CN109608956A - 一种水性单组分零voc漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性单组分零VOC漆及其制备方法。所述水性单组分零VOC漆包括水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液中的至少一种；所述水性丙烯酸乳液为玻璃化温度0‑5℃的水性丙烯酸乳液，且至少占所述水性单组分零VOC漆的重量的40％；所述水性聚氨酯乳液为玻璃化温度30‑40℃的水性聚氨酯乳液，且至少占所述水性单组分零VOC漆的重量的5％。本发明采用水性乳液，生产中以水为主要溶剂，绿色环保，节约能源，便于施工；产品彻底干燥后硬度高、柔韧性好、抗粘连性突出、遮盖力好，耐化学品性好，质量符合国家标准；适用于各类室内木质家具涂装，尤其适合对产品VOC有高要求的卧房家具、橱柜以及宝宝房、婴儿房的装修产品使用。

Description

一种水性单组分零VOC漆及其制备方法

技术领域

本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种水性单组分零VOC漆及其制备方法。

背景技术

水性木器涂料是目前公认最环保的涂料类型，具有可挥发性有机化合物含量(VOC)很低的特点，极大的减少了有机溶剂的使用。在现阶段水性木器漆的研发和生产中，为了使水性漆成膜良好、漆膜致密，必须要添加部分成膜助剂，同时加入成膜助剂后也能降低水性漆的成膜温度。在水性漆中成膜助剂作为VOC是有使用限量的，GB24410-2009中对水性木器漆的VOC限值是300g/L。部分行业标准或者地方标准把VOC的限值降到了80g/L，已知最为严格的限值是60g/L。即使再降低水性漆的VOC限值，也不可能降低到零VOC。

水性木器漆中的VOC多少，是量的多少，有VOC和零VOC则是质的变化。如果真正推出了零VOC的水性漆产品，会将水性漆的环保性做到极致，实现了VOC从有到无的重大突破。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷和不足，提供一种水性零VOC漆，该白漆具有极佳的成膜性，且自身不含可挥发性有机化合物(VOC)。

为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种水性零VOC漆，包括水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液中的至少一种；

所述水性丙烯酸乳液为玻璃化温度0-5℃的水性丙烯酸乳液；

所述水性聚氨酯乳液为玻璃化温度30-40℃的水性聚氨酯乳液。

所述水性丙烯酸乳液至少占所述水性单组分零VOC漆的重量的40％；

所述水性聚氨酯乳液至少占所述水性单组分零VOC漆的重量的5％。

本发明主要的成膜成分为水性丙烯酸乳液或水性聚氨酯乳液，其可单一采用水性丙烯酸乳液或者水性聚氨酯乳液，也可采用水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液的混合物。

本发明所述水性零VOC漆：

优选地，所述水性丙烯酸乳液的粘度600-4000mpa.s，MFFT值为1℃；更优选地，固含量50±1％，pH值7～8。

所述水性丙烯酸乳液采用二次真空抽提技术，进一步清除掉乳液中的残留溶剂，不含有APEO以及其他各种形式的VOC；

或：

优选地，所述水性聚氨酯乳液的粘度20-100mpa.s，MFFT值为40℃；更优选地，固含量35±1％，pH值7～9。

所述水性聚氨酯乳液采用二次真空抽提技术，进一步清除掉乳液中的残留溶剂，不含有APEO以及其他各种形式的VOC；

(本发明所述的粘度如无特殊说明，则均为25℃的布氏粘度。)

当仅采用水性丙烯酸乳液时，生产的产品不需要添加成膜助剂也能成膜，得到的漆膜较软。

当仅采用水性聚氨酯乳液时，生产的产品需要添加部分成膜助剂，得到的漆膜较硬，同时兼具韧性。

作为最为优选的实施方式，所述水性丙烯酸乳液可采用昂高化工生产的DC-850型号产品；所述水性聚氨酯乳液可采用科思创生产的Bayhydrol UH 2593-1水性聚氨酯乳液。

本发明所述的水性零VOC漆，优选同时包括所述水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液，更优选地，包括重量比为(10-12)：(1-3)的所述水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液。当采用水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液的混合时，能够很好地克服二者单独使用时的缺陷，得到柔韧性和硬度均突出的漆膜。在上述比例复配时尤其坚固柔韧性和硬度。

进一步优选地，当所述水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液的重量比为1:(0.1～0.3)时，得到的漆膜具有更佳的韧性和硬度。

最优选地，当水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液的重量比为1:0.3时，得到的漆膜具有最佳的韧性和硬度，且漆膜的各项性能符合GB2399-2009标准的要求。同时不需要添加任何属于VOC的成膜助剂就能良好成膜，真正做到产品零VOC。

按照上述配方所生产的产品，可适用于各种室内用木质卧房家具，办公家具等产品涂漆，具有很好的普适性。而当采用水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液的混合复配使用时，基本不需要加入成膜助剂即可使产品具有良好的成膜性，不仅降低企业成本，也减少了VOC排放。

本发明所述的水性零VOC漆，优选还包括OE-300；OE-300在配方中起到成膜助剂的作用，所述OE-300是一种低气味、非VOC的“绿色”成膜助剂，可在较大范围的温度和相对条件的湿度下改善成膜性，其沸点为281℃，不属于VOC的范围。

更优选地，所述OE-300的重量为所述水性丙烯酸乳液的0.5-2％；和/或，所述OE-300的重量为所述水性聚氨酯乳液的3-20％。

更具体地，本发明所述的水性零VOC漆，按重量百分比计，包括如下组分：

优选地，还包括杀菌剂0.05-0.5％；

优选地，还包括pH调节剂，所述PH调节剂以调节所述水性零VOC漆的pH至8～9为准。

水性丙烯酸乳液水性聚氨酯乳液配方中所选用的其他助剂等也都不含有APEO以及其他各种形式的VOC，而且，配方设计中也不会额外添加其他任何形式的VOC，OE-300在配方中起到成膜助剂的作用，可以降低水性漆的成膜温度，但是它是沸点超过280℃的溶剂，远超国标中对VOC的定义(沸点在250℃以内的溶剂)，同时也超过检测方法中毛细管柱的测试温度(260-280℃)，所以在测试中不会把它算作VOC，从而使最终的产品做到真正的零VOC。

优选地，所述消泡剂选自有机硅类消泡剂、不含有机硅的憎水性固体消泡剂、破泡聚合物消泡剂中的至少一种；更为优选地，可采用德国BYK公司的BYK024、BYK028、赢创公司的tego825、tego904w等型号产品中的一种或几种。

优选地，所述润湿剂选自有机硅聚醚共聚物、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的至少一种。更为优选地，可采用德国BYK公司的BYK349，赢创公司的AD01等型号产品中的一种或几种。

优选地，所述流平剂选自丙烯酸酯类流平剂、聚硅氧烷类流平剂中的至少一种。更为优选地，可采用法国先创PW336、德国BYK公司的BYK333、赢创公司的tego410等型号产品中的一种或几种。

优选地，所述颜料为钛白粉，所述钛白粉的用量为15-20％；钛白粉选自硫酸法金红石型钛白粉、氯化法金红石型钛白粉中的至少一种。更为优选地，可采用中核钛白的R-216、龙蟒钛业的R-996、锦州钛业的CR-510等型号产品中的一种或几种。

优选地，所述增稠剂选自聚醚类增稠剂、聚氨酯类增稠剂中的至少一种。更为优选地，可采用罗门哈斯RM-8W、RM-12W、德谦-海明斯350D等型号产品中的一种或几种。

优选地，所述杀菌剂选自不含N-/O-缩甲醛的水性氯甲基异噻唑啉酮(CMI)、水性甲基异噻唑啉酮(MI)、溴硝基丙二醇中的至少一种。更为优选地，所述杀菌剂可采用德国舒美公司的Parmetol A 28或Parmetol K20，罗门哈斯的LXE杀菌剂或英国舒尔的MV杀菌剂中的一种或几种。

优选地，所述消光剂选自二氧化硅类消光剂、蜡类消光剂、有机类消光剂中的至少一种。更为优选地，选自蜡类消光剂、有机类消光剂中的至少一种；更进一步优选地，所述二氧化硅类消光剂为美国格雷斯的SY-7000等、所述蜡类消光剂为德国明凌化工的2919等、所述有机类消光剂为雅宝化工的M6等型号产品。

优选地，所述pH调节剂可选择面漆中常用类型，优选为无气味的醇胺类pH调节剂或合成有机硅类的pH调节剂中的至少一种，例如美国ANGUS的AMP-95，瓦克化学的BS198等。本发明控制产品的pH值在8-9的范围可充分确保产品的稳定性。

作为本发明的优选技术方案，所述的水性零VOC漆包括(由如下组分组成)：

最优选地，包括(由如下组分组成)：

本发明通过对主要成膜乳液的优选搭配以及各助剂的选择，得到的水性零VOC漆的细度为≤35μm，粘度为75-80KU(斯托默黏度，25℃)。

本发明更优选提供的是一种水性单组分零VOC白漆，即所述颜料为钛白粉，其余组分的具体选择不变。

经检测，该漆的各项指标均符合GB 23999-2009要求，且在依据GB24410-2009中的检测可以做到VOC未检出。同时用该产品做的家具可以通过HJ 571-2010的检测。

本发明同时提供上述水性单组分零VOC漆的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)先将水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液分别倒入分散釜中，低速搅拌，调整pH值至8-9后搅拌均匀；

或搅拌均匀后进一步加入杀菌剂；

(2)将润湿剂、消泡剂、流平剂和OE-300预混合均匀，在搅拌的状态下将它们缓慢加入步骤(1)所得混合物中，并开始高速分散至检验无油缩；

(3)将颜料和消光剂分别缓慢加入步骤(2)所得混合物中，加入部分增稠剂调整产品至粘度为80-90KU后，高速分散，检验细度为≤35μm并且无油缩后，加入所述水及剩余增稠剂调整产品至粘度为75-80KU后，搅拌均匀即可；

更优选地，

步骤(1)中，所述低速搅拌在≤800转/min条件下进行；

步骤(2)和步骤3)中，所述高速分散均在≥2500转/min条件下进行。

优选地，当配方中含有杀菌剂时，在步骤(1)调节pH值至8-9后加入所述杀菌剂；

则所述步骤为：

(1)先将水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液分别倒入分散釜中，低速搅拌，用pH调节剂调整pH值至8-9，加入杀菌剂，搅拌均匀；

(2)将润湿剂、消泡剂、流平剂和OE-300预混合均匀，在搅拌的状态下将它们缓慢加入步骤(1)所得混合物中，并开始高速分散至检验无油缩；

(3)将钛白粉和消光剂分别缓慢加入步骤(2)所得混合物中，加入部分增稠剂调整产品至合适粘度后，高速分散，检验细度合格并且无油缩后，加入水及剩余增稠剂，搅拌均匀即可。

其中，步骤(1)中，所述低速搅拌在≤800转/min条件下进行。

步骤(2)中，所述高速分散在≥2500转/min条件下进行。

步骤(3)中，所述高速分散在≥2500转/min条件下进行。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件可以相互组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明涉及到的原料或试剂均为已知产品，可市购获得。

本发明具有如下优势：

(1)本发明采用水性乳液，生产中以水为主要溶剂，绿色环保，节约能源，便于施工；

(2)本发明采用水性丙烯酸乳液搭配水性聚氨酯乳液，软硬乳液搭配，产品彻底干燥后硬度高、柔韧性好、抗粘连性突出、遮盖力好，耐化学品性好，质量符合国家标准；

(3)本发明的水性单组分零VOC漆为水性环保产品，适用于各类室内木质家具涂装，尤其适合对产品VOC有高度要求的卧房家具、各类橱柜以及各类宝宝房、婴儿房的装修产品使用。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例提供一种水性零VOC白漆，由如下组分组成：

该实施例同时提供了上述水性零VOC白漆的制备方法，具体为：

先将5kg水性丙烯酸乳液DC-850和1.5kg水性聚氨酯乳液ayhydrol UH 2593-1倒入分散容器中，低速搅拌状态下将0.02kg pH调节剂AMP95加入分散容器中，调整pH值8-9，再加入0.01kg杀菌剂MV，将0.2kg水、0.05kgOB-300、0.04kg消泡剂BYK024、0.04kg消泡剂tego825、0.05kg润湿剂BYK349、0.05kg流平剂tego410预先混合均匀，在搅拌的状态下缓慢加入到分散容器中，高速分散15分钟，用100um的细度计，检验细度合格并且无油缩后，进行下一步操作。在通风除尘的条件下分别缓慢加入1.8kg的钛白粉R-996、0.13kg的消光剂SY-7000并搅拌均匀后，加入0.03kg增稠剂350D调整到合适粘度后，高速分散15分钟，用100um的细度计，检验细度合格并且无油缩后，依次加入1.05kg水，0.03kg增稠剂RM-12W，分散15分钟，过滤包装。

实施例2

本实施例提供一种水性零VOC白漆，由如下组分组成：

该实施例同时提供了上述水性零VOC白漆的制备方法，其制备方法同实施例1。

实施例3

本实施例提供一种水性零VOC白漆，由如下组分组成：

该实施例同时提供了上述水性零VOC白漆的制备方法，其制备方法同实施例1。

实施例4

一种水性单组分零VOC白漆，由如下组分组成：

该实施例同时提供了上述水性零VOC白漆的制备方法，其制备方法同实施例1。

实施例5

一种水性单组分零VOC白漆，由如下组分组成：

该实施例同时提供了上述水性单组分零VOC白漆的制备方法，其制备方法同实施例1。

实施例6

一种水性单组分零VOC白漆，由如下组分组成：

该实施例同时提供了上述水性单组分零VOC白漆的制备方法，其制备方法同实施例1。

试验例1

本试验例对实施例1-6所提供的产品的漆膜性能进行了检测，漆膜性能检测结果如表1-6所示。

表1：实施例1漆膜性能检测结果

表2：实施例2漆膜性能检测结果

表3：实施例3漆膜性能检测结果

表4：实施例4漆膜性能检测结果

表5：实施例5漆膜性能检测结果

表6：实施例6漆膜性能检测结果

试验例2

本试验对实施例1-6所提供的产品分别进行VOC含量测试，测试结果见表7。

表7：产品VOC含量测试结果

试验例3

本试验例用实施例4制作了一个家具产品(木门)，进行了最终产品的TVOC检测，详细结果见表8。

表8：产品TVOC含量测试结果

通过上述结果说明，本发明中的水性单组分零VOC漆各项性能符合国家标准GB23999-2009和GB24410-2009，最终的漆膜性能可以满足一般的家具性能要求，最重要是该白漆可挥发性有机化合物含量(VOC)经测试为“未检出”，也就是可以判定为“零VOC”，将水性漆的环保性又向前推动了一大步，极具里程碑意义。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，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 (10)

1.一种水性单组分零VOC漆，其特征在于，包括水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液中的至少一种；

所述水性丙烯酸乳液为玻璃化温度0-5℃的水性丙烯酸乳液，且至少占所述水性单组分零VOC漆的重量的40％；

所述水性聚氨酯乳液为玻璃化温度30-40℃的水性聚氨酯乳液，且至少占所述水性单组分零VOC漆的重量的5％。

2.根据权利要求1所述的水性单组分零VOC漆，其特征在于，所述水性丙烯酸乳液不含有APEO以及VOC；

优选地，所述水性丙烯酸乳液的粘度600-4000mpa.s，MFFT值为1℃；更优选地，固含量50±1％，pH值7～8；

最优选，所述水性丙烯酸乳液为DC-850。

3.根据权利要求1或2所述的水性单组分零VOC漆，其特征在于，所述水性聚氨酯乳液不含有APEO以及VOC；

优选地，所述水性聚氨酯乳液的粘度20-100mpa.s，MFFT值为40℃；更优选地，固含量35±1％，pH值7～9；

最优选，所述水性聚氨酯乳液为Bayhydrol UH 2593-1。

4.根据权利要求1-3任一项所述的水性单组分零VOC漆，其特征在于，包括所述水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液；

优选地，包括重量比为(10-12)：(1-3)的所述水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液；

更优选地，所述水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液的重量比为1:(0.1～0.3)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的水性单组分零VOC漆，其特征在于，还包括OE-300；

优选地，所述OE-300的重量为所述水性丙烯酸乳液的0.5-2％；和/或，所述OE-300的重量为所述水性聚氨酯乳液的3-20％。

6.根据权利要求1-5任一项所述的水性单组分零VOC漆，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：

7.根据权利要求1-6任一项所述的水性单组分零VOC漆，其特征在于，还包括杀菌剂0.05-0.5％；

或：

所述水性单组分零VOC漆的pH值为8～9；优选地，以无气味的醇胺类pH调节剂或合成有机硅类的PH调节剂中的至少一种作为pH调节剂。

8.根据权利要求6或7所述的水性单组分零VOC漆，其特征在于，

所述消泡剂选自有机硅类消泡剂、不含有机硅的憎水性固体消泡剂、破泡聚合物消泡剂中的至少一种；优选地，可采用BYK024、BYK028、tego825、tego904w中的一种或几种；

和/或，

所述润湿剂选自有机硅聚醚共聚物、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的至少一种；优选地，采用德国BYK349，AD01中的一种或几种；

和/或，

所述流平剂选自丙烯酸酯类流平剂、聚硅氧烷类流平剂中的至少一种；优选地，可采用PW336、BYK333、tego410中的一种或几种；

和/或，

所述增稠剂选自聚醚类增稠剂、聚氨酯类增稠剂中的至少一种；优选地，采用RM-8W、RM-12W、350D中的一种或几种；

和/或，

所述消光剂选自二氧化硅类消光剂、蜡类消光剂、有机类消光剂中的至少一种；优选地，选自蜡类消光剂、有机类消光剂中的至少一种；更进一步优选地，所述二氧化硅类消光剂为SY-7000、所述蜡类消光剂为2919、所述有机类消光剂为M6；

和/或，

所述颜料为钛白粉，所述钛白粉的用量为15-20％。

9.根据权利要求1-8任一项所述的水性单组分零VOC漆，其特征在于，所述水性单组分零VOC漆的细度为≤35μm，粘度为75-80KU。

10.一种制备权利要求1-9任一项所述的水性单组分零VOC漆的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)先将水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液分别倒入分散釜中，低速搅拌，调整pH值至8-9后搅拌均匀；

或搅拌均匀后进一步加入杀菌剂；

(2)将润湿剂、消泡剂、流平剂和OE-300预混合均匀，在搅拌的状态下将它们缓慢加入步骤(1)所得混合物中，并开始高速分散至检验无油缩；

(3)将颜料和消光剂分别缓慢加入步骤(2)所得混合物中，加入部分增稠剂调整产品至粘度为80-90KU后，高速分散，检验细度为≤35μm并且无油缩后，加入所述水及剩余增稠剂调整产品至粘度为75-80KU后，搅拌均匀即可；

优选地，

步骤(1)中，所述低速搅拌在≤800转/min条件下进行；

步骤(2)和步骤(3)中，所述高速分散均在≥2500转/min条件下进行。