CN110951313A - 一种基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆 - Google Patents

一种基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆，其特征在于，它由a、b两组分组成，按重量份数计，a组成组成为：聚氨酯乳液60‑90份、润湿分散剂0.5‑1份、有机硅流平剂0.5‑1份、消泡剂0.1‑0.5份、增稠剂0.1‑0.5份、成膜助剂6‑10份、防腐剂0.1‑0.5份、纳米填料0‑40份、去离子水30‑50份；b组分组成为：氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂15‑25份；本发明选用固化剂为氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂，具有硬度高、抗划伤性优、自阻燃性的有点。

Description

一种基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆
技术领域
本发明涉及一种木器漆，尤其涉及到一种基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆。
技术背景
国内外相继制定了严厉的环保法规来限制挥发性有机化合物(VOC)向大气排放，高性能、环保化已成为涂料发展的方向。聚氨酯树脂的合成由传统的溶剂型向水性聚氨酯转变，水性聚氨酯涂料以水为溶剂，具有无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点，以其耐久性和耐化学性而著名，在木器漆领域与汽车涂料领域由于其优异的性能，受到用户的青睐。
但是由于构成水性木器漆的主体乳液干燥后，硬度偏低，难以满足家具厂与客户的实际需求，耐水性以及硬度低制约了水性木器涂料的迅速发展，并成为水性木器漆推广中遇到的最严重的问题。
发明内容
为克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的旨在提供一种基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆。
本发明提供以下技术方案，一种基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆，其特征在于，它由a、b两组分组成，按重量份数计，a组成组成为：聚氨酯乳液60-90份、润湿分散剂0.5-1份、有机硅流平剂0.5-1份、消泡剂0.1-0.5份、增稠剂0.1-0.5份、成膜助剂6-10份、防腐剂0.1-0.5份、纳米填料0-40份、去离子水30-50份；b组分组成为：氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂15-25份；
所述的氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）改性聚酰亚胺多聚体的制备：在配有机械搅拌设备、温控设备、氮气保护气氛的反应釜中加入50份的N-甲基吡咯烷酮、8-15份含氟二酐单体、0.5-1份抗氧剂、0.05-0.2份多聚磷酸，开动搅拌溶解均匀后加热至60-80℃，然后加入含氟二胺单体8-12份，反应2-4h，然后加入8-15份二甲苯，加热至135-155℃反应12-24h，反应过程中通过回流设备除去反应中产生的水，最后经减压蒸馏除去小分子，至聚合物含量>90%，即为改性聚酰亚胺多聚体。
（2）聚醚改性HMDI水性聚氨酯固化剂的制备：在滴加釜中加入10-20份的改性聚酰亚胺多聚体，进行真空加热脱水2h后，通入N2密封备用；在合成釜中，加入15-30份惰性溶剂并进行真空加热脱水2h后，通入N2，然后加入HMDI氢化二苯基甲烷二异氰酸酯60-90份，加热溶解后，以滴加方式加入改性聚酰亚胺多聚体，在70-80℃保持恒温反应3-4h，反应2h后开始取样，以后每隔0.5h取样一次，检测NCO含量，当NCO含量为18-25%时，加入4-9份水性化试剂，保温反应1-2h，至NCO含量为10-15%时，加入2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚0.1-0.5份，同时立即降温至20℃停止反应，加入二甲基乙醇胺中和至体系pH=7.0，再用薄膜蒸馏法除去杂质，过滤后即制得氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂。
所述的含氟二酐单体为6,6’-二-三氟甲基-2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐、4,4’-六氟异丙基邻苯二甲酸酐、三蝶烯-4,5-二三氟甲基-2,3,6,7-四甲酸二酐中的至少一种；所述的含氟二胺单体为5,5'-六氟异丙基-二（-2氨基苯酚）、2,2’-二三氟甲基-4,4’-二氨基二苯醚中的至少一种；所述的抗氧化剂为四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷、2，2-二苯基-1-三硝基苯肼(DPPH)、对苯醌、苯基-N-叔丁基硝酮中的至少一种；所述的惰性溶剂要求不含水，选用二乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯的一种或其组合；所述的水性化试剂为二羟基丙酸、3-羟基丙酸、乳酸中的至少一种。
所述的聚氨酯乳液优选为市售PU9619型号、AWS-2009型号、PU2834型号、MR-712型号中的至少一种；所述的润湿分散剂为聚羧酸类分散剂、高分子嵌段聚合物类分散剂中的至少一种；所述的消泡剂为硅氧烷类、聚丙烯酸酯类、磷酸酯类、炔二醇类、硅氧聚醚类的消泡剂中的至少一种；所述的增稠剂为疏水碱溶胀聚丙烯酸、疏水缔合型聚氨酯、改性膨润土、改性纤维素、水性聚酰胺蜡的至少一种；所述的成膜助剂为聚乙二醇200或300、醇酯-12、丙二醇苯醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚中的一种或几种的组合；所述防腐剂为苯并异噻唑啉-3-酮、异噻唑啉酮中的至少一种；所述的纳米填料为100-600nm的α-氧化铝、二氧化锆、绿碳化硅、金红石型二氧化钛中的至少一种。
所述的基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆的制备方法，步骤如下：
（1）将a组分各物料按照配方组成加入至分散缸1中分散均匀，过滤后包装备用，即为a组分；
（2）将b组分各物料按照配方组成加入至分散缸2中分散均匀，包装备用，即为b组分。
相对于现有技术，本发明选用固化剂为氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂，克服了现有水性木器漆硬度偏低的缺点，具有硬度高、抗划伤性优、自阻燃性的有点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的一种基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆做进一步的描述。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
一种基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆，其特征在于，它由a、b两组分组成，按重量份数计，a组成组成为：聚氨酯乳液AWS-2009型号90份、聚羧酸类分散剂1份、有机硅流平剂1份、硅氧聚醚类消泡剂0.5份、疏水碱溶胀聚丙烯酸增稠剂0.5份、聚乙二醇20010份、苯并异噻唑啉-3-酮0.5份、100nm的纳米金红石型二氧化钛40份、去离子水50份；b组分组成为：氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂A 25份；
其中，所述的氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂A为发明专利“一种氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂的制备方法”中的实施例1所述。
实施例2
一种基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆，其特征在于，它由a、b两组分组成，按重量份数计，a组成组成为：聚氨酯乳液MR-712型号60份、高分子嵌段聚合物类分散剂0.5份、有机硅流平剂0.5份、聚丙烯酸酯类消泡剂0.1份、疏水缔合型聚氨酯0.1份、成膜助剂6份、异噻唑啉酮0.1份、离子水30份；b组分组成为：氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂B 15份；
其中，所述的氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂B为发明专利“一种氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂的制备方法”中的实施例2所述。
实施例3
一种基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆，其特征在于，它由a、b两组分组成，按重量份数计，a组成组成为：聚氨酯乳液PU2834型号70份、聚羧酸类分散剂0.6份、有机硅流平剂0.8份、炔二醇类0.2份、水性聚酰胺蜡0.2份、二丙二醇丁醚8份、苯并异噻唑啉-3-酮0.3份、600nm 的纳米二氧化锆15份、去离子水40份；b组分组成为：氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂C 20份；
其中，所述的氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂C为发明专利“一种氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂的制备方法”中的实施例3所述。
实施例1-3所述的基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆的制备方法，步骤如下：
（1）将a组分各物料按照配方组成加入至分散缸1中分散均匀，过滤后包装备用，即为a组分；
（2）将b组分各物料按照配方组成加入至分散缸2中分散均匀，包装备用，即为b组分。
将实施例1-3制备的基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆与市售双组份聚氨酯木器漆（对比例）的双组份混合分散均匀后，分别喷涂于橡木板表面（厚度约80微米），涂膜完全干燥后，测试涂膜性能如下表：
硬度 附着力 漆膜的氧指数 耐冲击性/50cm 弯曲试验/mm 耐水性
实施例1 H 0级 28.0 涂膜正常 1 240h正常
实施例2 H 0级 27.0 涂膜正常 1 240h正常
实施例3 H 0级 27.5 涂膜正常 1 240h正常
对比例 HB 0级 17.0 涂膜正常 1 240h发白有气泡
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 (4)

1.一种基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆，其特征在于，它由a、b两组分组成，按重量份数计，a组成组成为：聚氨酯乳液60-90份、润湿分散剂0.5-1份、有机硅流平剂0.5-1份、消泡剂0.1-0.5份、增稠剂0.1-0.5份、成膜助剂6-10份、防腐剂0.1-0.5份、纳米填料0-40份、去离子水30-50份；b组分组成为：氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂15-25份；
所述的氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）改性聚酰亚胺多聚体的制备：在配有机械搅拌设备、温控设备、氮气保护气氛的反应釜中加入50份的N-甲基吡咯烷酮、8-15份含氟二酐单体、0.5-1份抗氧剂、0.05-0.2份多聚磷酸，开动搅拌溶解均匀后加热至60-80℃，然后加入含氟二胺单体8-12份，反应2-4h，然后加入8-15份二甲苯，加热至135-155℃反应12-24h，反应过程中通过回流设备除去反应中产生的水，最后经减压蒸馏除去小分子，至聚合物含量>90%，即为改性聚酰亚胺多聚体；
（2）聚醚改性HMDI水性聚氨酯固化剂的制备：在滴加釜中加入10-20份的改性聚酰亚胺多聚体，进行真空加热脱水2h后，通入N2密封备用；在合成釜中，加入15-30份惰性溶剂并进行真空加热脱水2h后，通入N2，然后加入HMDI氢化二苯基甲烷二异氰酸酯60-90份，加热溶解后，以滴加方式加入改性聚酰亚胺多聚体，在70-80℃保持恒温反应3-4h，反应2h后开始取样，以后每隔0.5h取样一次，检测NCO含量，当NCO含量为18-25%时，加入4-9份水性化试剂，保温反应1-2h，至NCO含量为10-15%时，加入2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚0.1-0.5份，同时立即降温至20℃停止反应，加入二甲基乙醇胺中和至体系pH=7.0，再用薄膜蒸馏法除去杂质，过滤后即制得氟聚酰亚胺改性HMDI水性聚氨酯固化剂。
2.根据权利要求1所述的基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆，其特征在于：所述的含氟二酐单体为6,6’-二-三氟甲基-2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐、4,4’-六氟异丙基邻苯二甲酸酐、三蝶烯-4,5-二三氟甲基-2,3,6,7-四甲酸二酐中的至少一种；所述的含氟二胺单体为5,5'-六氟异丙基-二（-2氨基苯酚）、2,2’-二三氟甲基-4,4’-二氨基二苯醚中的至少一种；所述的抗氧化剂为四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷、2，2-二苯基-1-三硝基苯肼(DPPH)、对苯醌、苯基-N-叔丁基硝酮中的至少一种；所述的惰性溶剂要求不含水，选用二乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯的一种或其组合；所述的水性化试剂为二羟基丙酸、3-羟基丙酸、乳酸中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆，其特征在于：所述的聚氨酯乳液优选为市售PU9619型号、AWS-2009型号、PU2834型号、MR-712型号中的至少一种；所述的润湿分散剂为聚羧酸类分散剂、高分子嵌段聚合物类分散剂中的至少一种；所述的消泡剂为硅氧烷类、聚丙烯酸酯类、磷酸酯类、炔二醇类、硅氧聚醚类的消泡剂中的至少一种；所述的增稠剂为疏水碱溶胀聚丙烯酸、疏水缔合型聚氨酯、改性膨润土、改性纤维素、水性聚酰胺蜡的至少一种；所述的成膜助剂为聚乙二醇200或300、醇酯-12、丙二醇苯醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚中的一种或几种的组合；所述防腐剂为苯并异噻唑啉-3-酮、异噻唑啉酮中的至少一种；所述的纳米填料为100-600nm的α-氧化铝、二氧化锆、绿碳化硅、金红石型二氧化钛中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的基于氟聚酰亚胺改性固化剂的高硬度水性木器漆，其特征在于，其制备步骤如下：
（1）将a组分各物料按照配方组成加入至分散缸1中分散均匀，过滤后包装备用，即为a组分；
（2）将b组分各物料按照配方组成加入至分散缸2中分散均匀，包装备用，即为b组分。
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