-6％、消泡剂0.2-1.5％，余量为去离子水。

2.根据权利要求1所述的自交联水性木器漆乳液，其特征在于，所述自交联水性木器漆乳液包括以下重量百分比的原料：自交联型丙烯酸乳液30-50％、异佛尔酮二异氰酸酯3-5％、三乙酸甘油酯3-5％、丙烯酸类单体15-35％、水性聚氨酯树脂乳液25-40％、乳化剂0.5-1.5％、纳米纤维素4-5％、消泡剂0.5-1％，余量为去离子水。

3.根据权利要求1或2所述的自交联水性木器漆乳液，其特征在于：所述纳米纤维素选自粉末纳米纤丝纤维素、水分散液形式的纳米微晶纤维素、水分散液形式的阴离子纳米纤丝纤维素中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的自交联水性木器漆乳液，其特征在于：所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚乙氧基醚硫酸铵中的一种。

5.根据权利要求1或2所述的自交联水性木器漆乳液，其特征在于：所述丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种。

6.根据权利要求1或2所述的自交联水性木器漆乳液，其特征在于：所述消泡剂为含气相二氧化硅的聚醚改性硅氧烷共聚物消泡剂。

7.一种如权利要求1-6任一所述自交联水性木器漆乳液的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按照重量百分比称取各个原料；

S2、将自交联型丙烯酸乳液、异佛尔酮二异氰酸酯、丙烯酸类单体、水性聚氨酯树脂乳液和去离子水投入搅拌机中混合，以2000-2500r/min的速度搅拌均匀，再加入三乙酸甘油酯、纳米纤维素，升温至60-75℃，反应3.5-4h，冷却至室温，得到混合液；

S3、向步骤S2制备的混合液中加入乳化剂、消泡剂，以500-800r/min的速度搅拌均匀，即可。