CN109401488B - 一种高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料及其制备方法 - Google Patents

一种高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料，所述涂料原料质量百分比为：水性无机纳米陶瓷改性乳液50～70%，颜料1～20%，填料1～30%，润湿剂0.1～0.5%，消泡剂0.1～0.5%，不粘流平剂0.1～2%，增稠剂1～3%，水余量；其制备方法为：先将一种或数种硅烷与表面活性剂进行混合，混合均匀后，直至表面活性剂完全均匀分散在硅烷体系中，形成不透明的硅烷混合液体；然后再制备丙烯酸乳液和硅溶胶混合液体；然后再制备外观为乳白不透明低粘度液体的水性无机纳米陶瓷改性乳液；最后再与入颜料、填料、润湿分散剂、不粘流平剂、增稠剂、水分散搅拌均匀后即制得高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料。本方案的涂料具有高硬度、耐磨、抗污、交联密度高、致密的优点。

Description

一种高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其是涉及无机纳米陶瓷改性木器涂料。
背景技术
涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。而木器涂料是专门用于木材制品表面喷刷的一种材料，用于美化木材制品的表面，并且保护木材制品，具有耐湿、耐水、耐油、防腐等特性。目前光固化木器漆和水性木器漆是行业公认的环保涂料。然而，现有技术在运用过程中，出现了水性木器漆硬度不高、材料成本较高、施工周期长；光固化木器漆经光照后立即固化，施工效率是常见的聚氨酯、不饱和树脂、硝基类木器漆的数十倍。但是，现有的光固化喷涂木器漆底漆喷涂异形部件时无法实现连续作业，面漆表干性能和消光性能远远低于聚氨酯木器漆，导致漆膜表面质量不高。
目前市售的木器涂料大多含有少量对人体和环境有害的物质，或者虽然环保但价格却不便宜，一些木器涂料不仅工序复杂，而且对木材制品的保护期较短，极易脱落，不能对木材进行长期保护，无法很好的满足工艺要求。另外还存在强度低和抗菌性差，同时纳米颗粒在成膜过程中发生迁移、团聚，导致在涂膜中分布不均匀等问题。因此，发明一种高硬、耐磨、抗污无机纳米改性木器涂料，对涂料制备技术领域具有积极意义。
发明内容
鉴于现有技术中存在的不足，本发明提供一种无机纳米陶瓷改性木器涂料，具有高硬度、耐磨、抗污、交联密度高、致密的优点。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料，其特征在于，原料质量百分比为：
水性无机纳米陶瓷改性乳液 50～70%
颜料 1～20%
填料 1～30%
润湿剂 0.1～0.5%
消泡剂 0.1～0.5%
不粘流平剂 0.1～2%
增稠剂 1～3%
水 余量
所述的水性无机纳米陶瓷改性乳液由组份和重量配比分别为：
丙烯酸乳液 10-70%
阳离子表面活性剂0.1%-5%
硅溶胶 10%-70%、
硅烷10%-70%、
以及水组成。
优选地，所述的硅溶胶，其特征在于粒径在1～160nm，pH值2～10。
优选地：所述的硅烷由一种或几种烷氧基硅烷混合而成。
优选地：所述的烷氧基硅烷，为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
优选地：所述的阳离子表面活性剂为1831、OB-2、Amulan DF30、Amulan CF16、Byfuel MCA90中一种或几种。
优选地：所述的丙烯酸乳液为市售丙烯酸乳液；所述的润湿剂为迪高245；所述的消泡剂为BYK015；所述的流平剂为BYK3720；所述的增稠剂为BYK420；所述的颜料为市售的钛白粉、其他各色颜料、珠光颜料、荧光颜料、金属颜料中的至少一种；所述的填料为硫酸钙晶须、晶须硅、滑石粉、高岭土、云母粉中的至少一种；所述的硅溶胶由酸性硅溶胶、碱性硅溶胶中一种或两种混合组成。
所述的一种高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料，其制备方法如下 ：
第一步，先将一种或数种硅烷与表面活性剂进行混合，混合均匀后，直至表面活性剂完全均匀分散在硅烷体系中，形成不透明的硅烷混合液体；
第二步，然后将硅溶胶和水加入到预先称量好的丙烯酸乳液中，搅拌5- 30分钟，形成丙烯酸乳液和硅溶胶混合液体；
第三步，然后将第一步硅烷混合液体滴加到第二步丙烯酸乳液和硅溶胶混合液中，30分钟内滴完；然后缓慢升温，保持反应温度在 35 ～ 50 度，恒温搅拌反应 0.5 ～8小时，然后停止搅拌，进行保温1-4小时，然后加入计量的水，降温冷却，可获得外观为乳白不透明低粘度液体的水性无机纳米陶瓷改性乳液；
第四步，将第三步制备好的水性无机纳米陶瓷改性乳液与颜料、填料混合，用高速分散机进行高速分散，分散时间为10～30分钟，然后采用卧式砂磨机进行研磨，并且调节冷却水使研磨物料温度不超过60度，研磨时间 1 ～ 2 小时，研磨完毕加入颜料、填料、润湿分散剂、不粘流平剂、增稠剂、水分散搅拌均匀后，和水搅拌均匀即可得到高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料。
具体实施方式：
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可以由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。
实施例1~6
为了表述方便，下面用下表来表达6个实施方式的配比与产品性能，分别为1-6个实施例所述的高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料原料质量百分比表，所述的水性无机纳米陶瓷改性乳液由组份和重量配比分别表，实施例1-6得到的高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料产品性能指标表。
表1，一种高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料，其特征在于，原料质量百分比为 ：
Figure 346249DEST_PATH_IMAGE001
表2，所述的水性无机纳米陶瓷改性乳液由组份和重量配比分别为：
Figure 325706DEST_PATH_IMAGE002
表3：上述实施例1-6得到的高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料产品性能指标表：
Figure 184072DEST_PATH_IMAGE004
因硅烷水解后硅醇与纳米硅溶胶共缩聚成无机纳米杂化物，具有无机物的特性，高硬耐磨，特别是具有极佳的高温红硬性，即高温下不软化，不反粘，通过与丙烯酸乳液进行杂化改性，大幅提高改性后的涂膜热变形温度，使涂膜热变形温度大大超过100度，开水烫后不发软，不反粘。
硅醇缩聚成不溶不熔的体型物，具有强疏水性和一定的疏油特性，能抵抗大部分的污渍沾染在硅醇表面，同时无机纳米硅醇极高的交联密度，可以抵御小分子污渍渗透进硅醇表面。具有极高的耐污抗涂鸦性能。
实施例7：
所述的一种高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料，其制备方法如下 ：
第一步，按照实施例1-6的原料组分及质量百分比，先将一种或数种硅烷与表面活性剂进行混合，混合均匀后，直至表面活性剂完全均匀分散在硅烷体系中，形成不透明的硅烷混合液体；
第二步，然后将硅溶胶和水加入到预先称量好的丙烯酸乳液中，搅拌5-30分钟，形成丙烯酸乳液和硅溶胶混合液体；
第三步，然后将第一步硅烷混合液体滴加到第二步丙烯酸乳液和硅溶胶混合液中，30分钟内滴完；然后缓慢升温，保持反应温度在 35 ～ 50 度，恒温搅拌反应 0.5 ～8小时，然后停止搅拌，进行保温1-4小时，然后加入计量的水，降温冷却，可获得外观为乳白不透明低粘度液体的水性无机纳米陶瓷改性乳液；
第四步，将第三步制备好的水性无机纳米陶瓷改性乳液与颜料、填料混合，用高速分散机进行高速分散，分散时间为10～30分钟，然后采用卧式砂磨机进行研磨，并且调节冷却水使研磨物料温度不超过60度，研磨时间 1 ～ 2 小时，研磨完毕加入颜料、填料、润湿分散剂、不粘流平剂、增稠剂、水分散搅拌均匀后，和水搅拌均匀即可得到高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料。
需要说明的是，本发明在制备无机纳米陶瓷树脂的过程中，应根据各物料配比不同，各配方的无机纳米陶瓷改性乳液固含量控制在30～50%之间，外观为乳白半透明低粘度液体。
本发明的制备方法，具有配置简单、性能稳定的特点，在木器涂料领域有广阔的前景。因此，本发明的高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料及其制备方法具有很高的产业利用价值。
上述实施例仅例示性的说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉本技术的人员皆可以在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行改变或修饰。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍然应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料，其特征在于，原料质量百分比为：
水性无机纳米陶瓷改性乳液50～70％
颜料1～20％
填料1～30％
润湿剂0.1～0.5％
消泡剂0.1～0.5％
不粘流平剂0.1～2％
增稠剂1～3％
水余量
所述的水性无机纳米陶瓷改性乳液由组份和重量配比分别为：
丙烯酸乳液30-70％
硅溶胶30％-70％、
硅烷30％-70％、
阳离子表面活性剂0.1％-5％
以及水组成；
所述高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料的制备方法如下：
第一步，先将一种或数种硅烷与阳离子表面活性剂进行混合，混合均匀后，直至阳离子表面活性剂完全均匀分散在硅烷体系中，形成不透明的硅烷混合液体；
第二步，然后将硅溶胶和水加入到预先称量好的丙烯酸乳液中，搅拌5-30分钟，形成丙烯酸乳液和硅溶胶混合液体；
第三步，然后将第一步硅烷混合液体滴加到第二步丙烯酸乳液和硅溶胶混合液中，30分钟内滴完；然后缓慢升温，保持反应温度在35～50度，恒温搅拌反应0.5～8小时，然后停止搅拌，进行保温1-4小时，然后加入计量的水，降温冷却，可获得外观为乳白不透明低粘度液体的水性无机纳米陶瓷改性乳液；
第四步，将第三步制备好的水性无机纳米陶瓷改性乳液与颜料、填料混合，用高速分散机进行高速分散，分散时间为10～30分钟，然后采用卧式砂磨机进行研磨，并且调节冷却水使研磨物料温度不超过60度，研磨时间1～2小时，研磨完毕加入润湿剂、不粘流平剂、增稠剂、消泡剂、水分散搅拌均匀后，和水搅拌均匀即可得到高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料。
2.如权利要求1所述的一种高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料，其特征在于：所述的硅溶胶，其特征在于粒径在1～160nm，pH值2～10。
3.如权利要求1所述的一种高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料，其特征在于：所述的硅烷由一种或几种烷氧基硅烷混合而成。
4.如权利要求3所述的一种高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料，其特征在于：所述的烷氧基硅烷，为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料，其特征在于：所述的阳离子表面活性剂为市售1831、OB-2、Amulan DF30、Amulan CF16、Byfuel MCA90中一种或几种。
6.如权利要求1所述的一种高硬耐磨抗污无机纳米陶瓷改性木器涂料，其特征在于：所述的丙烯酸乳液为市售丙烯酸乳液；所述的润湿剂为迪高245；所述的消泡剂为BYK015；所述的流平剂为BYK3720；所述的增稠剂为BYK420；所述的颜料为市售的钛白粉、珠光颜料、荧光颜料、金属颜料中的至少一种；所述的填料为硫酸钙晶须、晶须硅、滑石粉、高岭土、云母粉中的至少一种；所述的硅溶胶由酸性硅溶胶、碱性硅溶胶中一种或两种混合组成。
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