CN109096850A - 一种户外金属家具用水性涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种户外金属家具用水性涂料，按重量份数计，包括氟碳改性丙烯酸树脂40～70份、水5～20份、交联树脂5～20份、消光粉3～8份、增稠剂1～3份、其他助剂0～5份。本发明的户外金属家具用水性涂料具有优良的耐候性、耐水性及抗冲击强度，还能与金属基材呈非常好的附着性能，且还具有优良的耐污、耐腐蚀、涂膜丰满的优点，能很好的满足户外金属家具的性能需求。本发明还提供了一种上述户外金属家具用水性涂料的制备方法。

Description

一种户外金属家具用水性涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性涂料技术领域，尤其涉及一种户外金属家具用水性涂料及其制备方法。

背景技术

户外金属家具作为家具行业的新生命，已经大范围出现在市场上，比如户外庭院桌椅、公园椅及沙滩椅等。户外金属家具的特色在于可放置于户外、舒适休闲、耐腐蚀性好、结实耐用，因此，深受人们的喜爱。然而户外环境的特殊性，要求金属家具需接受风吹雨淋、日晒的考验，必须具备耐紫外线、雨水酸碱腐蚀等能力。因此，需要对金属表面进行特殊处理，其中最常用及直接有效的方法是在金属的表面涂漆。目前一般以溶剂型丙烯酸涂料对户外金属家具进行涂装。然而，随着全球气候的变化和资源、能源的日趋紧张，世界各国相继制定了严格的环保法规和政策，鼓励和推广使用绿色环保、节能、节材的新产品，溶剂型涂料已经很难满足市场的需求。水性涂料因其优异的环保性能得到市场的青睐。然而，国内水性涂料的发展较慢，目前仍很难满足户外金属家具对涂料的高耐候性要求。

对此，有必要开发一种新的户外金属家具用水性涂料来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种户外金属家具用水性涂料，该水性涂料具有优良的耐候性、耐水性及抗冲击强度，还能与金属基材呈非常好的附着性能，能很好的满足户外金属家具的性能需求。

本发明的目的之二是提供一种上述户外金属家具用水性涂料的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种户外金属家具用水性涂料，按重量份数计，包括：

与现有技术相比，本发明的户外金属家具用水性涂料采用氟碳改性丙烯酸树脂作为主体树脂，与交联树脂经反应实现交联固化成膜，配合水、消光粉、增稠剂和其他助剂组成。该水性涂料具有优良的耐候性、耐水性及抗冲击强度，还能与金属基材呈非常好的附着性能，能很好的满足户外金属家具的性能需求。其中，氟碳改性丙烯酸树脂属于水性树脂，具有高环保性能，使得涂料属于环保涂料。更重要的是，氟碳改性丙烯酸树脂中氟单体与丙烯酸单体聚合形成分子链互穿结构，采用氟碳改性丙烯酸树脂作为主体树脂时，与交联树脂实现交联固化成膜时含氟丙烯酸酯聚合物中的全氟基团位于固化生成的聚合物的侧链上，对主链以及内部分子形成“屏蔽保护”，从而提高膜层的耐候性。不仅如此，氟碳改性丙烯酸树脂还具有丙烯酸树脂和有机氟涂料的特点，可使得涂层具有优良的耐污、耐腐蚀、涂膜丰满及与基材呈优良的附着力等优点。交联树脂的加入使得其与氟碳改性丙烯酸树脂在高温条件下即可进行反应实现交联固化成膜；消光粉的加入能均衡的控制涂膜表面光泽，增加涂膜的耐磨性和抗划痕性，提高抗冲击强度；增稠剂的加入可提高成膜效率，还能促进其综合性能的提高。

较佳地，氟碳改性丙烯酸树脂可以选为40份、50份、60份、70份。

较佳地，水可以选为5份、10份、15份、20份；具体地，水可以是去离子水、蒸馏水或纯净水。

较佳地，交联树脂可以选为5份、10份、15份、20份。具体地，交联树脂为醚化三聚氰胺树脂。比如，醚化三聚氰胺树脂选自丁醚化三聚氰胺树脂、甲醚化三聚氰胺树脂、混醚化三聚氰胺树脂中的一种或多种。本申请优选为醚化三聚氰胺树脂为甲醚化三聚氰胺树脂，甲醚化度高，氟碳改性丙烯酸树脂与甲醚化三聚氰胺树脂经过醚化反应实现交联固化成膜，既提高涂料的耐候性，又避免挥发性有机物偏高，解决后期使用中气味大的问题。

较佳地，消光粉可以选为3份、4份、5份、6份、7份、8份，消光粉的加入过量会导致涂膜的平整性和机械强度下降。具体地，消光粉为二氧化硅、滑石粉、高岭土、硬脂酸铝和硬脂酸钙中的一种或多种。本申请优选为二氧化硅，二氧化硅的加入可提高涂膜层的耐候性。

较佳地，增稠剂可以选为0.1份、0.5份、1份、1.5份、2份。具体地，增稠剂包括增稠剂A和增稠剂B，增稠剂A为聚氨酯型增稠剂；增稠剂B为疏水改性碱溶胀型增稠剂。聚氨酯型增稠剂具有良好的触变性和高效的增稠效率；疏水改性碱溶胀型增稠剂可使涂料内结构增强、粘度更稳定、有效保持粉体沉降和涂料不析水。通过使用聚氨酯型增稠剂和疏水改性碱溶胀型增稠剂共同进行协同作用，可进一步增强涂料的结构，从而提高耐候性。

较佳地，其他助剂可以选为0份、1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份。具体地，其他助剂选自高沸点成膜助剂、消泡剂、分散剂、pH调节剂、流平剂、紫外光吸收剂、催干剂、抗冻剂中的一种或多种。较佳地，高沸点成膜助剂可以选为1份、2份、3份、4份、5份。具体地，高沸点成膜助剂为苯甲醇、乙二醇丁醚、丙二醇苯醚和醇酯十二中的一种或多种。高沸点成膜助剂能促进膜层的流动性和弹性变形，改善膜层性能，提高其耐水性，且成膜后成膜助剂挥发速度快对膜层的性能影响少。本申请优选为醇酯十二，醇酯十二的水解稳定性好，不会产生絮凝，可避免破乳，能促进涂料成膜，且成膜的连续性好，提高其附着力和抗冲击强度。更为具体地，消泡剂为矿物油类消泡剂，矿物油类消泡剂在本体系中在可快速消泡，效率高；分散剂为钠盐分散剂，钠盐分散剂是一种不饱和羧酸共聚物的钠盐水溶液，具有分散效率高、润湿性能好的优点，还能使得涂料长期储存不沉淀，不返粗；pH调节剂为AMP-95，AMP-95是一种多功能胺助剂，调节涂料的pH值很稳定，还有湿润、分散的作用；流平剂采用有机硅油，有机硅油是一种无味、无毒、不易挥发的液体，属于环保流平剂；紫外光吸收剂选自水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类中任意一种或多种，紫外光吸收剂能吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分，可提高涂料的耐候性能；催干剂选为有机酸皂，有机酸皂能够加速涂膜干燥，提高成膜速率；抗冻剂为丙二醇，丙二醇可以降低涂层的冰点、提高其抗冻能力，以扩大涂料的使用范围。

相应地本发明还提供了一种户外金属家具用水性涂料的制备方法，包括：

1)在反应容器中加入氟碳改性丙烯酸树脂、消光粉和部分水，搅拌均匀，得到混合物A；

2)往所述混合物A中加入交联树脂，搅拌均匀，得到混合物B；

3)往所述混合物B中加入增稠剂和余下的水，搅拌均匀，得到户外金属家具用水性涂料。

较佳地，步骤1)的搅拌速率为600rpm，时间为30min；步骤2)的搅拌速率为600rpm，时间为30min；步骤3)为慢速搅拌，其搅拌速率为300rpm，时间为15min。

进一步，当户外金属家具用水性涂料包括具体其他助剂时，其制备方法，包括：

1)在反应容器中加入氟碳改性丙烯酸树脂、部分消泡剂、分散剂、消光粉和部分水，搅拌均匀，得到混合物A；

2)往所述混合物A中加入高沸点成膜助剂、部分pH调节剂、流平剂、紫外光吸收剂、催干剂、抗冻剂、交联树脂和余下的消泡剂，搅拌均匀，得到混合物B；

3)往所述混合物B中加入增稠剂A、增稠剂B、余下的pH调节剂和余下的水，搅拌均匀，得到户外金属家具用水性涂料。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案，但不构成对本发明的任何限制。

实施例1

本实施例的户外金属家具用水性涂料，按重量份数计，包括：

采用上述原料制备户外金属家具用水性涂料的方法，包括：

1)在反应容器中加入氟碳改性丙烯酸树脂40份、硬脂酸铝3份和去离子水5份，搅拌均匀，搅拌速率为600rpm，时间为30min，得到混合物A；

2)往混合物A中加入丁醚化三聚氰胺树脂5份，搅拌均匀，搅拌速率为600rpm，时间为30min，得到混合物B；

3)往混合物B中加入聚氨酯型增稠剂0.2份、疏水改性碱溶胀型增稠剂0.3份和去离子水10份，搅拌均匀，其搅拌速率为300rpm，时间为15min，得到户外金属家具用水性涂料。

实施例2

本实施例的户外金属家具用水性涂料，按重量份数计，包括：

采用上述原料制备户外金属家具用水性涂料的方法，包括：

1)在反应容器中加入氟碳改性丙烯酸树脂60份、二氧化硅5份、矿物油类消泡剂0.2份、钠盐分散剂0.5份和去离子水9份，搅拌均匀，搅拌速率为600rpm，时间为30min，得到混合物A；

2)往混合物A中加入0.3份的AMP-95、有机硅油0.2份、苯并三唑类0.4份、有机酸皂0.2份、丙二醇2份、醇酯十二4份、丁醚化三聚氰胺树脂5份和矿物油类消泡剂0.2份，搅拌均匀，搅拌速率为600rpm，时间为30min，得到混合物B；

3)往混合物B中加入聚氨酯型增稠剂0.2份、疏水改性碱溶胀型增稠剂0.3份、去离子水10份和0.3份的AMP-95，搅拌均匀，其搅拌速率为300rpm，时间为15min，得到户外金属家具用水性涂料。

实施例3

本实施例的户外金属家具用水性涂料，按重量份数计，包括：

该实施例的户外金属家具用水性涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，未出现的组分在制备方法中对应减少即可，在此不做详细说明。

实施例4

本实施例的户外金属家具用水性涂料，按重量份数计，包括：

该实施例的户外金属家具用水性涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，未出现的组分在制备方法中对应减少即可，在此不做详细说明。

实施例5

本实施例的户外金属家具用水性涂料，按重量份数计，包括：

该实施例的户外金属家具用水性涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，未出现的组分在制备方法中对应减少即可，在此不做详细说明。

实施例6

本实施例的户外金属家具用水性涂料，按重量份数计，包括：

该实施例的户外金属家具用水性涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，未出现的组分在制备方法中对应减少即可，在此不做详细说明。

实施例7

本实施例的户外金属家具用水性涂料，按重量份数计，包括：

该实施例的户外金属家具用水性涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，未出现的组分在制备方法中对应减少即可，在此不做详细说明。

实施例8

本实施例的户外金属家具用水性涂料，按重量份数计，包括：

该实施例的户外金属家具用水性涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，未出现的组分在制备方法中对应减少即可，在此不做详细说明。

实施例9

本实施例的户外金属家具用水性涂料，按重量份数计，包括：

该实施例的户外金属家具用水性涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，未出现的组分在制备方法中对应减少即可，在此不做详细说明。

实施例10

本实施例的户外金属家具用水性涂料，按重量份数计，包括：

该实施例的户外金属家具用水性涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，未出现的组分在制备方法中对应减少即可，，在此不做详细说明。

实施例11

本实施例的户外金属家具用水性涂料，按重量份数计，包括：

该实施例的户外金属家具用水性涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，未出现的组分在制备方法中对应减少即可，在此不做详细说明。

实施例12

本实施例的户外金属家具用水性涂料，按重量份数计，包括：

该实施例的户外金属家具用水性涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，未出现的组分在制备方法中对应减少即可，在此不做详细说明。

实施例13

本实施例的户外金属家具用水性涂料，按重量份数计，包括：

该实施例的户外金属家具用水性涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同，未出现的组分在制备方法中对应减少即可，在此不做详细说明。

对比例1

本对比例的户外金属家具用水性涂料，按重量份数计，包括：

对上述实施例1～13和对比例1获得的户外金属家具用水性涂料进行附着力、冲击强度、耐水性和耐候性能测试，测试结果如表1。

其中，附着力测试：用百格刀于表面切割每1cm2/100格，用3M胶做测试，通过评定方格内涂膜的完整程度来评定涂膜对基材附着程度；

冲击强度测试：杜邦冲击仪测试，冲击头半径1/2R，砝码重量500g，体积为50cm×50cm×50cm，观察涂层表面情况；

耐水性能测试：放入＞98℃沸水中2小时，观察涂层的外观；

耐候性测试：采用QUV-SE测试(UVA-340)，获得色差值。

表1：附着力、冲击强度、耐水性和耐候性能测试的结果

	附着力	冲击强度	耐水性	耐候性
					实施例1	95％	无明显裂纹	无异常	1.3
实施例2	97％	无明显裂纹	无异常	1.0
					实施例3	96％	无明显裂纹	无异常	1.3
实施例4	96％	无明显裂纹	无异常	1.4
					实施例5	96％	无明显裂纹	无异常	1.5
实施例6	95％	无明显裂纹	无异常	1.4
					实施例7	96％	无明显裂纹	无异常	1.5
实施例8	96％	无明显裂纹	无异常	1.7
					实施例9	96％	无明显裂纹	无异常	1.8
实施例10	96％	无明显裂纹	无异常	1.2
					实施例11	96％	无明显裂纹	无异常	1.1
实施例12	97％	无明显裂纹	无异常	1.0
					实施例13	97％	无明显裂纹	无异常	1.1
对比例1	80％	无明显裂纹	无异常	2.0

从表1中可知，本申请实施例1～13的户外金属家具用水性涂料的附着力、冲击强度、耐水性和耐候性能均远远优于对比例1，原因是氟碳改性丙烯酸树脂属于水性树脂，具有高环保性能，使得涂料属于环保涂料。更重要的是，氟碳改性丙烯酸树脂中氟单体与丙烯酸单体聚合形成分子链互穿结构，采用氟碳改性丙烯酸树脂作为水性树脂时，与交联树脂实现交联固化成膜，其中在成膜的过程中，含氟丙烯酸酯聚合物中的全氟基团位于聚合物的侧链上，对主链以及内部分子形成“屏蔽保护”，从而提高膜层的耐候性。不仅如此，氟碳改性丙烯酸树脂还具有丙烯酸树脂和有机氟涂料的特点，可使得涂层具有优良的耐污、耐腐蚀、涂膜丰满及与基材呈优良的附着力等优点。交联树脂的加入使得其与氟碳改性丙烯酸树脂进行反应实现交联固化成膜；高沸点成膜助剂能促进膜层的流动性和弹性变形，改善膜层性能，提高其耐水性；消光粉的加入能均衡的控制涂膜表面光泽，增加涂膜的耐磨性和抗划痕性，提高抗冲击强度；增稠剂的加入可提高成膜效率，还能促进其综合性能的提高，可能对耐候性有促进作用。

实施例3与实施例6相比，实施例3中户外金属家具用水性涂料的附着力性能较优，是由于实施例3中的高沸点成膜助剂为醇酯十二，醇酯十二的水解稳定性好，不会产生絮凝，可避免破乳，能促进涂料成膜，且成膜的连续性好，提高其与基材的附着力。

实施例3与实施例5相比，实施例3中户外金属家具用水性涂料的耐候性能较优，是由于实施例3中交联树脂为甲醚化三聚氰胺树脂，其甲醚化度高，可能与氟碳改性丙烯酸树脂醚化反应更充分，使得涂料的耐候性较高。

实施例3与实施例7相比，实施例3中户外金属家具用水性涂料的耐候性能较优，是由于实施例3中消光粉为二氧化硅，可能存在二氧化硅能使得涂层更致密，因此涂膜层的耐候性较高。

实施例3与实施例8和实施例9相比，实施例3中户外金属家具用水性涂料的耐候性能较优，是由于实施例3中增稠剂包括聚氨酯型增稠剂和疏水改性碱溶胀型增稠剂，而实施例8和实施例9中均采取单一的增稠剂。聚氨酯型增稠剂具有良好的触变性和高效的增稠效率；疏水改性碱溶胀型增稠剂可使涂料内结构增强、粘度更稳定、有效保持粉体沉降和涂料不析水。通过使用聚氨酯型增稠剂和疏水改性碱溶胀型增稠剂共同进行协同作用，可进一步增强涂料的结构，从而提高耐候性。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明做了详细的说明，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种户外金属家具用水性涂料，其特征在于，按重量份数计，包括：

2.如权利要求1所述的户外金属家具用水性涂料，其特征在于，所述交联树脂为醚化三聚氰胺树脂。

3.如权利要求2所述的户外金属家具用水性涂料，其特征在于，所述醚化三聚氰胺树脂选自丁醚化三聚氰胺树脂、甲醚化三聚氰胺树脂、混醚化三聚氰胺树脂中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的户外金属家具用水性涂料，其特征在于，所述消光粉为二氧化硅、滑石粉、高岭土、硬脂酸铝和硬脂酸钙中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的户外金属家具用水性涂料，其特征在于，所述增稠剂包括增稠剂A和增稠剂B，所述增稠剂A为聚氨酯型增稠剂；所述增稠剂B为疏水改性碱溶胀型增稠剂。

6.如权利要求1所述的户外金属家具用水性涂料，其特征在于，所述助剂选自高沸点成膜助剂、消泡剂、分散剂、pH调节剂、流平剂、紫外光吸收剂、催干剂、抗冻剂中的一种或多种。

7.如权利要求6所述的户外金属家具用水性涂料，其特征在于，所述高沸点成膜助剂为苯甲醇、乙二醇丁醚、丙二醇苯醚和醇酯十二中的一种或多种。

8.如权利要求6所述的户外金属家具用水性涂料，其特征在于，所述紫外光吸收剂选自水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类中的一种或多种。

9.如权利要求6所述的户外金属家具用水性涂料，其特征在于，所述消泡剂为矿物油类消泡剂。

10.如权利要求1～9任意一项所述的户外金属家具用水性涂料的制备方法，其特征在于，包括：

1)在反应容器中加入氟碳改性丙烯酸树脂、消光粉和部分水，搅拌均匀，得到混合物A；

2)往所述混合物A中加入交联树脂，搅拌均匀，得到混合物B；

3)往所述混合物B中加入增稠剂和余下的水，搅拌均匀，得到户外金属家具用水性涂料。