CN108715727B - 复配木器漆及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复配木器漆及其制备方法和应用，该复配木器漆包括第一组分和第二组分；所述第一组分为水性异氰酸酯固化剂；所述第二组分主要由以下质量份的组分制备而成：有机硅改性水性聚氨酯乳液30‑70份、水性丙烯酸乳液10‑50份、添加剂0.5‑20份和溶剂10‑30份制备而成；所述水性丙烯酸乳液的TG为50～55℃；在所述有机硅改性水性聚氨酯乳液中，以质量份计，所述有机硅改性水性聚氨酯乳液主要由以下组分制备而成：二氧化碳共聚物多元醇80份～120份、羟基硅油2～20份、芳香族二异氰酸酯20‑60份、小分子扩链剂0.1‑5份、亲水扩链剂2‑10份、成盐剂1～10份和溶剂150～250份。该复配木器漆具有较强的耐脏、耐化学品性，适宜用于制备木器家具。

Description

复配木器漆及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及复配木器漆及其制备方法和应用。
背景技术
随着人民生活水平的不断提高，木器家具领域中对漆膜的质量要求越来越高。传统的木器家具涂料中含约80％的硝化纤维漆溶剂，无法满足环保要求，一些酸固化涂料还会释放甲醛，严重影响使用者是身体健康，已经逐步退出木器涂料的舞台。而水性聚氨酯类涂料无毒性物质的释放，且所形成的漆膜强韧、光泽丰满、附着力强、耐水性强，开始受到人民的广泛关注。目前，我国聚氨酯木器漆多采用单组分聚氨酯漆，该类漆干燥快，成膜性强，但是该类聚氨酯木器漆耐脏性较差，不易擦洗，且耐水性差，不能满足木器家具的装饰性需求。
发明内容
基于此，有必要提供一种耐脏、耐化学品的复配木器漆及其制备方法和应用。
一种复配木器漆，包括第一组分和第二组分；所述第一组分为水性异氰酸酯固化剂；所述第二组分主要由以下质量份的组分制备而成：有机硅改性水性聚氨酯乳液30-80份、水性丙烯酸乳液10-60份、添加剂0.5-20份和水10-30份制备而成；
所述水性丙烯酸乳液的玻璃化转变温度(TG)为50～55℃；
在所述有机硅改性水性聚氨酯乳液中，以质量份计，所述有机硅改性水性聚氨酯乳液主要由以下组分制备而成：二氧化碳共聚物多元醇80份～120份、羟基硅油2～20份、芳香族二异氰酸酯20-60份、小分子扩链剂0.1-5份、亲水扩链剂2-10份、成盐剂1～10份和溶剂150～250份。
上述复配木器漆包括第一组分和第二组分，其中，第一组分为水性异氰酸酯固化剂，第二组分主要由二氧化碳共聚物多元醇、羟基硅油、芳香族二异氰酸酯、小分子扩链剂、亲水扩链剂及成盐剂制备而成的有机硅改性水性聚氨酯乳液与具有特定TG值的水性丙烯酸乳液混合而成，通过将第一组分和第二组分混合，使得复配木器漆的交联密度显著提升，进而使得该木器漆的耐化学品性能得到显著提升。且上述复配木器漆具有较好的成膜性，所形成的漆膜光亮平整，且耐脏性较强，易于擦洗，具有较好的装饰性。
在其中一实施例中，所述第二组分主要由以下质量份的组分制备而成：有机硅改性水性聚氨酯乳液40-70份、水性丙烯酸乳液15-50份、添加剂0.5-20份和水20-30份制备而成。
在其中一实施例中，在所述有机硅改性水性聚氨酯乳液中，以质量份计，所述有机硅改性水性聚氨酯乳液主要由以下组分制备而成：二氧化碳共聚物多元醇90份～110份、羟基硅油5～15份、芳香族二异氰酸酯30-50份、小分子扩链剂1-4份、亲水扩链剂4-8份、成盐剂2～8份和溶剂180～220份。
在其中一实施例中，所述第一组分和第二组分的质量比为1：(4～20)。
在其中一实施例中，所述第一组分和第二组分的质量比为1：(8～15)。
在其中一实施例中，所述水性异氰酸酯固化剂为拜耳2655。
在其中一实施例中，所述水性丙烯酸乳液为羟值为1.2％～1.8％的水性羟基丙烯酸乳液。
在其中一实施例中，所述成盐剂与所述亲水扩链剂的质量比为1:(1.2～1.4)。
在其中一实施例中，所述二氧化碳共聚物多元醇的数均分子量为1000～8000g/mol，羟基官能度为2～6，分子内碳酸酯基团的摩尔分率为0.25～0.45；及/或，所述羟基硅油的羟基含量为4％-12％。
在其中一实施例中，所述羟基硅油的羟基含量为6％-10％。
在其中一实施例中，所述芳香族二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯一种或多种中的一种或多种。
在其中一实施例中，所述成盐剂选自三乙胺、三丙胺、三丁胺、氢氧化钠和氨水中的一种或多种。
在其中一实施例中，所述亲水扩链剂选自N,N-二羟乙基单马来酰胺酸、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、N,N-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸和N-(2-氨基乙基)-2-氨基丙磺酸中的一种或多种。
在其中一实施例中，所述小分子扩链剂选自乙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-羟甲基环己烷、三甲基戊二醇、二正丁胺、乙二胺、三甲基己二胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺和异氟尔酮二胺中的一种或多种。
在其中一实施例中，所述溶剂为水。
在其中一实施例中，在所述添加剂中，以质量份计，包括：消泡剂0.1～0.5份、杀菌剂0.1～0.5份、润湿剂0.2～1份、pH调节剂0.1～0.8份、成膜助剂0.2～2份、增稠剂0.2～4份及色精0～10份。
在其中一实施例中，所述消泡剂为BKY024、BKY028、BYK018、BYK019和BYK1770中的一种或多种。
在其中一实施例中，所述杀菌剂为陶氏LXE。
在其中一实施例中，所述润湿剂TEGO450和TEGO500中的一种或多种。
在其中一实施例中，所述pH调节剂为氨水、三乙胺、二甲基乙醇胺和2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种或多种。
在其中一实施例中，所述成膜助剂为醇酯12、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、丙二醇和乙二醇中的一种或多种。
在其中一实施例中，所述增稠剂为罗门哈斯8w、罗门哈斯RM2020、罗门哈斯TT935、罗门哈斯ASE-60、BYK420和BYK425中的一种或多种。
在其中一实施例中，所述色精为水性色精。
上述复配木器漆的制备方法，包括以下步骤：
制备所述有机硅改性聚氨酯乳液；
将所述有机硅改性聚氨酯乳液、水性丙烯酸乳液、添加剂与所述水混合，分散均匀，制得所述第二组分；
将所述第二组分和所述第一组分混合，搅拌均匀即得所述复配木器漆。
在其中一实施例中，上述方法还包括制备有机硅改性聚氨酯乳液的步骤，所述制备有机硅改性聚氨酯乳液的步骤包括以下步骤：
将所述二氧化碳共聚物多元醇、所述羟基硅油和所述亲水扩链剂混合，升温至30-60℃；
加入所述芳香族二异氰酸酯，在75-95℃下搅拌3-5小时；
降温至50-75℃，加入所述小分子扩链剂，搅拌均匀；
再降温至10-50℃，加入所述成盐剂，搅拌均匀；
加入所述水，分散0.1-1h，即得所述制备有机硅改性聚氨酯乳液。
上述复配木器漆在制备木器家具中的应用。
上述复配木器漆具有较强的耐脏、耐化学品性，能够显著提升木器家具的使用寿命，且上述复配木器漆具有较好的成膜性，所形成的漆膜光亮平整，耐脏性较强，易于擦洗，具有较好的装饰性，故上述复配木器漆适宜应用于木器家具中。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
(1)有机硅改性聚氨酯乳液的制备
在500RPM搅拌条件下加入100份二氧化碳共聚物多元醇(Mn＝3000)、5份羟基硅油、6份二羟甲基丙酸升温至60℃；加入45份甲苯二异氰酸酯，搅拌0.5小时；升温至85℃反应3小时；降温至70℃，加入4份乙二醇，反应1小时，加入5.2份三乙胺，搅拌0.5小时；在1500RPM高速搅拌条件下加入200份水，搅拌15分钟，即得实施例1的有机硅改性聚氨酯乳液。
(2)复配木器漆的制备
在500PRM搅拌条件下，往分散缸加入27份水，再分别投入0.1份陶氏LXE、0.4份BYK190、0.5份TEGO450和0.2份BYK018，分散5-30min；再加入45份上述有机硅改性聚氨酯乳液，10份水性丙烯酸乳液，500-1500PRM转速分散5-30min，再加入0.3份2-氨基-2-甲基-1-丙醇，3份罗门哈斯8w，6份水性色精，500-1500PRM转速分散5-30min，即得第二组分。
取上述的第二组分100份，在500RPM搅拌条件下加入水性异氰酸酯固化剂(拜耳2655)10份，搅拌1分钟，在马口铁上涂膜制样，即得实施例1的复配木器漆。
实施例2
(1)有机硅改性聚氨酯乳液的制备
在500RPM搅拌条件下加入100质量份二氧化碳共聚物多元醇(Mn＝3000)、10份羟基硅油、8份二羟甲基丙酸升温至60℃；加入50份甲苯二异氰酸酯，搅拌0.5小时；升温至80℃反应4小时；降温至70℃，加入5份丁二醇，反应1小时，加入6份三乙胺，搅拌0.5小时；在1500RPM高速搅拌条件下加入200份水，搅拌15分钟，即得实施例2的有机硅改性聚氨酯乳液。
(2)复配木器漆的制备
在500PRM搅拌条件下，往分散缸加入27份水，再分别投入0.1份陶氏LXE、0.4份BKY333、0.4份TEGO450和0.1份BKY028，分散5-30min；再加入55份上述有机硅改性聚氨酯乳液、15水性丙烯酸乳液，500-1500PRM转速分散5-30min，再加入0.3份PH调节剂，2份增稠剂，8份水性色精，500-1500PRM转速分散5-30min，即得第二组分。
取上述的第二组分100份，在500RPM搅拌条件下加入水性异氰酸酯固化剂(拜耳2655)20份，搅拌1分钟，在马口铁上涂膜制样，即得实施例2的复配木器漆。
实施例3
(1)有机硅改性聚氨酯乳液的制备
在500RPM搅拌条件下加入100份二氧化碳共聚物多元醇(Mn＝3000)、5份羟基硅油、8份二羟甲基丙酸升温至60℃，加入50份甲苯二异氰酸酯，搅拌0.5小时；升温至80℃反应4小时；降温至70℃，加入4份丁二醇，反应1小时，加入6份三乙胺，搅拌0.5小时；在1500RPM高速搅拌条件下加入200份水，搅拌15分钟，得到实施例3的有机硅改性聚氨酯乳液。
(2)复配木器漆的制备
在500PRM搅拌条件下，往分散缸加入27份水，再分别投入0.1份陶氏LXE，0.4份BKY333，0.4份TEGO450，0.1份BKY024，分散5-30min，再加入60份上述有机硅改性聚氨酯乳液，20水性丙烯酸乳液，500-1500PRM转速分散5-30min，再加入0.3份2-氨基-2-甲基-1-丙醇，2份罗门哈斯8w，8份水性色精，500-1500PRM转速分散5-30min，即得第二组分。
取上述的第二组分100份，在500RPM搅拌条件下加入水性异氰酸酯固化剂(拜耳2655)10份，搅拌1分钟，在马口铁上涂膜制样，即得实施例3的复配木器漆。
实施例4
(1)有机硅改性聚氨酯乳液的制备
在500RPM搅拌条件下加入100份二氧化碳共聚物多元醇(Mn＝2000)、10份羟基硅油、8份二羟甲基丙酸升温至60℃；加入65份甲苯二异氰酸酯，搅拌0.5小时；加入0.2质量份辛酸亚锡催化剂，升温至80℃反应4小时，升温至80℃反应4小时；降温至70℃，加入3份丁二醇，反应1小时，加入6份三乙胺，搅拌0.5小时；在1500RPM高速搅拌条件下加入200份水，搅拌15分钟，即得实施例4的有机硅改性聚氨酯乳液。
(2)复配木器漆的制备
在500PRM搅拌条件下，往分散缸加入27份水，再分别投入0.1份陶氏LXE、0.4份BKY333、0.4份TEGO450和0.1份BKY024，分散5-30min，再加入45份上述有机硅改性聚氨酯乳液，10水性丙烯酸乳液，500-1500PRM转速分散5-30min，再加入0.3份2-氨基-2-甲基-1-丙醇，2份罗门哈斯8w，8份水性色精，500-1500PRM转速分散5-30min，即得第二组分。
取上述的第二组分100份，在500RPM搅拌条件下加入水性异氰酸酯固化剂(拜耳2655)15份，搅拌1分钟，在马口铁上涂膜制样，即得实施例4的复配木器漆。
实施例5
与实施例4基本相同，不同之处在于，所采用的固化剂为拜耳3100。
对比例1
与实施例4基本相同，不同之处在于，不加入水性异氰酸酯固化剂。
对比例2
实施例4基本相同，不同之处在于，水性丙烯酸乳液的TG值为10℃。
对比例3
与实施例4基本相同，不同之处在于，在制备有机硅改性聚氨酯乳液时，采用聚己二酸丁二醇酯二醇(Mn＝2000)代替二氧化碳共聚物多元醇。
性能测试
对实施例1-实施例5、对比例1-对比例3在马口铁上涂膜制样的复配木器漆制品(厚度在0.2mm左右)进行下述测试，测试结果如表1。
测试方法如下：
(1)使用美国MTS公司的CMT4204型台式电子万能拉力机进行测试。拉伸测试按照GB/T1040-92标准进行，测试标距为30mm，拉伸速率为200mm/min。
(2)铅笔硬度根据国标《GB/T6739-1996涂膜铅笔硬度测定法》测定。
(3)耐脏性测试采用油性笔在漆膜上划一道，再用布擦，观察擦干净的难易程度。
(4)耐碱性根据GB/T23999-2009进行
(5)采用承德金和仪器JY-PHb型接触角测定仪测试，以去离子水测量水接触角，液滴体积约为2.5ul，水滴在样品胶膜后15s拍照，用量角法测量接触角的大小。
(6)耐水性根据GB/T4893.1-2005与GB/T23999-2009进行。
表1
Figure BDA0001700168440000091
从表1可以看出，上述实施例1-实施例5的木器漆所形成的漆膜的耐脏、耐化学品性优于对比例1-对比例3。上述实施例1-实施例5的木器漆所形成的漆膜的耐水性优于对比例3。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种复配木器漆，其特征在于，包括第一组分和第二组分；所述第一组分为水性异氰酸酯固化剂；所述第二组分主要由以下质量份的组分制备而成：有机硅改性水性聚氨酯乳液30-70份、水性丙烯酸乳液10-50份、添加剂0.5-20份和水10-30份制备而成；
所述水性丙烯酸乳液的玻璃化转变温度为50~55℃；
在所述有机硅改性水性聚氨酯乳液中，以质量份计，所述有机硅改性水性聚氨酯乳液主要由以下组分制备而成：二氧化碳共聚物多元醇80份~120份、羟基硅油2~20份、芳香族二异氰酸酯20-60份、小分子扩链剂0.1-5份、亲水扩链剂2-10份、成盐剂1~10份和溶剂150~250份；
所述二氧化碳共聚物多元醇的数均分子量为1000~8000g/mol，羟基官能度为2~6，分子内碳酸酯基团的摩尔分率为0.25~0.45；
所述羟基硅油的羟基含量为4%-12%。
2.根据权利要求1所述的复配木器漆，其特征在于，所述第一组分和第二组分的质量比为1：4~20。
3.根据权利要求2所述的复配木器漆，其特征在于，所述水性异氰酸酯固化剂为拜耳2655。
4.根据权利要求1或2所述的复配木器漆，其特征在于，所述水性丙烯酸乳液为羟值为1.2%~1.8%的水性羟基丙烯酸乳液。
5.根据权利要求1或2所述的复配木器漆，其特征在于，所述成盐剂与所述亲水扩链剂的质量比为1:1.2~1.4。
6.根据权利要求5所述的复配木器漆，其特征在于，所述成盐剂选自三乙胺、三丙胺、三丁胺、氢氧化钠和氨水中的一种或多种；
所述亲水扩链剂选自N,N-二羟乙基单马来酰胺酸、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、N,N-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸和N-(2-氨基乙基)-2-氨基丙磺酸中的一种或多种。
7.根据权利要求1或2所述的复配木器漆，其特征在于，在所述添加剂中，以质量份计，包括：消泡剂0.1~0.5份、杀菌剂0.1~0.5份、润湿剂0.2~1份、pH调节剂0.1~0.8份、成膜助剂0.2~2份、增稠剂0.2~4份及色精0~10份。
8.权利要求1-7任一项所述的复配木器漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备所述有机硅改性水性 聚氨酯乳液；
将所述有机硅改性水性 聚氨酯乳液、水性丙烯酸乳液、添加剂与水混合，分散均匀，制得所述第二组分；
将所述第二组分和所述第一组分混合，搅拌均匀即得所述复配木器漆。
9.根据权利要求8所述的复配木器漆的制备方法，其特征在于，制备所述有机硅改性水性 聚氨酯乳液的步骤包括以下步骤：
将所述二氧化碳共聚物多元醇、所述羟基硅油和所述亲水扩链剂混合，升温至30-60℃；
加入所述芳香族二异氰酸酯，在75-95℃下搅拌3-5小时；
降温至50-75℃，加入所述小分子扩链剂，搅拌均匀；
再降温至10-50℃，加入所述成盐剂，搅拌均匀；
加入所述溶剂，分散0.1-1h，即得所述有机硅改性水性 聚氨酯乳液。
10.权利要求1-7任一项所述的复配木器漆在制备木器家具中的应用。
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