CN107892848A - 一种自交联水性木器漆乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自交联水性木器漆乳液及其制备方法，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原料：改性丙烯酸乳液、填料、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、成膜助剂、消泡剂。本发明自交联水性木器漆乳液的漆膜硬度高、耐水性好、稳定性好、挥发性有机化合物(VOC)含量低至10g/L，使用安全，无毒副作用，有利于人体健康。

Description

一种自交联水性木器漆乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种自交联水性木器漆乳液及其制备方法。

背景技术

随着环境法规对涂料中VOC排放量的限制和大众对环境污染的重视，环境友好型木器涂料已成为涂料行业的发展趋势。国家法律、法规对涂料生产厂家和家具生产厂家的要求都在逐渐提高。自2015年2月1日起，国家对生产涂料企业征收4％的消费税。在家具木器涂料领域，我国已经开始推广水性木器涂料，原使用量比重很高的硝基漆正在悄悄的被水性取代。但是我国水性木器涂料在关键技术方面还存在局限，导致其漆膜在硬度、耐水性、稳定性等性能上与溶剂型涂料相比还有一定的差距。水性木器漆中使用量最大的丙烯酸酯乳液由于交联密度不高，“热黏冷脆”，在使用中，很容易出现划伤、撞伤、开裂、起泡、起皱甚至脱落。其根本原因是，丙烯酸酯乳液属于热塑性树脂，成膜温度高，低温涂膜较脆，且硬度差，特别是初期的抗粘性差，不适合制备高品质木器涂料。通过引入交联基团，进而在成膜过程中通过交联反应的发生形成立体三维结构的涂膜，从而限制了涂膜中分子链段的运动，对于提高水性木器漆的性能有很大的帮助。

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

针对现有技术木器漆乳液的漆膜在硬度、耐水性、稳定性、挥发性有机化合物(VOC)含量高的技术问题，为本发明提供一种自交联水性木器漆乳液及其制备方法。

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份的原料：改性丙烯酸乳液20-40份、填料25-45份、十二烷基硫酸钠3-8份、壬基酚聚氧乙烯醚2-6份、成膜助剂2-5份、消泡剂1-3份。

进一步的，所述自交联水性木器漆乳液包括以下重量份的原料：改性丙烯酸乳液25-35份、填料30-40份、十二烷基硫酸钠4-7份、壬基酚聚氧乙烯醚3-5份、成膜助剂3-4份、消泡剂2-3份。

进一步的，所述改性丙烯酸乳液为硅溶胶改性丙烯酸乳液和有机硅改性丙烯酸乳液按照质量比1-3：1.3-2。

进一步的，所述有机硅改性丙烯酸乳液是将硅烷偶联剂、丙烯酸和纯水混合，置于超声分散器中，频率35-40khz，功率500-800w，超声分散5-15min，得到有机硅改性丙烯酸乳液。

进一步的，所述硅溶胶改性丙烯酸乳液的方法为：将纳米二氧化硅颗粒在去离子水中高速剪切分散，得到硅溶胶，再加入丙烯酸，分散均匀，得到硅溶胶改性丙烯酸乳液。

进一步的，所述填料为玻璃粉、煅烧高岭土、硅灰石、硅藻土、滑石粉中的至少一种。

进一步的，所述成膜助剂为十二碳醇酯、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丁醚中的至少一种。

一种自交联水性木器漆乳液的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将改性丙烯酸乳液、填料、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚投入搅拌机中混合，以1000-1500r/min的速度搅拌均匀，得到混合液；

S3、向步骤S2制备的混合液中加入成膜助剂、消泡剂，以200-400r/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：

本发明原料采用改性丙烯酸乳液，改性丙烯酸乳液是硅溶胶改性丙烯酸乳液和有机硅改性丙烯酸乳液，丙烯酸酯聚合物具有优良的成膜性、粘接性、保光性、耐候性、耐腐蚀性和柔韧性，但其本身是热塑性的，线性分子上又缺少交联点，难以形成三维网状交联胶膜，硅溶胶能够提高聚合物的稳定性，有机硅具有良好的耐紫外光、耐候性、耐沾污性和耐化学介质性等特性，丙烯酸采用硅溶胶改性和有机硅改性后，可以综合三者的优点，改善丙烯酸酯乳液“热黏冷脆”、耐候、耐水等性能；

本发明自交联水性木器漆乳液的漆膜硬度高、耐水性好、稳定性好、挥发性有机化合物(VOC)含量低至10g/L，使用安全，无毒副作用，有利于人体健康。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例自交联水性木器漆乳液包括以下重量份的原料：改性丙烯酸乳液20份、填料25份、十二烷基硫酸钠3份、壬基酚聚氧乙烯醚2份、成膜助剂2份、消泡剂1份；

其中，改性丙烯酸乳液为硅溶胶改性丙烯酸乳液和有机硅改性丙烯酸乳液按照质量比1-3：1.3-2，有机硅改性丙烯酸乳液是将硅烷偶联剂、丙烯酸和纯水混合，置于超声分散器中，频率35khz，功率500w，超声分散5min，得到有机硅改性丙烯酸乳液；硅溶胶改性丙烯酸乳液的方法为：将纳米二氧化硅颗粒在去离子水中高速剪切分散，得到硅溶胶，再加入丙烯酸，分散均匀，得到硅溶胶改性丙烯酸乳液；

填料为玻璃粉、煅烧高岭土、硅灰石、硅藻土、滑石粉混合而成；成膜助剂为十二碳醇酯、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丁醚混合而成；

本实施例自交联水性木器漆乳液的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将改性丙烯酸乳液、填料、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚投入搅拌机中混合，以1000r/min的速度搅拌均匀，得到混合液；

S3、向步骤S2制备的混合液中加入成膜助剂、消泡剂，以200r/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份的原料：改性丙烯酸乳液40份、填料45份、十二烷基硫酸钠8份、壬基酚聚氧乙烯醚6份、成膜助剂5份、消泡剂3份；

其中，改性丙烯酸乳液为硅溶胶改性丙烯酸乳液和有机硅改性丙烯酸乳液按照质量比1-3：1.3-2，有机硅改性丙烯酸乳液是将硅烷偶联剂、丙烯酸和纯水混合，置于超声分散器中，频率40khz，功率800w，超声分散15min，得到有机硅改性丙烯酸乳液；硅溶胶改性丙烯酸乳液的方法为：将纳米二氧化硅颗粒在去离子水中高速剪切分散，得到硅溶胶，再加入丙烯酸，分散均匀，得到硅溶胶改性丙烯酸乳液；

填料为玻璃粉、煅烧高岭土、硅灰石混合而成；成膜助剂为十二碳醇酯、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚混合而成；

本实施例自交联水性木器漆乳液的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将改性丙烯酸乳液、填料、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚投入搅拌机中混合，以1500r/min的速度搅拌均匀，得到混合液；

S3、向步骤S2制备的混合液中加入成膜助剂、消泡剂，以400r/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份的原料：改性丙烯酸乳液30份、填料35份、十二烷基硫酸钠6份、壬基酚聚氧乙烯醚4份、成膜助剂3份、消泡剂2份；

其中，改性丙烯酸乳液为硅溶胶改性丙烯酸乳液和有机硅改性丙烯酸乳液按照质量比1-3：1.3-2，有机硅改性丙烯酸乳液是将硅烷偶联剂、丙烯酸和纯水混合，置于超声分散器中，频率38khz，功率650w，超声分散10min，得到有机硅改性丙烯酸乳液；硅溶胶改性丙烯酸乳液的方法为：将纳米二氧化硅颗粒在去离子水中高速剪切分散，得到硅溶胶，再加入丙烯酸，分散均匀，得到硅溶胶改性丙烯酸乳液；

填料为玻璃粉、硅灰石、硅藻土混合而成；成膜助剂为十二碳醇酯、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丁醚混合而成；

本实施例自交联水性木器漆乳液的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将改性丙烯酸乳液、填料、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚投入搅拌机中混合，以1250r/min的速度搅拌均匀，得到混合液；

S3、向步骤S2制备的混合液中加入成膜助剂、消泡剂，以300r/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份的原料：改性丙烯酸乳液25份、填料30份、十二烷基硫酸钠4份、壬基酚聚氧乙烯醚3份、成膜助剂3份、消泡剂2份；

其中，改性丙烯酸乳液为硅溶胶改性丙烯酸乳液和有机硅改性丙烯酸乳液按照质量比1-3：1.3-2，有机硅改性丙烯酸乳液是将硅烷偶联剂、丙烯酸和纯水混合，置于超声分散器中，频率36khz，功率600w，超声分散8min，得到有机硅改性丙烯酸乳液；硅溶胶改性丙烯酸乳液的方法为：将纳米二氧化硅颗粒在去离子水中高速剪切分散，得到硅溶胶，再加入丙烯酸，分散均匀，得到硅溶胶改性丙烯酸乳液；

填料为玻璃粉；成膜助剂为丙二醇丁醚；

本实施例自交联水性木器漆乳液的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将改性丙烯酸乳液、填料、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚投入搅拌机中混合，以1100r/min的速度搅拌均匀，得到混合液；

S3、向步骤S2制备的混合液中加入成膜助剂、消泡剂，以250r/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份的原料：改性丙烯酸乳液35份、填料40份、十二烷基硫酸钠7份、壬基酚聚氧乙烯醚5份、成膜助剂4份、消泡剂3份；

其中，改性丙烯酸乳液为硅溶胶改性丙烯酸乳液和有机硅改性丙烯酸乳液按照质量比1-3：1.3-2，有机硅改性丙烯酸乳液是将硅烷偶联剂、丙烯酸和纯水混合，置于超声分散器中，频率39khz，功率700w，超声分散13min，得到有机硅改性丙烯酸乳液；硅溶胶改性丙烯酸乳液的方法为：将纳米二氧化硅颗粒在去离子水中高速剪切分散，得到硅溶胶，再加入丙烯酸，分散均匀，得到硅溶胶改性丙烯酸乳液；

填料为硅灰石、硅藻土、滑石粉混合而成；成膜助剂为十二碳醇酯、、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚混合而成；

本实施例自交联水性木器漆乳液的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将改性丙烯酸乳液、填料、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚投入搅拌机中混合，以1400r/min的速度搅拌均匀，得到混合液；

S3、向步骤S2制备的混合液中加入成膜助剂、消泡剂，以350r/min的速度搅拌均匀，即可。

上述制备的自交联水性木器漆乳液，依据国家标准GB/T23999-2009对其进行技术性能的检测，检测结果见表1和表2。

表1自交联水性木器漆乳液的技术性能检测结果

由表1中数据看出，本发明自交联水性木器漆乳液涂膜后外观表面平整光滑，耐水性好，耐腐蚀性好，附着力强，稳定性好，挥发性有机化合物(VOC)含量低，有利于推广应用于大众需求。

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 (8)

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份的原料：改性丙烯酸乳液20-40份、填料25-45份、十二烷基硫酸钠3-8份、壬基酚聚氧乙烯醚2-6份、成膜助剂2-5份、消泡剂1-3份。

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份的原料：改性丙烯酸乳液25-35份、填料30-40份、十二烷基硫酸钠4-7份、壬基酚聚氧乙烯醚3-5份、成膜助剂3-4份、消泡剂2-3份。

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，所述改性丙烯酸乳液为硅溶胶改性丙烯酸乳液和有机硅改性丙烯酸乳液按照质量比1-3：1.3-2。

4.根据权利要求3所述的自交联水性木器漆乳液，其特征在于：所述有机硅改性丙烯酸乳液是将硅烷偶联剂、丙烯酸和纯水混合，置于超声分散器中，频率35-40khz，功率500-800w，超声分散5-15min，得到有机硅改性丙烯酸乳液。

5.根据权利要求3所述的自交联水性木器漆乳液，其特征在于，所述硅溶胶改性丙烯酸乳液的方法为：将纳米二氧化硅颗粒在去离子水中高速剪切分散，得到硅溶胶，再加入丙烯酸，分散均匀，得到硅溶胶改性丙烯酸乳液。

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：所述填料为玻璃粉、煅烧高岭土、硅灰石、硅藻土、滑石粉中的至少一种。

7.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：所述成膜助剂为十二碳醇酯、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丁醚中的至少一种。

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

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将改性丙烯酸乳液、填料、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚投入搅拌机中混合，以1000-1500r/min的速度搅拌均匀，得到混合液；

S3、向步骤S2制备的混合液中加入成膜助剂、消泡剂，以200-400r/min的速度搅拌均匀，即可。