CN109337533A - 一种耐黄变阻燃水性uv木器涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种耐黄变阻燃水性UV木器涂料及其制备方法，涂料组分包括去离子35％‑45％、聚氨酯丙烯酸酯35％‑45％、改性纳米二氧化钛5％‑15％、改性纳米氧化锌0.2％‑1％、光引发剂1％‑4％、分散剂1％‑3％和流平剂1％‑3％，采用有机硅和反应型阻燃剂改性纳米氧化锌和纳米二氧化钛，能使二氧化锌和氧化钛与水性UV树脂之间通过有机硅的桥梁作用，以化学键的方式连接起来；并在其中添加反应型阻燃剂。这样，两种纳米材料能更均匀更牢固地存在于涂料涂层中，从而使氧化锌更好地起到吸收紫外线的作用，二氧化钛起到遮盖涂料涂层、隔离紫外线的作用，涂料的耐黄变性能就更好。反应型阻燃剂的加入使得涂料的阻燃性能更好。

Description

一种耐黄变阻燃水性UV木器涂料及其制备方法
技术领域
本发明专利属于涂料技术领域，尤其涉及一种耐黄变阻燃水性UV木器涂料及其制备方法。
背景技术
耐光变色性能的稳定性，是木器涂料面临的主要质量问题之一，木制品的褪色黄变现象，主要是受到木器涂料黄变的影响。使用纳米二氧化钛、纳米氧化锌等无机纳米材料作为改性剂，可改善木器涂料的耐光变色性能，但通常采用纳米二氧化钛/氧化锌改性涂料，都是将纳米二氧化钛/氧化锌与涂料树脂简单共混，但此种方法存在以下缺点1)由于物理混合使得纳米二氧化钛/氧化锌分散不均匀，会出现耐黄变效果不均匀，部分区域耐黄变效果差；2)由于纳米二氧化钛/氧化锌与涂料树脂仅是物理连接，随着时间的变化，纳米二氧化钛/氧化锌易脱落，造成涂料的耐黄变持续时间有限，不能获得更持久的效果。同时，由于木制品易燃，作为木制品性能升级的保证，木器涂料的阻燃性就显得尤为重要，大多时候采用的木器涂料阻燃剂为无机阻燃剂，阻燃效果并不特别理想，甚至会有重金属残留。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种可以具有持久和均匀的耐黄变以及较好的阻燃效果的UV木器涂料及其制备方法。
一种耐黄变阻燃水性UV木器涂料，包含以下各组分：
所述改性纳米二氧化钛浆液所用的原料为：
所述改性纳米氧化锌与改性纳米二氧化钛浆液所用的原料相同，仅将纳米二氧化钛替换为氧化锌。
所述反应型阻燃剂为2,3-二溴丙醇、二溴苯酚、四溴邻二甲酸酐中的一种。
所述光引发剂为α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮和α-羟烷基苯酮中的一种。
所述流平剂为聚醚改性有机硅和氟改性丙烯酸酯的混合物，所述聚醚改性有机硅和氟改性丙烯酸酯的混合质量比为3-5:2-4。
制备改性纳米二氧化钛浆料中的纳米二氧化钛粉末选择金红石型二氧化钛。
所述有机硅树脂为聚烷基芳基硅树脂或聚甲基苯基硅树脂。
该涂料的制备过程包括以下步骤：
(1)制备改性纳米二氧化钛浆料和改性纳米氧化锌浆料
改性纳米二氧化钛浆料：在180-200重量份的去离子水中加入3.6-4重量份的分散剂聚丙烯酰胺、1.8-2重量份的润湿剂聚乙二醇和2-2.3重量份的辛基酚聚氧乙烯醚，在高速分散条件下加入180-200重量份的纳米二氧化钛、2-5重量份反应型阻燃剂、1.5-2重量份的有机硅树脂，在砂磨速度为2000～2200r·min-1的砂磨机中研磨，并加入0.6-1重量份的聚硅氧烷类消泡剂；高速研磨2h后，加入4-8重量份的保护胶聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀；然后用超声波发生器处理4h，得到改性纳米二氧化钛浆料。
改性纳米氧化锌浆料：制备方法同改性纳米二氧化钛浆料，将纳米二氧化钛替换为纳米氧化锌即可。
(2)将35％-45％的去离子水、40％-55％的聚氨酯丙烯酸酯、5％-15％的改性纳米二氧化钛浆料和0.2％-1％的纳米氧化锌加入到指定的容器中，进行机械搅拌2-5h，再加入1％-3％的分散剂，继续搅拌至得均匀溶液；
(3)将1％-4％的光引发剂和1％-3％的流平剂，加入到步骤(1)所得均匀溶液中，继续搅拌1-2h，直至搅拌均匀，即得UV涂料。
与现有技术相比本发明的有益效果如下：
1)采用有机硅改性纳米氧化锌和纳米二氧化钛，能使氧化锌和氧化钛与水性UV树脂之间通过有机硅的桥梁作用，以化学键的方式连接起来。这样，两种纳米材料能更均匀更牢固地存在于涂料涂层中，从而使氧化锌更好地起到吸收紫外线的作用，二氧化钛起到遮盖涂料涂层、隔离紫外线的作用。涂料的耐黄变性能就更好。
2)反应型阻燃剂的加入，使得水性UV涂料阻燃性能更持久。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，并非对本发明的限制，凡是依照本发明公开内容所进行的任何本领域的等同替换，均属于本发明的保护范围。
实施例一
一种耐黄变阻燃水性UV木器涂料，包括去离子水35g、含氟聚氨酯丙烯酸酯45g、聚甲基苯基硅树脂5g、改性纳米二氧化钛浆料10g、改性纳米氧化锌浆料1g、α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮1g、分散剂2g和流平剂1g。
其中，流平剂为聚醚改性有机硅和氟改性丙烯酸酯的混合物，聚醚改性有机硅和氟改性丙烯酸酯的混合质量比为3:2。
该涂料的制备过程包括以下步骤：
(1)改性纳米二氧化钛浆料：在200g的去离子水中加入3.6g的分散剂聚丙烯酰胺、2g润湿剂聚乙二醇和2.3g的辛基酚聚氧乙烯醚，在高速分散条件下加入200g的纳米二氧化钛、3g2,3-二溴丙醇和1.5g的聚烷基芳基硅树脂，在砂磨速度为2200r·min-1的砂磨机中研磨，并加入0.6g的聚硅氧烷类消泡剂；高速研磨2h后，加入6g的保护胶聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀；然后用超声波发生器处理4h，得到改性纳米二氧化钛浆料。
改性纳米氧化锌浆料：制备方法同改性纳米二氧化钛浆料，将纳米二氧化钛替换为纳米氧化锌即可。
(2)将35g的去离子水、45g的含氟聚氨酯丙烯酸酯、10g的改性纳米二氧化钛浆料和0.3g改性纳米氧化锌加入到指定的容器中，进行机械搅拌2.5h，再加入3g的分散剂，继续搅拌至得均匀溶液；
(3)将5g的α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮和2g的流平剂，加入到步骤(1)所得均匀溶液中，继续搅拌1h，直至搅拌均匀，即得UV涂料。
所述的涂料先用微波干燥，频率为915MHz，再用UV干燥。
实施例二：
一种耐黄变阻燃水性UV木器涂料，包括去离子水40g、含氟聚氨酯丙烯酸酯40g、改性纳米二氧化钛浆液11g、改性纳米氧化锌0.5g、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦1.5g、分散剂1g和流平剂1g。
流平剂为聚醚改性有机硅和氟改性丙烯酸酯的混合物，聚醚改性有机硅和氟改性丙烯酸酯的混合质量比为5:4。
该涂料的制备过程包括以下步骤：
(1)改性纳米二氧化钛浆料：在180g的去离子水中加入4g的分散剂聚丙烯酰胺、1.8g润湿剂聚乙二醇和2.0g的辛基酚聚氧乙烯醚，在高速分散条件下加入180g的纳米二氧化钛、2g二溴苯酚和2g聚甲基苯基硅树脂，在砂磨速度为2200r·min-1的砂磨机中研磨，并加入1g的聚硅氧烷类消泡剂；高速研磨2h后，加入8g的保护胶聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀；然后用超声波发生器处理4h，得到改性纳米二氧化钛浆料。
改性纳米氧化锌浆料：制备方法同改性纳米二氧化钛浆料，将纳米二氧化钛替换为纳米氧化锌即可。
(2)将40g的去离子水、40g的含氟聚氨酯丙烯酸酯、11g改性纳米二氧化钛浆液和0.5g的纳米氧化锌加入到指定的容器中，进行机械搅拌2h，再加入1g的分散剂，继续搅拌至得均匀溶液；
(3)将1.5g的2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和1g的流平剂，加入到步骤(1)所得均匀溶液中，继续搅拌1.5h，直至搅拌均匀，即得UV涂料。
所述的涂料先用微波干燥，频率为2450MHz，再用UV干燥。
对比例一
对比例一所用原料与实施例一相同，方法相同，区别仅在于在制备改性纳米二氧化钛浆液和改性纳米氧化锌时不添加聚烷基芳基硅树脂和反应型阻燃剂。
对比例二
对比例二所用原料与实施例二相同，方法相同，区别仅在于在制备改性纳米二氧化钛浆液和改性纳米氧化锌时不添加聚甲基苯基硅树脂和反应型阻燃剂。
根据GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》，测试木制品耐光色牢度等级；根据GB/T 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》，结果如下：
样品 实施例1 实施例2 对比例1 对比例2
阻燃等级 V0 V0 V1 V2
耐光色牢度等级 6 6 4 4

Claims (9)

1.一种耐黄变阻燃水性UV木器涂料，其特征在于，包括如下组分：
所述改性纳米二氧化钛浆液所包含的原料为：
所述改性纳米氧化锌所包含的原料为：
2.根据权利要求1所述的一种耐黄变阻燃水性UV木器涂料，其特征在于：所述聚氨酯丙烯酸酯为含氟聚氨酯丙烯酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种耐黄变阻燃水性UV木器涂料，其特征在于：所述纳米二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛。
4.根据权利要求1所述的一种耐黄变阻燃水性UV木器涂料，其特征在于：所述反应型阻燃剂为2,3-二溴丙醇、二溴苯酚、四溴邻二甲酸酐中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种耐黄变阻燃水性UV木器涂料，其特征在于：所述的有机硅树脂为聚烷基芳基硅树脂或聚甲基苯基硅树脂。
6.根据权利要求1所述的一种耐黄变阻燃水性UV木器涂料，其特征在于：所述光引发剂为α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮和α-羟烷基苯酮中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种耐黄变阻燃水性UV木器涂料，其特征在于：所述流平剂为聚醚改性有机硅和氟改性丙烯酸酯的混合物，所述聚醚改性有机硅和氟改性丙烯酸酯的混合质量比为3-5:2-4。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种耐黄变阻燃水性UV木器涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制备改性纳米二氧化钛浆料和改性纳米氧化锌浆料改性纳米二氧化钛浆料：在180-200重量份的去离子水中加入3.6-4重量份的分散剂聚丙烯酰胺、1.8-2重量份的润湿剂聚乙二醇和2-2.3重量份的辛基酚聚氧乙烯醚，在高速分散条件下加入180-200重量份的纳米二氧化钛和1.5-2重量份的有机硅树脂以及2-5重量份的反应型阻燃剂，在砂磨速度为2000～2200r·min-1的砂磨机中研磨，并加入0.6-1重量份的聚硅氧烷类消泡剂；高速研磨2h后，加入9-10重量份的保护胶聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀；然后用超声波发生器处理4h，得到改性纳米二氧化钛浆料；
改性纳米氧化锌浆料：制备方法同改性纳米二氧化钛浆料，其中将纳米二氧化钛替换为纳米氧化锌即可；
(2)将35％-45％的去离子水、40％-55％的聚氨酯丙烯酸酯、5％-15％的改性纳米二氧化钛浆料和0.2％-1％的纳米氧化锌加入到指定的容器中，进行机械搅拌2-5h，再加入和1％-3％的分散剂，继续搅拌至得均匀溶液；
(3)将1％-4％的光引发剂和1％-3％的流平剂，加入到步骤(1)所得均匀溶液中，继续搅拌1-2h，直至搅拌均匀，即得UV涂料。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种耐黄变阻燃水性UV木器涂料的涂装方法，其特征在于：所述的涂料在涂装过程中的干燥方式为先微波干燥，再UV光进行照射，微波干燥的频率为915MHz～2450MHz。
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