CN109575787B - 一种聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆 - Google Patents

一种聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆，由A和B两组分组成，A组分与B组分摩尔比为：OH:NCO＝1:1.0～1.5；A组分为聚苯乙烯微球改性水性树脂、纳米透明材料、色浆、助溶剂、助剂和水；B组分为水性聚氨酯固化剂；所述的聚苯乙烯微球改性水性树脂为聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂或聚苯乙烯微球改性醇酸水性树脂；本发明制得的聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆，其漆膜具有优异的耐温性、耐磨性、耐水煮性、抗划性、耐候性和贮存稳定性，提高漆膜的丰满度和镜面效果，具有优良的柔韧性和抗裂性，低VOC、不含重金属，环保，符合现代装修装饰材料的高性能环保要求。

Description

一种聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆
技术领域
本发明涉及一种双组份水性木器漆，尤其涉及到一种聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆，属于水性木器涂料技术领域。
背景技术
随著人们生活品位的提升和对健康的高度关注，未来的家庭装饰和家具涂料市场必定是水性漆的天下。据统计，2008年我国木器涂料的产量约为80万吨，2010年，中国木器涂料产量合计为106万吨，其中聚氨酯涂料比例最高，约为70％，其中水性木器漆仅占10％左右。但是水性木器漆与油性漆相比，突出的缺点是漆膜硬度、丰满度、光泽、耐温性、耐水性、耐磨抗划性低，不能满足现代家装的品位要求。
CN 102533077A公开了一种双组分水性聚氨酯高耐磨哑光涂料及其制备方法，该涂料包含A、B两组分，A组分以丙烯酸树脂分散体为基本组分，添加去离子水、润湿剂、消泡剂、分散剂、增稠剂、消光剂、流平剂、成膜助剂及耐磨助剂分散制备而成，B组分为脂肪族多异氰酸酯；其中耐磨助剂为水性蜡乳液，消光剂为改性的二氧化硅如德固赛公司OK500消光粉；该发明提供一种低VOC、光泽低、附着力好、耐磨、耐腐蚀的水性哑光涂料，与水性或溶剂型环氧树脂地坪涂料及聚氨酯地坪涂料均具有很好的结合性；该水性哑光涂料具有消光剂添加量低、贮存稳定的特点，能够有效降低涂层体系的光泽，提高涂装体系的综合性能。
CN 102925043A公开了一种水性双组份地板漆及其制备方法，由甲、乙组份组成，所述甲组份包含：水性聚丙烯酸酯乳液65～75％、流平剂0.1～0.3％、表面活性剂0.1～0.4％、其他抗刮剂为0.1～0.3％、消泡剂0.5～1.2％、成膜助剂3～5％、抗刮蜡为1～2％、增稠剂0.5～1％、去离子水或纯净水4～23％；所述乙组份为水分散型聚二异氰酸酯8～10％；其中耐磨助剂为为马来酸酐改性聚丙烯蜡乳液和聚醚改性聚二甲基硅氧烷类抗刮剂。
CN 101445695B公开了一种高硬度耐磨双组分水性木器漆及其制备方法，组分1为含羟基组分，包括：去离子水1～20份，树脂60～80份、润湿剂0.1～0.3份、分散剂0.3～1.0份、消泡剂0.03～0.3份、纳米SiO20.5～1.0份、玻璃粉浆10～20份、消光剂0～3.0份、成膜助剂1.0～3.0份、蜡助剂0.3～1份、流变剂0.01～1.0份；组分2为含异氰酸酯组分，包括：PMP 10～30份、固化剂60～90份；该发明具有下述优点：漆膜具有更高的漆膜硬度和耐磨性，漆膜具有更突出的耐热性，更好的耐沾污性和耐化学性；其中耐磨助剂为玻璃粉和聚乙烯蜡。
上述专利中所用耐磨助剂为各种蜡乳液和玻璃粉，容易造成涂膜脆性差，从而引起涂料性能下降如沉淀影响贮存稳定性，涂层耐抛光性差，涂膜的透明度下降等缺陷。
发明内容
为了解决上面所出现的技术缺陷，本发明采用聚苯乙烯微球改性的水性树脂，赋予漆膜具有优异的透明性、耐磨性、耐水性、耐温性、抗裂性和镜面效果。
所述聚苯乙烯微球改性的水性树脂为聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂或聚苯乙烯微球改性醇酸水性树脂，含有羟基基团能很好地与水性聚氨酯固化剂交联固化。
为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：本发明涉及一种聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆，由A和B两组分组成，A组分中的-OH与B组分的-NCO摩尔配比为：OH:NCO＝1:1.0～1.5；所述的A组分按重量百分比计，其组成为：聚苯乙烯微球改性水性树脂40.0％～80.0％、纳米透明材料0～15.0％、色浆0～10.0％、助溶剂2.0～8.0％、助剂0.3％～5.0％、去离子水至100％；所述的B组分为水性聚氨酯固化剂。
其中，所述的聚苯乙烯微球改性水性树脂为聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂或聚苯乙烯微球改性醇酸水性树脂。
所述的聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂，采用ATRP技术合成，已在申请的发明专利“一种聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂及其制备方法”中记载；其制备步骤如下：
将引发剂溶于去离子水中，配制成5％～10％的引发剂水溶液；按配方重量比，依次将烯丙基聚苯乙烯微球、催化剂、软单体、硬单体、乳化剂、配体、余下的去离子水加入到反应器中，通氮气置换0.5～1h，然后高速搅拌15～30min至乳化均匀后，升温至60～110℃，滴加引发剂水溶液，在0.5～1h内滴加完毕，保持恒温下继续反应6～12h，得所述的聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂；
按重量份数计，各原料成分为：烯丙基聚苯乙烯微球6.0～15.0份、软单体20.0～40.0份、硬单体5.0～12.0份、乳化剂0.2～2.5份、配体0.5～1.5份、催化剂0.6～2.0份、引发剂0.4～1.5份、去离子水50.0～80.0份；
所述的烯丙基聚苯乙烯微球为烯丙基胺聚苯乙烯交联微球、酰胺烯丙基聚苯乙烯交联微球或磺酰胺烯丙基聚苯乙烯交联微球。
所述的软单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异辛酯中的至少一种。
所述的硬单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的至少一种。
所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸钾、油酸钠、琥珀酸酯磺酸钠、甘油硬脂酸酯、甘油油酸酯、月桂醇聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯酯、双十二烷基苯基醚二磺酸钠、月桂酸钠、OP-10、苯乙基酚聚氧乙烯醚、吐温中的至少一种。
所述的配体为N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、N,N,N’,N’,N”-五甲基丙烯酸甲酯基二乙烯基三胺、N,N,N’,N’,N”,N”-六甲基丙烯酸正丁酯基三乙烯基四胺、2,2’-联吡啶、N,N,N’,N’,N”-五甲基二乙烯基三胺、N,N,N’,N’,N”,N”-六甲基丙烯酸甲酯基三乙烯基四胺中的至少一种。
所述的催化剂为溴化亚铜、氯化亚铜、溴化铜中的至少一种。
所述的引发剂为4-[2-(2-溴-2-甲基丙酰氧基)乙氧基]-4-氧代-2-磺酸基丁酸二钠、4-[10-(2-溴-2-甲基丙酰氧基)癸氧基]-4-氧代-2-磺酸基丁酸二钠、4-[6-(2-溴-2-甲基丙酰氧基)己氧基]-4-氧代-2-磺酸基丁酸二钠、4-[10-(2-溴-2-甲基丙酰氧基)辛氧基]-4-氧代-2-磺酸基丁酸二钠、2-氯丙酰胺、2-溴丙酰胺、2-碘代丙烯酸甲酯、2-氯代丙腈、2-溴丙烯酸乙酯、2-溴丙烯酸甲酯、二溴丙烯酸乙酯、1-溴代乙腈、2-甲基-2-溴代丙烯酸乙酯、2-溴代异丁酸乙酯、2-溴丙烯酸乙酯、N,N-二乙基-2-溴代丙烯酰胺中的至少一种。
所述的聚苯乙烯微球改性醇酸水性树脂，已在申请的发明专利“一种含羧基聚苯乙烯微球改性水性醇酸树脂及其制备方法”中记载；其制备步骤如下：
a)、先将含羧基聚苯乙烯微球加入到二氯甲烷和二甲苯的混合溶剂中，搅拌至充分溶胀，倒去上层清液后待用；
b)、在装有温度计、冷凝器、分水器、搅拌器的反应器中，按配方重量比，依次加入精制植物油、有机酸、多元醇、酯催化剂和二甲苯，低速搅拌下通入N2，以除去反应釜内的O2；
c)、加热升温至105℃至回流，保温0.5h，除去部分水，继续升温至140～160℃，待物料溶解后，加入溶胀好的含羧基聚苯乙烯微球和苯甲酸，保温反应1h，然后升温至180℃，保温反应1～2h，以20℃/h速度升温至210～220℃，保温反应2～3h，其反应产生的水用分水器分出；
d)、此后每隔0.5h测定酸值一次，当检测的酸值达到理论设计值时停止反应，并降温到120℃，在真空下蒸除溶剂，再降温至50℃，加入中和剂，搅拌分散20～30min，加入去离子水，继续搅拌0.5h，过滤，得所述聚苯乙烯微球改性醇酸水性树脂；
按重量份数计，各主要原料成分为：精制植物油12.0～25.0份，含羧基聚苯乙烯微球5.0～10.0份，多元醇8.0～12.0份，有机酸8.0～15.0份，苯甲酸2～5.0份，酯催化剂0.05～0.5份，中和剂2.0～5.0份，去离子水45.0～60.0份；
所述含羧基聚苯乙烯微球为聚苯乙烯-马来酸酐微球(PS-MA)、聚苯乙烯-苯酐微球(PS-PA)或聚苯乙烯-衣康酸微球(PS-IA)。
所述的精制植物油为亚麻油、大豆油、蓖麻油、妥尔油、椰子油、菜籽油中的一种或几种的组合。
所述的有机酸为苯酐、顺酐、四氢苯酐、间苯二甲酸、已二酸、癸二酸中的一种或几种的组合。
所述的多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷、甘油、三羟甲基乙烷、季戊四醇中的一种或几种的组合。
所述的酯催化剂为二丁基氧化锡、二丁基氧化锡氯化物、二丁基二月桂酸锡、二丁基二乙酸锡、单丁基三氯化锡、氢氧化锂中的至少一种。
所述的中和剂为三乙胺、N,N-二甲基乙醇胺、2-氨基-1-丙醇中的一种或几种的组合。
所述纳米透明材料为纳米SiO2、纳米ZnO、纳米TiO2、纳米Al2O3、纳米SnO2中的至少一种。
所述的助剂至少包括消泡剂、基材润湿剂、消光剂、分散剂、流平剂、增稠剂、pH调和剂及杀菌防霉剂的一种或几种的组合；所述的基材润湿剂为聚醚改性硅氧烷共聚物、炔二醇类聚合物、硅烷偶联剂或氟改性磷酸酯聚合物的一种或几种的组合。
所述的助溶剂为丙二醇、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚中的一种或几种的组合。
本发明制得的聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆，其漆膜具有优异的耐温性、耐磨性、耐水煮性、抗划性、耐候性和贮存稳定性，提高漆膜的丰满度和镜面效果，具有优良的柔韧性和抗裂性，低VOC、不含重金属，环保，符合现代装修装饰材料的高性能环保要求。
具体实施方式
本发明结合以下实施例对聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆做进一步描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
实施例1：
一种聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器地板漆，按重量百分比计，其组成如下：A组分：聚苯乙烯微球改性醇酸水性树脂65.0份、丙二醇甲醚4.0份、纳米SiO2 6.0份、分散剂0.3份、杀菌剂0.2份、消泡剂0.2份、流平剂0.2份、基材润湿剂0.2份、AMP-95 0.1份、去离子水23.8份；B组分：水性聚氨酯固化剂Bayhydur XP 305；按OH:NCO＝1:1.3摩尔比混合搅拌活化30min，在6h内喷涂到木地板上。
其中，所述的聚苯乙烯微球改性醇酸水性树脂为发明专利“一种含羧基聚苯乙烯微球改性水性醇酸树脂及其制备方法”中的实施例2。
实施例2：
一种聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆，按重量百分比计，其组成如下：A组分：聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂70.0份、丙二醇丁醚4.6份、纳米TiO2 3.0份、分散剂0.2份、消泡剂0.2份、流平剂0.2份、基材润湿剂0.3份、AMP-95 0.2份、去离子水21.3份；B组分：水性聚氨酯固化剂Bayhydur XP2547；按OH:NCO＝1:1.4摩尔比混合搅拌活化30min，在6h内喷涂到木器上。
其中，所述的聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂为发明专利“一种聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂及其制备方法”中的实施例4。
实施例3：
一种聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆，按重量百分比计，其组成如下：A组分：聚苯乙烯微球改性醇酸水性树脂55.0份、丙二醇甲醚3.6份、水性碳黑色浆5.0份、纳米Al2O3 4.0份、杀菌剂0.2份、消泡剂0.2份、流平剂0.3份、基材润湿剂0.3份、AMP-95 0.2份、去离子水31.2份；B组分：水性聚氨酯固化剂Bayhydur XP 305；按OH:NCO＝1:1.2摩尔比混合搅拌活化30min，在6h内喷涂到木器上。
其中，所述的聚苯乙烯微球改性醇酸水性树脂为发明专利“一种含羧基聚苯乙烯微球改性水性醇酸树脂及其制备方法”中的实施例1。
按照相关国家标准，对本发明制得的聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆的性能进行检测，测试结果如表1所示。
表1聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆性能测试结果
Figure BDA0001902626190000081
备注：表1中透明性、抗划伤性按1-5分级，5-表示最优，1-表示最差。
尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims (7)

1. 一种聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆，其特征在于：所述的聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆，由A和B两组分组成，A组分中的-OH与B组分的-NCO摩尔配比为：OH:NCO = 1:1.0～1.5；按重量百分比计，A组分为：聚苯乙烯微球改性水性树脂40.0%～80.0%、纳米透明材料0～15.0%、色浆0～10.0%、助溶剂2.0～8.0%、助剂0.3%～5.0%、去离子水至100%；B组分为水性聚氨酯固化剂；
所述的聚苯乙烯微球改性水性树脂为聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂或聚苯乙烯微球改性醇酸水性树脂；所述的助溶剂为丙二醇、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚中的一种或几种的组合；所述的助剂包括消泡剂、基材润湿剂、消光剂、分散剂、流平剂、增稠剂、pH调和剂、杀菌防霉剂中的一种或几种的组合；
所述的聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂，采用ATRP技术合成，其制备步骤如下：先将引发剂溶于去离子水中，配制成5%～10%的引发剂水溶液；依次将烯丙基聚苯乙烯微球、催化剂、软单体、硬单体、乳化剂、配体、余下的去离子水加入到反应器中，通N2置换0.5～1h，然后高速搅拌15～30min至乳化均匀后，升温至60～110℃，滴加引发剂水溶液，在0.5～1h内滴加完毕，保持恒温下继续反应6～12h，得聚苯乙烯微球改性丙烯酸水性树脂；
按重量份数计，其各原料成分为：
烯丙基聚苯乙烯微球6.0～15.0份
软单体 20.0～40.0份
硬单体 5.0～12.0份
乳化剂0.2～2.5份
配体0.5～1.5份
催化剂 0.6～2.0份
引发剂0.4～1.5份
去离子水 50.0～80.0份；
其中，所述的烯丙基聚苯乙烯微球为烯丙基胺聚苯乙烯交联微球、酰胺烯丙基聚苯乙烯交联微球或磺酰胺烯丙基聚苯乙烯交联微球；
所述的软单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异辛酯中的至少一种；所述的硬单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的至少一种；
所述的配体为N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、N,N,N’,N”,N”-五甲基丙烯酸甲酯基二乙烯基三胺、1,1,4,7,10,10-六甲基丙烯酸正丁酯基三乙烯基四胺、2,2’-联吡啶、N,N,N’,N”,N”-五甲基二乙烯基三胺、1,1,4,7,10,10-六甲基丙烯酸甲酯基三乙烯基四胺中的至少一种；
所述的催化剂为溴化亚铜、氯化亚铜中的至少一种；
所述的引发剂为4-[2-(2-溴-2-甲基丙酰氧基)乙氧基]-4-氧代-2-磺酸基丁酸二钠、4-[10-(2-溴-2-甲基丙酰氧基)癸氧基]-4-氧代-2-磺酸基丁酸二钠、4-[6-(2-溴-2-甲基丙酰氧基)己氧基]-4-氧代-2-磺酸基丁酸二钠、4-[10-(2-溴-2-甲基丙酰氧基)辛氧基]-4-氧代-2-磺酸基丁酸二钠、2-氯丙酰胺、2-溴丙酰胺、2-碘代丙烯酸甲酯、2-氯代丙腈、2-溴丙烯酸乙酯、2-溴丙烯酸甲酯、二溴丙烯酸乙酯、1-溴代乙腈、2-溴甲基丙烯酸乙酯、2-溴代异丁酸乙酯、N,N-二乙基-2-溴代丙烯酰胺中的至少一种；
所述的聚苯乙烯微球改性醇酸水性树脂，其制备步骤如下：
a)、先将含羧基聚苯乙烯微球加入到二氯甲烷和二甲苯的混合溶剂中，搅拌至充分溶胀，倒去上层清液后待用；
b)、在装有温度计、冷凝器、分水器、搅拌器的反应器中，按配方重量比，依次加入精制植物油、有机酸、多元醇、酯催化剂和二甲苯，低速搅拌下通入N2，以除去反应釜内的O2；
c)、加热升温至105℃，回流，保温0.5h，除去部分水，继续升温至140～160℃，待物料溶解后，加入溶胀好的含羧基聚苯乙烯微球和苯甲酸，保温反应1h，然后升温至180℃，保温反应1～2h，以20℃/h速度升温至210～220℃，保温反应2～3h，其反应产生的水用分水器分出；
d)、此后每隔0.5h测定酸值一次，当检测的酸值达到理论设计值时停止反应，并降温到120℃，在真空下蒸除溶剂，再降温至50℃，加入中和剂，搅拌分散20～30 min，加入去离子水，继续搅拌0.5h，过滤，得所述聚苯乙烯微球改性醇酸水性树脂；
按重量份数计，其各原料成分为：
精制植物油 12.0～25.0份
含羧基聚苯乙烯微球 5.0～10.0份
多元醇8.0～12.0份
有机酸8.0～15.0份
苯甲酸 2～5.0份
酯催化剂0.05～0.5份
中和剂2.0～5.0份
去离子水45.0～60.0份；
其中，所述的含羧基聚苯乙烯微球为聚苯乙烯-马来酸酐微球、聚苯乙烯-苯酐微球或聚苯乙烯-衣康酸微球。
2.根据权利要求1所述的聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆，其特征在于：所述的纳米透明材料为纳米SiO2、纳米ZnO、纳米TiO2、纳米Al2O3、纳米SnO2中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆，其特征在于：所述的基材润湿剂为聚醚改性硅氧烷共聚物、炔二醇类聚合物、硅烷偶联剂、氟改性磷酸酯聚合物中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆，其特征在于：所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸钾、油酸钠或琥珀酸酯磺酸钠、甘油硬脂酸酯、甘油油酸酯、月桂醇聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯酯、双十二烷基苯基醚二磺酸钠、月桂酸钠、OP-10、苯乙基酚聚氧乙烯醚、吐温中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆，其特征在于：所述的精制植物油为亚麻油、大豆油、蓖麻油、妥尔油、椰子油、菜籽油中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1所述的聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆，其特征在于：所述的有机酸为间苯二甲酸、已二酸、癸二酸中的一种或几种的组合；所述的多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷、甘油、三羟甲基乙烷、季戊四醇中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述的聚苯乙烯微球改性的双组份水性木器漆，其特征在于：所述的酯催化剂为二丁基氧化锡、二丁基氧化锡氯化物、二丁基二月桂酸锡、二丁基二乙酸锡、单丁基三氯化锡、氢氧化锂中的至少一种；所述的中和剂为三乙胺、N,N-二甲基乙醇胺、2-氨基-1-丙醇中的一种或几种的组合。
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