CN108641579A - 一种环境友好型水性漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种环境友好型水性漆，包括：水性树脂分散体、去离子水、防变色剂、成膜助剂、消泡剂、增稠剂和分散剂，所述防变色剂由水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4‑氨基‑1H‑苯并三唑‑7‑醇组成。本发明制备的环境友好型水性漆通过水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4‑氨基‑1H‑苯并三唑‑7‑醇的共同作用，一方面抑制了木材中单宁酸色素从底材中迁移渗透至漆膜造成水性漆变黄，另一方面抑制了漆膜中不饱和键结构发生变化造成水性漆变黄，从而有效解决了水性漆表面变黄的问题。另外，本发明也提供了一种环境友好型水性漆的制备方法。

Description

一种环境友好型水性漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种环境友好型水性漆及其制备方法。
背景技术
水性漆是以水作溶剂或者分散介质的新型环保涂料。相比较传统油漆，水性漆不含苯、甲苯、甲醛等有毒有害气体，环保优势显著,越来越受到人们的关注。水性漆可以广泛使用在建筑、工业金属件、木器、塑料等各种不同材料的表面，通过不同组分的配比和添加剂的改性制得满足各种应用场合的环保水性漆。
水性漆泛黄主要原因有两个方面。首先，由于木材本身是亲水性的,而其中的单宁酸等有色成分也具有亲水性。单宁酸的分子结构中含有大量的羟基,因而与水的相容性较好。而在水性涂料的应用中，木材中单宁酸等有色成分的亲水性是水性涂料变色的根本原因。其次，由于漆膜所含树脂不饱和键在紫外光线的照射下，容易引起结构发生变化、氧化或化学键断裂，这种改变在外表上反映就是漆膜变黄。
申请号为201510014396.X的中国专利文献公开了一种环保水性漆及其制备方法，该环保水性漆主要由水性树脂分散体、水、复合负离子粉、负离子添加剂、成膜助剂、消泡剂、增稠剂、分散剂和pH调节剂等组成，能持续释放负离子，且能充分地吸收有害气体和粉尘等微粒，从根本上改变涂料对人体健康的影响，但是未考虑家具和家装用的水性漆发黄给家具和家装的外观美感及使用寿命造成影响。本发明人考虑，提供一种环境友好型水性漆及其制备方法，制备的环境友好型水性漆通过单宁酸抑制剂和抗黄树脂的协同作用，从根本上解决涂料表面变黄的问题，从而延长水性漆使用寿命，保持漆膜的美观度。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种环境友好型水性漆及其制备方法，制备的环境友好型水性漆能有效解决水性漆表面变黄的问题。
有鉴于此，本发明提供了一种环境友好型水性漆，包括以下组分：
所述防变色剂由水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇组成，所述水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇的质量比为8～12：8～12：1。
优选的，所述水性树脂分散体为丙烯酸改性水性聚氨酯或丙烯酸与水性聚氨酯复合物。
优选的，所述水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇采用超声辅助搅拌方式配置成防变色剂，超声频率为20～40KHz。
优选的，所述水性单宁酸抑制剂为阳离子乳液、铝酸盐化合物和自交联丙烯酸聚合物中的一种或几种。
优选的，所述抗黄树脂由抗氧化剂和紫外线吸收剂组成。
优选的，所述抗氧化剂和紫外线吸收剂的质量比为0.8～1.2：0.8～1.2。
优选的，所述成膜助剂为醇酯类化合物。
优选的，所述消泡剂为改性有机硅油类消泡剂。
优选的，所述增稠剂为聚醚聚氨酯类化合物和/或聚醚多元醇类化合物。
优选的，所述分散剂为聚丙烯酸盐。
相应的，本发明还提供一种环境友好型水性漆的制备方法，包括以下步骤：步骤a)将0.5～5重量份消泡剂、30～90重量份防变色剂、1～10重量份分散剂和50～150重量份去离子水投入搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行10-30分钟，搅拌机的转速为800～1500转/分钟，所述防变色剂由水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇组成，所述水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇的质量比为8～12：8～12：1；步骤b)降低搅拌机的转速为200～600转/分钟，将700～900重量份水性树脂分散体、30～90重量份成膜助剂和0.5～5重量份消泡剂投入搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行20～40分钟后，加入50～150重量份去离子水进行稀释，在充分搅拌的条件下缓慢加入1～20重量份增稠剂，充分搅拌20-40分钟后得到环境友好型水性漆。
本发明提供了一种环境友好型水性漆及其制备方法，包括以下组分：水性树脂分散体、去离子水、防变色剂、成膜助剂、消泡剂、增稠剂和分散剂，所述防变色剂由水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇组成。所述水性单宁酸抑制剂由阳离子乳液、铝酸盐化合物和自交联丙烯酸聚合物中的一种或几种组成。与现有技术相比，阳离子乳液可以和木材中的单宁酸产生离子键，反应形成的盐类物质被涂层固定在界面上，而不会迁移渗出至涂层表面被氧化变色。铝酸盐化合物可以和单宁酸中的苯酚基团进行螯合反应，产生不溶性、稳定的化合物。自交联丙烯酸聚合物主要通过丙烯酸及其交联剂聚合形成的密封层阻止了单宁酸从木材中迁移渗出。所述抗黄树脂由抗氧化剂和紫外线吸收剂组成，抗氧化剂阻止不饱和树脂由于高温和微量氧的热氧化作用而降解变黄，紫外线吸收剂能有效抑制高分子聚合物在紫外线的作用下变黄。因此，本发明制备的环境友好型水性漆在水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇的协同作用下，一方面抑制了木材中单宁酸色素从底材中迁移渗透至漆膜造成水性漆变黄，另一方面抑制了漆膜中不饱和键结构发生变化造成水性漆变黄，从而有效解决了水性漆表面变黄的问题。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种环境友好型水性漆，包括以下组分：
所述防变色剂由水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇组成，所述水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇的质量比为8～12：8～12：1，更优选为9～11：9～11：1，更优选为10：10：1。
作为优选方案，所述水性树脂分散体为丙烯酸改性水性聚氨酯或丙烯酸与水性聚氨酯复合物。此类水性树脂综合性能较好，主要表现在具有硬度高，化学性能稳定，耐候性、耐磨性能好，使用寿命长等性能优势。
作为优选方案，所述水性单宁酸抑制剂为阳离子乳液、铝酸盐化合物和自交联丙烯酸聚合物中的一种或几种。
作为优选方案，所述抗黄树脂由抗氧化剂和紫外线吸收剂组成，所述抗氧化剂和紫外线吸收剂的质量比为0.8～1.2：0.8～1.2，更优选为0.9～1.1：0.9～1.1，更优选为1：1。
按照本发明，所述成膜助剂优选为醇酯类化合物，更优选为Texanol、LusolvanFBH、Coasol、DBE-IB和DPnB中的一种或几种，其沸点高、环保性能优越，且混溶性好。
由于水性漆在制备过程中容易产生气泡，因此，本发明提供的环境友好型水性漆中消泡剂必不可少。有机硅类消泡剂相比其他的消泡剂，具有更低的表面能，不仅消泡功能更佳，且能起到一定的流平作用。所述消泡剂优选为改性有机硅油类消泡剂，更优选为有机硅和醚醇的共聚物。
所述增稠剂优选为聚醚聚氨酯类化合物和/或聚醚多元醇类化合物。此类增稠剂粘度大，且与本发明所选体系相容性好。
所述分散剂优选为聚丙烯酸盐，更优选多羟基聚丙烯酸盐。此类分散剂不仅具有良好的水溶性，且与丙烯酸分散体和聚氨酯分散体有良好的相容性，能够通过双电层和位阻效应使负离子粉粒子均匀分散在水性漆中。
按照本发明，所述环境友好型水性漆优选包括以下组分：
所述防变色剂由水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇组成。
更优选的，所述环境友好型水性漆包括以下组分：
所述防变色剂由水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇组成。
相应的，本发明还提供一种环境友好型水性漆的制备方法，包括以下步骤：步骤a)将0.5～5重量份消泡剂、30～90重量份防变色剂、1～10重量份分散剂和50～150重量份去离子水投入搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行10-30分钟，搅拌机的转速为800～1500转/分钟，所述防变色剂由水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇组成，所述水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇的质量比为8～12：8～12：1；步骤b)降低搅拌机的转速为200～600转/分钟，将700～900重量份水性树脂分散体、30～90重量份成膜助剂和0.5～5重量份消泡剂投入搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行20～40分钟后，加入50～150重量份去离子水进行稀释，在充分搅拌的条件下缓慢加入1～20重量份增稠剂，充分搅拌20-40分钟后得到环境友好型水性漆。
其中，步骤a中搅拌机的转速优选为1000～1250转/分钟；步骤b中搅拌机的转速优选为300～500转/分钟。
从以上方案可以看出，本发明采用水性树脂分散体、去离子水、防变色剂、成膜助剂、消泡剂、增稠剂和分散剂制备环境友好型水性漆，所述防变色剂由水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇组成。单宁酸的多个邻位酚羟基结构，可以作为一种多羟基配体与金属离子发生络合反应，两个相邻的酚羟基能用氧负离子的形式与金属离子形成稳定的五元环鳌合物，邻苯三酚结构中的第三个酚羟基虽然没有参与络合，但可以促进另外两个酚羟基的离解，从而促进络合物的形成与稳定。与现有技术相比，阳离子乳液可以和木材中的单宁酸产生离子键，反应形成的盐类物质被涂层固定在界面上，而不会迁移渗出至涂层表面被氧化变色。铝酸盐化合物可以和单宁酸中的苯酚基团进行螯合反应，产生不溶性、稳定的化合物。自交联丙烯酸聚合物主要通过丙烯酸及其交联剂聚合形成的密封层阻止了单宁酸从木材中迁移渗出。抗黄树脂由抗氧化剂和紫外线吸收剂组成，抗氧化剂阻止不饱和树脂由于高温和微量氧的热氧化作用而降解变黄，紫外线吸收剂能有效抑制高分子聚合物在紫外线的作用下变黄。因此，本发明制备的环境友好型水性漆在水性单宁酸抑制剂和抗黄树脂的协同作用下，一方面抑制了木材中单宁酸色素从底材中迁移渗透至漆膜造成水性漆变黄，另一方面抑制了漆膜中不饱和键结构发生变化造成水性漆变黄，从而有效解决了水性漆表面变黄的问题。此外，本发明提供的制备方法工艺简单，适用于大规模生产。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
所述的防变色的环境友好型水性漆，包括以下组分，各组分的重量份数为：
所述防变色剂由水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇组成。
其中，水性单宁酸抑制剂为阳离子乳液，重量份数为25；
其中，抗黄树脂中各组分的重量份数分别为：
抗氧化剂 12.5
紫外线吸收剂 12.5
其中，4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇，重量份数为2。
所述的防变色的环境友好型水性漆的制备工艺步骤如下：
1)按照设定的重量百分比配备原料，将分散剂、防变色剂、配方量50％的消泡剂和去离子投入高速搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行10分钟使其分散均匀直至达到所需的细度，高速搅拌器的转速为每分钟1000转。
2)降低搅拌器的转速为每分钟300转。按照设定的重量百分比，将水性树脂分散体、成膜助剂和剩余50％的消泡剂投入搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行20分钟，加入剩余的去离子水进行稀释，在充分搅拌的条件下缓慢加入增稠剂，充分搅拌20分钟后即得成品。
实施例2
所述的防变色的环境友好型水性漆，包括以下组分，各组分的重量份数为：
所述防变色剂由水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇组成。
其中，水性单宁酸抑制剂为铝酸盐化合物，重量份数为30；
其中，抗黄树脂中各组分的重量份数分别为：
抗氧化剂 15
紫外线吸收剂 15
其中，4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇，重量份数为3。
所述的防变色的环境友好型水性漆的制备工艺步骤如下：
1)按照设定的重量百分比配备原料，将分散剂、防变色剂、配方量50％的消泡剂和去离子投入高速搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行20分钟使其分散均匀直至达到所需的细度，高速搅拌器的转速为每分钟1100转。
2)降低搅拌器的转速为每分钟400转。按照设定的重量百分比，将水性树脂分散体、成膜助剂和剩余50％的消泡剂投入搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行30分钟，加入剩余的去离子水进行稀释，在充分搅拌的条件下缓慢加入增稠剂，充分搅拌30分钟后即得成品。
实施例3
所述的防变色的环境友好型水性漆，包括以下组分，各组分的重量份数为：
所述防变色剂由水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇组成。
其中，水性单宁酸抑制剂为自交联丙烯酸聚合物，重量份数为35；
其中，抗黄树脂中各组分的重量份数分别为：
抗氧化剂 17.5
紫外线吸收剂 17.5
其中，4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇，重量份数为3.5。
所述的防变色的环境友好型水性漆的制备工艺步骤如下：
1)按照设定的重量百分比配备原料，将分散剂、防变色剂、配方量50％的消泡剂和去离子投入高速搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行30分钟使其分散均匀直至达到所需的细度，高速搅拌器的转速为每分钟1250转。
2)降低搅拌器的转速为每分钟500转。按照设定的重量百分比，将水性树脂分散体、成膜助剂和剩余50％的消泡剂投入搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行40分钟，加入剩余的去离子水进行稀释，在充分搅拌的条件下缓慢加入增稠剂，充分搅拌40分钟后即得成品。
实施例4
所述的防变色的环境友好型水性漆，包括以下组分，各组分的重量份数为：
所述防变色剂由水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇组成。
其中，水性单宁酸抑制剂中各组分的重量份数分别为：
阳离子乳液 15
铝酸盐化合物 15
其中，抗黄树脂中各组分的重量份数分别为：
抗氧化剂 15
紫外线吸收剂 15
其中，4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇，重量份数为3。
所述的防变色的环境友好型水性漆的制备工艺步骤如下：
1)按照设定的重量百分比配备原料，将分散剂、防变色剂、配方量50％的消泡剂和去离子投入高速搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行20分钟使其分散均匀直至达到所需的细度，高速搅拌器的转速为每分钟1100转。
2)降低搅拌器的转速为每分钟400转。按照设定的重量百分比，将水性树脂分散体、成膜助剂和剩余50％的消泡剂投入搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行30分钟，加入剩余的去离子水进行稀释，在充分搅拌的条件下缓慢加入增稠剂，充分搅拌30分钟后即得成品。
实施例5
所述的防变色的环境友好型水性漆，包括以下组分，各组分的重量份数为：
所述防变色剂由水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇组成。
其中，水性单宁酸抑制剂中各组分的重量份数分别为：
阳离子乳液 17.5
自交联丙烯酸聚合物 17.5
其中，抗黄树脂中各组分的重量份数分别为：
抗氧化剂 17.5
紫外线吸收剂 17.5
其中，4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇，重量份数为3.5。
所述的防变色的环境友好型水性漆的制备工艺步骤如下：
1)按照设定的重量百分比配备原料，将分散剂、防变色剂、配方量50％的消泡剂和去离子投入高速搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行30分钟使其分散均匀直至达到所需的细度，高速搅拌器的转速为每分钟1500转。
2)降低搅拌器的转速为每分钟600转。按照设定的重量百分比，将水性树脂分散体、成膜助剂和剩余50％的消泡剂投入搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行40分钟，加入剩余的去离子水进行稀释，在充分搅拌的条件下缓慢加入增稠剂，充分搅拌40分钟后即得成品。
对比例1
所述环境友好型水性漆，包括以下组分，各组分的重量份数为：
所述环境友好型水性漆的制备工艺步骤如下：
1)按照设定的重量百分比配备原料，将分散剂、配方量50％的消泡剂和去离子投入高速搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行20分钟使其分散均匀直至达到所需的细度，高速搅拌器的转速为每分钟1100转。
2)降低搅拌器的转速为每分钟400转。按照设定的重量百分比，将水性树脂分散体、成膜助剂和剩余50％的消泡剂投入搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行30分钟，加入剩余的去离子水进行稀释，在充分搅拌的条件下缓慢加入增稠剂，充分搅拌30分钟后即得成品。
对比例2
所述环境友好型水性漆，包括以下组分，各组分的重量份数为：
所述环境友好型水性漆的制备工艺步骤如下：
1)按照设定的重量百分比配备原料，将分散剂、防变色剂、配方量50％的消泡剂和去离子投入高速搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行30分钟使其分散均匀直至达到所需的细度，高速搅拌器的转速为每分钟1250转。
2)降低搅拌器的转速为每分钟500转。按照设定的重量百分比，将水性树脂分散体、成膜助剂和剩余50％的消泡剂投入搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行40分钟，加入剩余的去离子水进行稀释，在充分搅拌的条件下缓慢加入增稠剂，充分搅拌40分钟后即得成品。
依据GB/T23983-2009《木器涂料耐黄变性测定法》，采用荧光紫外老化设备对不同实施例进行耐黄变性测定；测试底板经过制备、涂装、干燥和状态调节后，将样板置于黑板温度为(60±3)℃，辐照度为0.68W/m2的条件下，连续光照暴露168h，试验结束后，用测色仪测量色差值。
该环境友好型水性漆涂料的性能测试结果见表1：
表1本发明制备的环境友好型水性漆涂料的性能测试结果
实施例 色差值/ΔE
实施例1 0.22
实施例2 0.19
实施例3 0.21
实施例4 0.20
实施例5 0.23
对比例1 0.45
对比例2 0.56
从以上实施例和对比例可以看出，对比例1和对比例2中均没有加入防变色剂，从水性漆涂料的性能测试结果表可以发现，对比例1和对比例2对应的水性漆色差值较大，在长时间紫外线暴晒条件下，存在老化现象，说明所添加的防变色剂对水性漆的耐黄变性能起到非常关键的作用。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种环境友好型水性漆，其特征在于，包括以下组分：
所述防变色剂由水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇组成，所述水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇的质量比为8～12：8～12：1。
2.根据权利要求1所述的环境友好型水性漆，其特征在于，所述水性树脂分散体为丙烯酸改性水性聚氨酯或丙烯酸与水性聚氨酯复合物。
3.根据权利要求1所述的环境友好型水性漆，其特征在于，所述水性单宁酸抑制剂和抗黄树脂采用超声辅助搅拌方式配置成防变色剂。
4.根据权利要求1所述的环境友好型水性漆，其特征在于，所述水性单宁酸抑制剂为阳离子乳液、铝酸盐基化合物和自交联丙烯酸聚合物中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的环境友好型水性漆，其特征在于，所述抗黄树脂由抗氧化剂和紫外线吸收剂组成，所述抗氧化剂和紫外线吸收剂的质量比为0.8～1.2：0.8～1.2。
6.根据权利要求1所述的环境友好型水性漆，其特征在于，所述成膜助剂为醇酯类化合物。
7.根据权利要求1所述的环境友好型水性漆，其特征在于，所述消泡剂为改性有机硅油类消泡剂。
8.根据权利要求1所述的环境友好型水性漆，其特征在于，所述增稠剂为聚醚聚氨酯类化合物和/或聚醚多元醇类化合物。
9.根据权利要求1所述的环境友好型水性漆，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸盐。
10.如权利要求1所述的环境友好型水性漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a)将0.5～5重量份消泡剂、30～90重量份防变色剂、1～10重量份分散剂和50～150重量份去离子水投入搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行10-30分钟，搅拌机的转速为800～1500转/分钟，所述防变色剂由水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇组成，所述水性单宁酸抑制剂、抗黄树脂和4-氨基-1H-苯并三唑-7-醇的质量比为8～12：8～12：1；
步骤b)降低搅拌机的转速为200～600转/分钟，将700～900重量份水性树脂分散体、30～90重量份成膜助剂和0.5～5重量份消泡剂投入搅拌机中，以边搅拌边抽真空的方式进行20～40分钟后，加入50～150重量份去离子水进行稀释，在充分搅拌的条件下缓慢加入1～20重量份增稠剂，充分搅拌20-40分钟后得到环境友好型水性漆。
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