CN107916058A - 家具板材涂料及生产方法 - Google Patents

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龙柳名
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Abstract

本发明公开了一种家具板材涂料及生产方法，它包括的原料有聚氨酯、环氧树脂、乳液、亚麻纤维、复合偶联剂、水、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇、增稠剂、耐磨剂、流平剂、消泡剂，本发明的家具板材涂料耐水、耐油、耐热、耐老化性能良好，提高遮盖力和提高涂层的耐久性和刷洗性。无污染，熔融黏度低，涂膜坚固，流平性好，力学性能好，有优异的反应活性和贮藏稳定性、耐腐蚀性，耐化学药品性，涂料的配色好。

Description

家具板材涂料及生产方法
技术领域
本发明涉及一种家具涂料，尤其涉及家具板材涂料及生产方法。
背景技术
木质家具具有环保安全，美观大方等特点，是很多家庭首选的家具。但是，如果将木材裸露在外，很容易沾染污垢，也很容易被磨损。因此，一般都会在木质家具的木材表面涂覆一层漆，用来保护木材本身。
目前，发达国家的人均涂料消耗量达到10kg以上，现代的涂料工业成为现代化学工业的一个重要行业。我国目前是全球最大的家具生产与出口大国，每年都会消耗大量的家具涂料（常称做“木器漆”）。
随着中国经济的发展，人民生活水平的提高和改善，中国的室内环境事业有了长足的发展，人们对居室环境污染意识在不断提高，但是总体水平仍然不容乐观，室内空气污染仍然是污染人体健康的主要杀手之一。据介绍，目前中国室内环境的主要污染源自建筑、装饰和家具，甲醛、苯、氨气污染超标已经严重影响了人们的身体健康。
目前，市场上家具涂料采用改性醇酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯、甲苯和一些添加剂，这些添加剂做出来家具涂料会释放出有毒气体，严重危害人体的健康，而且其易燃易爆，使生产和运输产生了极大的安全隐患。现有的木材用漆对环境有污染，对人身体有害，不能满足人们日常生活的需要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种家具板材涂料及生产方法，具有耐水、耐油、耐热、耐老化性能良好等特性。
家具板材涂料的生产方法,它包括以下重量份数的原料：
聚氨酯 40 ～ 60 份，
环氧树脂 30 ～ 50 份，
乳液 5 ～ 15 份，
亚麻纤维 15 ～ 20 份，
复合偶联剂 2 ～ 4 份，
水 20 ～ 25 份，
邻苯二甲酸二丁酯 3 ～ 10 份，
乙二醇 3 ～ 5 份，
增稠剂 1 ～ 3 份，
耐磨剂 1 ～ 4 份，
流平剂 1 ～ 3 份，
消泡剂 2 ～ 3 份；
所述聚氨酯，为水固型聚氨酯，异佛尔酮二异氰酸酯与聚乙二醇反应制备预聚体,以丙三醇和三羟甲基丙烷作为扩链剂,十六醇为封端剂,制备了星型结构的水固性聚氨酯。
所述环氧树脂，为改性环氧树脂，磷酸与环氧树脂发生酯化反应，用过氧化苯甲酰作引发剂，形成活泼亚甲基自由基,再与丙烯酸,苯乙烯,丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯接枝共聚,最后用N,N-二甲基乙醇胺中和，得到改性环氧树脂；
所述乳液，为苯乙烯与丙烯酸酯按重量比例1:1共聚而成的苯丙乳液；
所述亚麻纤维，为粒度10～25μm的丝粉；
所述复合偶联剂，是三叔丁氧基乙烯基硅烷与甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷混合，重量比例为1:2；
所述增稠剂，为羟乙基纤维素；
所述耐磨剂，为碳化硅、细晶氧化铝或矿石粉的一种或多种混合；
所述流平剂，为醋酸丁酸纤维素；
所述消泡剂，有机硅消泡剂。
家具板材涂料,生产过程包括以下步骤：
（1）、在混合器中依次加入配方量的水、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇、增稠剂、耐磨剂、流平剂、1/2消泡剂，搅拌均匀，转速为300 转／分，搅拌15～25分钟，形成胶状溶液；
（2）、将步骤（1）所得溶液通过磨砂机研磨至粒度为30微米以内，再将溶液放回混合器；
（3）、将亚麻纤维、聚氨酯按配方重量比例混合，转速为1000～1500 转／分，得到混合溶液；
（4）、将步骤（3）所得的混合溶液投入步骤（2）中的混合器；
（5）、再向混合器中依次投入环氧树脂、复合偶联剂、乳液、1/2消泡剂，与步骤（4）中的溶液混合，搅拌均匀，转速为至300 ～ 400 转／分；
（6）、过滤除去粗颗粒和杂质。
将涂料手工涂布于构成家具的木料，用烘干机干燥处理后，再于拼装。
与现有技术相比，本发明突出的实质性特点和显著的进步是：
1、聚氨酯
聚氨酯为主链含—NHCOO—重复结构单元的一类聚合物 ，英文缩写PU，水性聚氨酯是以水为分散介质，聚氨酯树脂溶解或分散于水中而形成的二元胶态体系，以其制备的水性聚氨酯涂料中不含或含有极少量的有机溶剂。水性聚氨酯涂料，不仅具有无毒无臭味、无污染、不易燃烧、成本低、不易损伤、被涂饰表面施工方便、易于清理等优点，还具有溶剂型聚氨酯涂料所固有的高硬度、耐磨损等优异性能，因而在木器涂料、汽车涂料、建筑涂料、塑料涂料、纸张涂层以及织物和皮革涂饰等许多领域得到广泛的应用，而受到用户的欢迎。
由于含强极性的氨基甲酸酯基，不溶于非极性基团，具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。
2、环氧树脂
在环保意识不断增强的今天，环境友好型涂料日益显示出其重要性。环氧树脂具有优异的物理化学性能，尤其以优良的耐水性、耐化学品性、极佳的黏附性能而广泛应用于涂料领域，是涂料工业中支柱产品之一，因而环保涂料也是涂料界的研究热点之一。实现低VOC的途径主要为大力发展高固体分涂料、水性涂料、粉末涂料和辐射固化涂料等新型涂料。
它无污染，熔融黏度低，涂膜坚固，流平性好，不需要底漆涂膜，力学性能好，有优异的反应活性和贮藏稳定性、耐腐蚀性，耐化学药品性，涂料的配色好，固化剂选择范围宽、应用范围广。
环氧树脂与防白蚁药剂混配，防白蚁药剂具有最强的毒杀白蚁性能，药胶比对木材质量损失率影响较大，环氧树脂无毒杀作用，具有很强的物理隔离作用，木材质量损失率大大降低，具有长远经济与环保意义。
3、苯丙乳液
苯丙乳液是乳液聚合中研究较多的体系，也是当今世界有重要工业应用价值的十大非交联型乳液之一。苯丙乳液作为一类重要的中间化工产品,有着非常广泛的用途，现主要用作建筑涂料、金属表面乳胶涂料、地面涂料、纸张粘合剂、胶粘剂等。苯丙乳液附着力好，胶膜透明，耐水、耐油、耐热、耐老化性能良好。苯丙乳液用作纸品胶粘剂，也可与淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠等胶粘剂配合使用。
4、亚麻纤维
亚麻（Linumusitatissimum）,属双子叶植物纲蔷薇亚纲亚麻科,１年生草本植物，茎高0.49～1.23m，细而柔韧，被有蜡质，叶披针形或匙形，复总状花序，花蓝或白色，蒴果，叶子扁卵圆形，暗褐色，有光泽。亚麻喜凉爽、湿润气候，原产于海湾地区和黑海附近，现广泛分布于温带、亚热带地区，我国黑龙江、新疆、甘肃、内蒙、宁夏等省区都有大面积种植。亚麻每年为我国创造大量外汇，亚麻的功用价值不仅体现于油用、纺织方面，而且亚麻籽具有保健和药用功效，纤维可以生产复合材料等。
亚麻纤维强力大，是棉花纤维的1.5倍，亚麻纤维吸湿后膨胀率大，织物致密、不透水，有天然防水作用，亚麻纤维导电性小、散热快、耐火力强、不易燃烧。是制造油漆、油墨、高级涂料的优质原料。
5、复合偶联剂
复合偶联剂由三叔丁氧基乙烯基硅烷与甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷复合而成, 偶联剂是有机成膜物质和无机填料之间的桥梁，使填料更好，更快的分散在有机质中。能够提高涂层的附着力（使有机质和涂层面的结合更紧密）提高涂层的耐久性，耐候性，坚韧性（使有机质和填充涂料的结合更紧密）涂料颜色更均匀（降低填料的分散粘度，在有机质中分散的更均匀）。
硅烷偶联剂在涂料涂布后，硅烷会迁移到涂料与底材的界面，亲无机基团与无机表面上的水分反应，形成氢键，使涂层跟界面的结合更牢固。即便在水浸条件下，硅烷偶联剂改性的涂料在各种无机底材表面仍附着良好。
硅烷偶联剂用于底涂层增强底材与涂层间的黏合性，用于改善颜料或着填料在溶剂性涂料或水性涂料的分散性；用于涂料树脂的改性，以制成新的功能涂料。硅烷用作增进附着力的添加剂，使涂料结合在各种不同底材表面上，这样的结合不仅减少在湿环境中的腐蚀和漆膜的剥落，而且能提高耐擦伤性和耐环境性。硅烷广泛用于丙烯酸酯树脂、环氧树脂和聚氨酯涂料中，在溶剂性、高固性和水性涂料中均有效果，既可以作为底漆使用，也可以掺和助剂使用。硅烷在涂料中还可起颜料分散剂和黏接剂的作用，它们可牢固地结合在各种无机颜料和填料上，硅烷一旦附着到填料的表面上，它们就能降低涂料的黏度，改善填料的分散性，从而提高遮盖力和提高涂层的耐久性和刷洗性。
6、邻苯二甲酸二丁酯
邻苯二甲酸二丁酯是常用的增塑剂，具有良好的柔软性，优良增塑剂，凝胶化能力强，良好的软化作用。稳定性、耐挠曲性、黏结性和防水性均优于其他增塑剂。
邻苯二甲酸二丁酯(Dibutyl phthalate,DBP)属于邻苯二甲酸酯类化合物的一员。主要用作增塑剂，同时是防沫剂、乳胶粘合剂以及纺织纤维润滑剂的工业原料，还可用作染料和杀虫剂的溶剂。邻苯二甲酸二丁酯(DBP)是目前应用最广泛的增塑剂之一，是一种有果香味的无色、无毒的透明液体，不溶于水，易溶于大多数有机溶剂，对于多种树脂具有很强的溶解能力，可用于制造油漆、染料、人造革、黏接剂、杀虫剂、印刷油墨、织物润滑剂［5］等，用途非常广泛，需求量大。
邻苯二甲酸二丁酯是常用的增塑剂，具有良好的柔软性，优良增塑剂，凝胶化能力强，良好的软化作用。稳定性、耐挠曲性、黏结性和防水性均优于其他增塑剂。
7、乙二醇
乙二醇（ethylene glycol），又名甘醇、1,2-亚乙基二醇，简称EG。结构式HOCH2CH2OH，分子式C2H6O2 ，相对密度1.1132。折射率1.4306（25℃）。凝固点-12.6℃。沸点197.2℃。自燃温度400℃。闪点110℃。自燃点412℃，爆炸极限3.2%～15.3%。很易吸湿。能与水、乙醇和丙酮混溶。能大大降低水的冰点。微溶于乙醚。乙二醇在常温下为无色、无臭、有甜味的粘稠液体。无气味，有甜味，稳定无腐蚀性。它可燃但不易燃。
乙二醇是一种重要的石油化工基础有机原料，主要用于生产聚酯纤维、防冻剂、不饱和聚酯树脂、润滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂以及炸药等，此外还可用于涂料、照相显影液、刹车液以及油墨等行业。
乙二醇能将涂料中的成膜物质溶解或分散为均匀的液态，以便于施工成膜，当施工后又能从漆膜中挥发至大气的物质，原则上溶剂不构成涂膜，也不存留在涂膜中。
8、增稠剂
增稠剂是一种流变助剂，不仅可以使涂料增稠，防止施工中出现流挂现象，而且能赋予涂料优异的机械性能和贮存稳定性。对于黏度较低的水性涂料来说，是非常重要的一类助剂。
羟乙基纤维素(HEC) 是一种白色或淡黄色，无味、无毒的纤维状或粉末状固体，由碱性纤维素和环氧乙烷（或氯乙醇）经醚化反应制备，属非离子型可溶纤维素醚类。由于HEC具有良好的增稠、悬浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和提供保护胶体等特性，已被广泛应用在石油开采、涂料、建筑、医药食品、纺织、造纸以及高分子聚合反应等领域。
9、耐磨剂
涂料用耐磨剂是一种提高涂膜耐磨耗性能的添加剂。对在使用过程中承受摩擦加入耐磨
剂以后，减少因摩擦引起的涂膜磨耗损失，从而能延长涂膜的使用寿命和使用周期，或提高加工性。
涂膜的耐磨性是指涂膜抵抗摩擦、擦伤、侵蚀的一种能力，与涂膜的许多性能有关，包
括硬度、耐划伤性、内聚力、抗张强度、弹性模数和韧性等。一般认为涂膜的韧性对其耐磨性的影响大于涂膜的硬度对其耐磨性的影响。
涂料加入耐磨剂并施工固化后，大部分耐磨剂能微突出于涂膜表面，并且是均匀的分布，当涂膜受摩擦行为时，其磨损部分首先是突出于涂膜表面的最高部分，即耐磨剂部分。实际上涂膜被保护免遭或少遭摩擦。涂膜在使用过程中，耐磨剂如同“骨材”，“分担”涂膜承受的摩擦力，从而延长了涂膜的使用周期，赋予涂膜耐磨性。
10、流平剂
流平剂是一种常用的涂料助剂，它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。能有效降低涂饰液表面张力，提高其流平性和均匀性的一类物质。可改善涂饰液的渗透性，能减少刷涂时产生斑点和斑痕的可能性，增加复盖性，使成膜均匀、自然。
11、消泡剂
避免发生泡沫，在水性涂料的制作中，实际是不可能的，因而必须采取消泡措施。如前所述，水性涂料制作、使用的多道工序都存在起泡问题，采用机械消泡方法势必每序都要安设一套装置。所以，水性涂料的消泡，都是采用加消泡剂的方法，实际上，所有水性涂料中都存在消泡剂。
12、耐水、耐油、耐热、耐老化性能良好，提高遮盖力和提高涂层的耐久性和刷洗性。无污染，熔融黏度低，涂膜坚固，流平性好，力学性能好，有优异的反应活性和贮藏稳定性、耐腐蚀性，耐化学药品性，涂料的配色好。
具体实施方式
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
家具板材涂料的生产方法,它包括以下重量份数的原料：聚氨酯40份，环氧树脂30份，乳液5份，亚麻纤维15份，复合偶联剂2份，水20份，邻苯二甲酸二丁酯3份，乙二醇3份，羟乙基纤维素增稠剂1份，碳化硅耐磨剂1份，醋酸丁酸纤维素流平剂1份，消泡剂2份；
家具板材涂料,生产过程包括以下步骤：
（1）、在混合器中依次加入配方量的水、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇、增稠剂、耐磨剂、流平剂、1/2消泡剂，搅拌均匀，转速为300 转／分，搅拌15分钟，形成胶状溶液；
（2）、将步骤（1）所得溶液通过磨砂机研磨至粒度为30微米以内，再将溶液放回混合器；
（3）、将亚麻纤维、聚氨酯按配方重量比例混合，转速为1000转／分，得到混合溶液；
（4）、将步骤（3）所得的混合溶液投入步骤（2）中的混合器；
（5）、再向混合器中依次投入环氧树脂、复合偶联剂、乳液、1/2消泡剂，与步骤（4）中的溶液混合，搅拌均匀，转速为至300转／分；
（6）、过滤除去粗颗粒和杂质。
实施例2
家具板材涂料的生产方法,它包括以下重量份数的原料：聚氨酯45份，环氧树脂40份，乳液10份，亚麻纤维17份，复合偶联剂3份，水25份，邻苯二甲酸二丁酯5份，乙二醇4份，羟乙基纤维素增稠剂2份，矿石粉耐磨剂2份，醋酸丁酸纤维素流平剂2份，消泡剂3份；
家具板材涂料,生产过程包括以下步骤：
（1）、在混合器中依次加入配方量的水、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇、增稠剂、耐磨剂、流平剂、1/2消泡剂，搅拌均匀，转速为300 转／分，搅拌20分钟，形成胶状溶液；
（2）、将步骤（1）所得溶液通过磨砂机研磨至粒度为30微米以内，再将溶液放回混合器；
（3）、将亚麻纤维、聚氨酯按配方重量比例混合，转速为1000转／分，得到混合溶液；
（4）、将步骤（3）所得的混合溶液投入步骤（2）中的混合器；
（5）、再向混合器中依次投入环氧树脂、复合偶联剂、乳液、1/2消泡剂，与步骤（4）中的溶液混合，搅拌均匀，转速为至300转／分；
（6）、过滤除去粗颗粒和杂质。
实施例3
家具板材涂料的生产方法,它包括以下重量份数的原料：聚氨酯50份，环氧树脂45份，乳液15份，亚麻纤维18份，复合偶联剂4份，水25份，邻苯二甲酸二丁酯7份，乙二醇5份，羟乙基纤维素增稠剂3份，碳化硅耐磨剂3份，醋酸丁酸纤维素流平剂3份，消泡剂3份；
家具板材涂料,生产过程包括以下步骤：
（1）、在混合器中依次加入配方量的水、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇、增稠剂、耐磨剂、流平剂、1/2消泡剂，搅拌均匀，转速为300 转／分，搅拌25分钟，形成胶状溶液；
（2）、将步骤（1）所得溶液通过磨砂机研磨至粒度为30微米以内，再将溶液放回混合器；
（3）、将亚麻纤维、聚氨酯按配方重量比例混合，转速为1200转／分，得到混合溶液；
（4）、将步骤（3）所得的混合溶液投入步骤（2）中的混合器；
（5）、再向混合器中依次投入环氧树脂、复合偶联剂、乳液、1/2消泡剂，与步骤（4）中的溶液混合，搅拌均匀，转速为至400 转／分；
（6）、过滤除去粗颗粒和杂质。
实施例4
家具板材涂料的生产方法,它包括以下重量份数的原料：聚氨酯60份，环氧树脂50份，乳液15份，亚麻纤维20份，复合偶联剂4份，水25份，邻苯二甲酸二丁酯10份，乙二醇5份，羟乙基纤维素增稠剂3份，矿石粉耐磨剂4份，醋酸丁酸纤维素流平剂3份，消泡剂3份；
家具板材涂料,生产过程包括以下步骤：
（1）、在混合器中依次加入配方量的水、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇、增稠剂、耐磨剂、流平剂、1/2消泡剂，搅拌均匀，转速为300 转／分，搅拌25分钟，形成胶状溶液；
（2）、将步骤（1）所得溶液通过磨砂机研磨至粒度为30微米以内，再将溶液放回混合器；
（3）、将亚麻纤维、聚氨酯按配方重量比例混合，转速为1500 转／分，得到混合溶液；
（4）、将步骤（3）所得的混合溶液投入步骤（2）中的混合器；
（5）、再向混合器中依次投入环氧树脂、复合偶联剂、乳液、1/2消泡剂，与步骤（4）中的溶液混合，搅拌均匀，转速为至400 转／分；
（6）、过滤除去粗颗粒和杂质。
经检测，质量技术指标如下：

Claims (8)

1.家具板材涂料的生产方法，其特征在于，它包括以下重量份数的原料：
聚氨酯 40 ～ 60 份，
环氧树脂 30 ～ 50 份，
乳液 5 ～ 15 份，
亚麻纤维 15 ～ 20 份，
复合偶联剂 2 ～ 4 份，
水 20 ～ 25 份，
邻苯二甲酸二丁酯 3 ～ 10 份，
乙二醇 3 ～ 5 份，
增稠剂 1 ～ 3 份，
耐磨剂 1 ～ 4 份，
流平剂 1 ～ 3 份，
消泡剂 2 ～ 3 份；
所述的家具板材涂料,生产过程包括以下步骤：
（1）、在混合器中依次加入配方量的水、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇、增稠剂、耐磨剂、流平剂、1/2消泡剂，搅拌均匀，转速为300 转／分，搅拌15～25分钟，形成胶状溶液；
（2）、将步骤（1）所得溶液通过磨砂机研磨至粒度为30微米以内，再将溶液放回混合器；
（3）、将亚麻纤维、聚氨酯按配方重量比例混合，转速为1000～1500 转／分，得到混合溶液；
（4）、将步骤（3）所得的混合溶液投入步骤（2）中的混合器；
（5）、再向混合器中依次投入环氧树脂、复合偶联剂、乳液、1/2消泡剂，与步骤（4）中的溶液混合，搅拌均匀，转速为至300 ～ 400 转／分；
（6）、过滤除去粗颗粒和杂质。
2.根据权利要求1所述的家具板材涂料的生产方法，其特征在于，所述聚氨酯，为水固型聚氨酯，异佛尔酮二异氰酸酯与聚乙二醇反应制备预聚体,以丙三醇和三羟甲基丙烷作为扩链剂,十六醇为封端剂,制备了星型结构的水固性聚氨酯。
3.根据权利要求1所述的家具板材涂料的生产方法，其特征在于，所述环氧树脂，为改性环氧树脂，磷酸与环氧树脂发生酯化反应，用过氧化苯甲酰作引发剂，形成活泼亚甲基自由基,再与丙烯酸,苯乙烯,丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯接枝共聚,最后用N,N-二甲基乙醇胺中和，得到改性环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的家具板材涂料的生产方法，其特征在于，所述乳液为苯乙烯与丙烯酸酯按重量比例1:1共聚而成的苯丙乳液。
5.根据权利要求1所述的家具板材涂料的生产方法，其特征在于，所述亚麻纤维，为粒度10～25μm的丝粉。
6.根据权利要求1所述的家具板材涂料的生产方法，其特征在于，所述复合偶联剂，是三叔丁氧基乙烯基硅烷与甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷混合，重量比例为1:2。
7.根据权利要求1所述的家具板材涂料的生产方法，其特征在于，所述耐磨剂，为碳化硅、细晶氧化铝或矿石粉的一种或多种混合。
8.根据权利要求1所述的家具板材涂料的生产方法，其特征在于，所述增稠剂，为羟乙基纤维素；所述流平剂,为醋酸丁酸纤维素；所述消泡剂,为有机硅消泡剂。
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