CN108997917A - 一种水性双组分木器涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性双组分木器涂料的其制备方法，包括步骤：(1)制备主剂：将丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体进行高速搅拌，然后依次加入成膜助剂、润湿剂和消泡剂，分散；再加入蜡；继续依次加入流平剂、去离子水、防腐剂、紫外线吸收剂充分搅拌至粘度稳定；过滤，即得；(2)制备固化剂：(2)制备固化剂：将水性异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯与丙二醇二乙酸酯混合均匀，即得固化剂；(3)将上述主剂和上述固化剂按质量比例为1:1.5～1.8混合，即得。本发明制得的双组分木器涂料具有硬度高、抗划伤性好，能够抗紫外线耐黄变等优点，并且生产工艺简单、经济合理，可广泛应用于木质家具等制品。

Description

一种水性双组分木器涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性木器涂料技术领域，具体涉及一种水性双组分木器涂料及其制备方法。
背景技术
随着人们对环保意识的增强，国家对于挥发性有机化合物(VOC)的限制，水性木器涂料具有VOC含量低、无毒无害、不燃不爆、无火灾隐患等优点而迅速发展。单组分水性木器涂料具有市场接受度高和价格低廉的优点，但是对施工温度、湿度有一定的要求，并且漆膜的实干速度慢，交联程度也不高形成的漆膜不够致密，最终成膜的质量不好保证，因此单组份水性漆的漆膜硬度和抗划伤、抗化性不高，很难满足一些要求较高的家具涂装。
因此，为了满足性能上的要求，双组分水性木器涂料就成为必然的选择。由于双组分水性木器涂料是化学反应成膜，所以漆膜的综合性能都得到了显著提高，特别是硬度、抗划伤以及抗紫外线耐黄变等性能表现更加突出。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种水性双组分木器涂料，在硬度、抗划伤等性能表现更加突出，尤其是优异的抗紫外线耐黄变的性能，能够大大提升使用寿命。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
(1)制备主剂：将丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体进行高速搅拌，然后依次加入成膜助剂、润湿剂和消泡剂，分散；再加入蜡，搅拌分散至细度≤35μm；继续依次加入流平剂、水、防腐剂、紫外线吸收剂充分搅拌至粘度稳定；过滤，即得主剂；所述丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体、成膜助剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、蜡、防腐剂、紫外线吸收剂和水的质量比为50-70：14-23：1.7-4：0.2-1.2：0.1-0.8：0.5-1.6：0.5-1.5：0.2-0.6：1-3：10-15；
(2)制备固化剂：将氰酸酯混合物与丙二醇二乙酸酯按质量比6-8：2-4混合均匀，即得固化剂；所述的氰酸酯混合物为水性异氰酸酯和氢化苯二亚甲基二异氰酸酯的混合物；所述水性异氰酸酯的固含量百分比为65-75％，异氰酸酯基团占水性异氰酸酯的质量百分比为10-15％；
(3)将上述主剂和上述固化剂按质量比例为1:1.5～1.8混合，即得。
其中，步骤(1)中所述丙烯酸乳液的固含量为45-50％；pH为7.0-9.0，25℃的粘度<3000mPa.s。
其中，步骤(1)中所述水性聚氨酯分散体的pH为7-9，固含量为30-40％，，25℃的粘度<300mPa.s。
其中，步骤(2)中所述氰酸酯混合物中，水性异氰酸酯和氢化苯二亚甲基二异氰酸酯的质量比例为1.5～2.5:1。更优选的，水性异氰酸酯和氢化苯二亚甲基二异氰酸酯的质量比例为2:1。更优选的，质量比例为2:1。水性异氰酸酯常温下可与水性聚氨酯发生固化反应，其异氰酸酯(-NCO)基团与水性树脂分子链上羟基、羧基、氨基等基团反应形成交联结构，可显著改善水性树脂性能。氢化苯二亚甲基二异氰酸酯制备的聚氨酯具备和与六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)生产的聚氨酯同等的耐黄变性。由于它的环状结构，它在固化过程中显示能够快速表干，提高固化产品硬度等特性。两者相辅相成，搭配使用可以达到更好的效果。
其中，步骤(1)中，所述紫外线吸收剂为二苯甲酮、芳香β-二酮的一种或几种。
优选的，步骤(1)中，所述紫外线吸收剂为二苯甲酮、芳香β-二酮的质量比例为1:1.3～1.8。紫外线辐射按照其波长的不同主要分为3个波段，UVA为320-400nm，UVB为290-320nm，UVC为200-290nm，由于大气臭氧层对UVA的吸收很少，所以UVA可以到达地面，其辐射量的变化基本上同臭氧层的变化没有关系；而UVC则同UVA完全相反，它几乎完全被臭氧层所吸收，所以它基本上不到达地面；而UVB的辐射量同臭氧层的变化有着密切的关系，对人类也有较大的影响。因此二苯甲酮可吸收的波段为UVB，芳香β-二酮可吸收的波段为UVA，两者搭配使用可以更好的吸收紫外线，以达到更好的耐黄变作用。
所述复配的紫外线吸收剂(二苯甲酮、芳香β-二酮)在双组份的水性异氰酸酯和氢化苯二亚甲基二异氰酸酯的固化剂中能够达到更好的耐黄变性能。
与现有技术相比，本发明具有的优点如下：
用本发明方法制备的水性双组分木器涂料，具有硬度高、快干、抗刮伤、耐水性好、透明性好、抗紫外线耐黄变等特点，并且生产工艺简单、经济合理，漆膜性能基本达到溶剂型聚氨酯木器漆的性能要求，可广泛应用于木质家具等制品。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步说明：
丙烯酸乳液，丙烯酸乳液816，广州荣东化工有限公司；水性聚氨酯分散体，ACURE805，上海源禾化工有限公司；成膜助剂，二丙二醇丁醚DPNB，陶氏化学；润湿剂，BYK346，广州市斯涂源化工有限公司；流平剂，BYK333，广州市斯涂源化工有限公司；消泡剂，BYK028，广州市斯涂源化工有限公司；蜡，BYK513，广州市斯涂源化工有限公司；防腐剂；二苯甲酮，天门恒昌化工有限公司；芳香β-二酮，衡水科鑫精细化学有限公司；水性异氰酸酯，HDX水性固化剂，精信汇明科技有限公司；氢化苯二亚甲基二异氰酸酯，江杉化学(上海)有限公司；丙二醇二乙酸酯，广州佳树化工有限公司
实施例1
按以下步骤制备：
(1)制备主剂：将丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体进行高速搅拌，然后依次加入成膜助剂、润湿剂和消泡剂，分散20分钟；再加入蜡或蜡与消光粉的混合物，搅拌分散至细度≤35μm；继续依次加入流平剂、去离子水、防腐剂、紫外线吸收剂充分搅拌至粘度稳定；过滤，即得主剂；按质量比，丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体、成膜助剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、蜡、防腐剂、紫外线吸收剂和水为50：23：4：1.2：0.8：1.6：1.5：0.6：2.3：15；其中紫外线吸收剂为二苯甲酮：芳香β-二酮的混合物，其质量比为1：1.3。
(2)制备固化剂：将氰酸酯混合物与丙二醇二乙酸酯按质量比6：4混合均匀，混合均匀，即得固化剂；所述氰酸酯混合物为水性异氰酸酯和氢化苯二亚甲基二异氰酸酯的混合物，其质量比为1.5：1。
(3)将上述主剂和上述固化剂按质量比例为1:1.5混合，即得。
实施例2
按以下步骤制备：
(1)制备主剂：将丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体进行高速搅拌，然后依次加入成膜助剂、润湿剂和消泡剂，分散20分钟；再加入蜡或蜡与消光粉的混合物，搅拌分散至细度≤35μm；继续依次加入流平剂、去离子水、防腐剂、紫外线吸收剂充分搅拌至粘度稳定；过滤，即得主剂；按质量比，丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体、成膜助剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、蜡、防腐剂、紫外线吸收剂和水为70：14：1.7：0.2：0.1：0.5：0.5％：0.2：1：1.8：10％；其中紫外线吸收剂为二苯甲酮：芳香β-二酮的混合物，其质量比为1：1.8。
(2)制备固化剂：将氰酸酯混合物与丙二醇二乙酸酯按质量比8：2混合均匀，即得固化剂；所述氰酸酯混合物为水性异氰酸酯和氢化苯二亚甲基二异氰酸酯的混合物，其质量比为2.5：1。
(3)将上述主剂和上述固化剂按质量比例为1:1.8混合，即得。
实施例3
按以下步骤制备：
(1)制备主剂：将丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体进行高速搅拌，然后依次加入成膜助剂、润湿剂和消泡剂，分散20分钟；再加入蜡或蜡与消光粉的混合物，搅拌分散至细度≤35μm；继续依次加入流平剂、去离子水、防腐剂、紫外线吸收剂充分搅拌至粘度稳定；过滤，即得主剂；按质量比，丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体、成膜助剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、蜡、防腐剂、紫外线吸收剂和水为60：20：2.5：0.5：0.5：1：1：0.4：2.1：12；其中紫外线吸收剂为二苯甲酮：芳香β-二酮的混合物，其质量比为1：1.8。
(2)制备固化剂：将氰酸酯混合物与丙二醇二乙酸酯按质量比7：3混合均匀，即得固化剂；所述氰酸酯混合物为水性异氰酸酯和氢化苯二亚甲基二异氰酸酯的混合物，其质量比为2：1。
(3)将上述主剂和上述固化剂按质量比例为1:1.6混合，即得。
实施例4
按以下步骤制备：
(1)制备主剂：将丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体进行高速搅拌，然后依次加入成膜助剂、润湿剂和消泡剂，分散20分钟；再加入蜡或蜡与消光粉的混合物，搅拌分散至细度≤35μm；继续依次加入流平剂、去离子水、防腐剂、紫外线吸收剂充分搅拌至粘度稳定；过滤，即得主剂；按质量比，丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体、成膜助剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、蜡、防腐剂、紫外线吸收剂和水为60：20：2.5：0.5：0.5：1：1：0.4：2.1：12；其中紫外线吸收剂为二苯甲酮。
(2)制备固化剂：将氰酸酯混合物与丙二醇二乙酸酯按质量比7：3混合均匀，即得固化剂；所述氰酸酯混合物为水性异氰酸酯和氢化苯二亚甲基二异氰酸酯的混合物，其质量比为2：1。
(3)将上述主剂和上述固化剂按质量比例为1:1.6混合，即得。
实施例5
按以下步骤制备：
(1)制备主剂：将丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体进行高速搅拌，然后依次加入成膜助剂、润湿剂和消泡剂，分散20分钟；再加入蜡或蜡与消光粉的混合物，搅拌分散至细度≤35μm；继续依次加入流平剂、去离子水、防腐剂、紫外线吸收剂充分搅拌至粘度稳定；过滤，即得主剂；按质量比，丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体、成膜助剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、蜡、防腐剂、紫外线吸收剂和水为60：20：2.5：0.5：0.5：1：1％：0.4：2.1：12。
(2)制备固化剂：将氰酸酯混合物与丙二醇二乙酸酯按质量比7：3混合均匀，即得固化剂；所述氰酸酯混合物为水性异氰酸酯和氢化苯二亚甲基二异氰酸酯的混合物，其质量比为2：1；其中紫外线吸收剂为芳香β-二酮。
(3)将上述主剂和上述固化剂按质量比例为1:1.6混合，即得。
对比例1
按以下步骤制备：
(1)制备主剂：将丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体进行高速搅拌，然后依次加入成膜助剂、润湿剂和消泡剂，分散20分钟；再加入蜡或蜡与消光粉的混合物，搅拌分散至细度≤35μm；继续依次加入流平剂、去离子水、防腐剂、紫外线吸收剂充分搅拌至粘度稳定；过滤，即得主剂；按质量比，丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体、成膜助剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、蜡、防腐剂、紫外线吸收剂和水为60：20：2.5：0.5：0.5：1：1：0.4：2.1：12；其中紫外线吸收剂为二苯甲酮：芳香β-二酮的混合物，其质量比为1：1.8。
(2)制备固化剂：按质量百分比，将30％丙二醇二乙酸酯与70％的水性异氰酸酯混合均匀，即得固化剂。
(3)将上述主剂和上述固化剂按质量比例为1:1.6混合，即得。
对比例2
按以下步骤制备：
(1)制备主剂：将丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体进行高速搅拌，然后依次加入成膜助剂、润湿剂和消泡剂，分散20分钟；再加入蜡或蜡与消光粉的混合物，搅拌分散至细度≤35μm；继续依次加入流平剂、去离子水、防腐剂、紫外线吸收剂充分搅拌至粘度稳定；过滤，即得主剂；按以下质量百分百组成：所述主剂包括以下组分：60％丙烯酸乳液、20％水性聚氨酯分散体、2.5％成膜助剂、0.5％润湿剂、0.5％流平剂、1％消泡剂、1％蜡、0.4％防腐剂、2.1％紫外线吸收剂和12％水；其中紫外线吸收剂为二苯甲酮：芳香β-二酮的混合物，其质量比为1：1.8。
(2)制备固化剂：按质量百分比，将30％丙二醇二乙酸酯与70％的氢化苯二亚甲基二异氰酸酯混合均匀，即得固化剂。
(3)将上述主剂和上述固化剂按质量比例为1:1.6混合，即得。
测试方法：
硬度(擦伤)：按GB/T6739规定进行。铅笔为中华牌101绘图铅笔。
耐划伤性：按GB/T9279规定进行，在划针上给定负荷100g进行划伤试验，试验后对着垂紅于划过的方向与试验样板成45°角进行B视观察，辨别不出伤痕则评为“未划伤”。
耐水性：按GB/T4893.1—2005规定进行。试液为蒸馏水，试验区域取每块板的中间部位，在每个试验区域上分別放上5层纸片，试验过程中需保持滤纸湿润，必要时在玻璃罩和试板接触部位涂上凡士林加以密封。24h后取掉滤纸，吸千，放置2h后在散射日光下目视观察，如3块试板中有2块未出现起泡、开裂、剥落等涂膜病态现象，但允许出现轻微变色和轻微光泽变化，则评为“无异常”。如出现以上涂膜病态现象按GB/T1766进行描述。
耐黄变性：按GB/T23987规定进行，用UVA(340)灯作为光源，将试板置于试验条件能满足黑板温度为(60士3)℃、辐照度为0.68W/m2、千相(无凝露)的荧光紫外老化机中，全过程保持连续光照168h。试验结束后取出，与未经光照的试板对照，用色差仪测定颜色变化(△E*)。
测试结果见表1：
表1
上述试验结果表明，本发明制备的水性双组分木器涂料，较单组分木器涂料在综合性能上有显著的提升，具有硬度高、抗划伤好，抗紫外耐黄变性能好等优点，可满足高端水性木器涂料市场要求，具有广阔的应用前景。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种水性双组分木器涂料的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)制备主剂：将丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体进行高速搅拌，然后依次加入成膜助剂、润湿剂和消泡剂，分散；再加入蜡，搅拌分散至细度≤35μm；继续依次加入流平剂、水、防腐剂、紫外线吸收剂充分搅拌至粘度稳定；过滤，即得主剂；所述丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体、成膜助剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、蜡、防腐剂、紫外线吸收剂和水的质量比为50-70：14-23：1.7-4：0.2-1.2：0.1-0.8：0.5-1.6：0.5-1.5：0.2-0.6：1-3：10-15；
(2)制备固化剂：将氰酸酯混合物与丙二醇二乙酸酯按质量比6-8：2-4混合均匀，即得固化剂；所述的氰酸酯混合物为水性异氰酸酯和氢化苯二亚甲基二异氰酸酯的混合物；所述水性异氰酸酯的固含量百分比为65-75％，异氰酸酯基团占水性异氰酸酯的质量百分比为10-15％；
(3)将上述主剂和上述固化剂按质量比例为1:1.5～1.8混合，即得。
2.根据权利要求1中的制备方法,其特征在于：步骤(1)中所述丙烯酸乳液的固含量为45-50％；pH为7.0-9.0，25℃的粘度<3000mPa.s。
3.根据权利要求1中的制备方法,其特征在于：步骤(1)中所述水性聚氨酯分散体的pH为7-9，固含量为30-40％，25℃的粘度<300mPa.s。
4.根据权利要求1中的制备方法,其特征在于：步骤(2)中所述氰酸酯混合物中，水性异氰酸酯和氢化苯二亚甲基二异氰酸酯的质量比例为1.5～2.5:1。
5.根据权利要求4中的制备方法,其特征在于：步骤(2)中所述氰酸酯混合物中，水性异氰酸酯和氢化苯二亚甲基二异氰酸酯的质量比例为2:1。
6.根据权利要求1中的制备方法,其特征在于：步骤(1)中，所述紫外线吸收剂为二苯甲酮、芳香β-二酮的一种或几种。
7.根据权利要求1中的制备方法,其特征在于：步骤(1)中，所述紫外线吸收剂为二苯甲酮、芳香β-二酮的质量比例为1:1.3～1.8。
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