CN111187550A - 一种适用于木制品的水性涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于木制品的水性涂料及其制备方法，具体来说，在离子化合物的作用下，利用水性胶体对色粒进行表面胶化处理得到一种水性涂料，其挥发性有机化合物（VOC）含量低，符合环保标准，在木制品表面具有优异的成膜性能，特别适用于木制品的表面涂覆。本发明利用一种颜填料可获得单色水性色粒，使用时根据具体要求选择不同颜填料制成的相应单色水性色粒搭配混合，喷涂后即可获得不同颜色要求的涂膜。

Description

一种适用于木制品的水性涂料及其制备方法
本申请是分案申请，原申请的申请号为201810394430.4，申请日为2018年4月27日，发明名称为“一种适用于木制品的水性涂料及其制备方法”。
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种适用于木制品的水性涂料及其制备方法。
背景技术
随着科技进步和社会发展，人们的生活水平和居住环境也在不断改善，木制品是人们家居生活中不可缺少的一部分，同时也在很多工艺装饰材料中广泛使用。包括家具、门窗、护墙板、地板、木制乐器、木制玩具等都是常见的木制品。
由于木制品在使用过程中会不可避免的接触高温、高湿或者高酸碱环境，这些都会严重影响木制品的使用寿命。特别是在潮湿环境下，木制品本身无法防腐防潮，特别容易滋生霉菌，从而造成木制品损坏。
目前比较常用的方法是在木制品表面进行表面处理，比如涂覆防护涂料，但是现有的防护涂料存在不环保以及防护效果不佳等各种问题。针对木制品专用的涂料，大致可以分为水性和油性两大类，其中，水性涂料以水为溶剂，无任何有害气体挥发，是基于安全环保考虑的首选。
但是，水性涂料的劣势也是相当明显，一方面，目前常规的水性涂料涂装效果不理想，成膜硬度等与油性涂料相差甚远；另一方面，水性涂料中的溶剂为水，其蒸发热晗比较大，在涂装过程中的干燥速度慢，这严重限制了其推广应用。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种适用于木制品的水性涂料及其制备方法，安全环保，并具有优异的成膜性能。
为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：
一种适用于木制品的水性涂料，是在离子化合物的作用下，利用水性胶体对色粒进行表面胶化处理而得，水性胶体与色粒的质量比为0.35～0.4：1，其中，水性胶体是通过以下重量份的原料制成的：纳米二氧化硅溶胶1份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷0.1～0.2份，丙烯酰胺2～3份，偏磷酸钠0.1～0.2份，丙烯酸改性的醇酸树脂1～2份；色粒是通过以下重量份的组分制成的：颜填料1份，乙二醇丁醚0.02～0.03份，去离子水5～6份，水性丙烯酸乳液1～2份，蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯1～2份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液2～3份，丙烯酸改性的醇酸树脂3～4份。
优选的，所述离子化合物为硫酸铝。
优选的，纳米二氧化硅溶胶是通过以下方法制备得到的：将乙醇、去离子水、正硅酸乙酯和浓氨水（质量浓度28%）按照体积比250：20：55：1.7混合搅匀，加热至63℃反应5小时，旋蒸除去乙醇，用0.22μm滤纸过滤，加入去离子水混合配制得到质量浓度10%的纳米二氧化硅溶胶。
优选的，所述丙烯酸改性的醇酸树脂是通过以下方法制备得到的：将马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯混合，于200～220℃酯化反应10～12小时，即得。
进一步优选的，马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯的质量比为1：1～1.5：1～1.5：4～5：1～1.5：0.01～0.02。
进一步优选的，所述丙烯酸树脂是将甲基丙烯酸、苯乙烯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯混合后，于120～130℃聚合7～9小时而得；其中，甲基丙烯酸、苯乙烯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯的质量比为1：7～8：12～15：9～10：18～20。
优选的，所述蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯是通过以下方法制备得到的：将聚甲基丙烯酸甲酯与蔗糖聚酯一并投入反应釜中，加入去离子水和十二烷基苯磺酸钠，加热至85～95℃，搅拌乳化1～2小时，即得；聚甲基丙烯酸甲酯、蔗糖聚酯、十二烷基苯磺酸钠和去离子水的质量比为1：1～1.2：0.2～0.3：1.5～2。
优选的，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液的制备方法如下：将3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸酯乳液按照质量比5～6：10混合搅拌7～8小时，即得。
上述一种适用于木制品的水性涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）色粒的制备：将配方量的颜填料、乙二醇丁醚、去离子水混合研磨，加入水性丙烯酸乳液、蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液、丙烯酸改性的醇酸树脂，得到色粒，备用；
（2）水性胶体的制备：以纳米二氧化硅溶胶、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷和丙烯酰胺为原料，制成水凝胶，然后将丙烯酸改性的醇酸树脂和偏磷酸钠加入水凝胶中，得到水性胶体，备用；
（3）表面胶化处理：将步骤（1）所得色粒与步骤（2）所得水性胶体混合，加入离子化合物，搅拌剪切，表面胶化处理即可。
优选的，步骤（1）中，研磨至中位粒径在30μm以下。
优选的，步骤（2）中，水凝胶的制备方法如下：将纳米二氧化硅溶胶、四甲基氢氧化铵溶液混合均匀，然后加入3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，冰浴6小时，加入丙烯酰胺，通氮气15分钟，加入N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾，然后将混合液迅速转入聚合管内，滴入硅油使得硅油覆盖于混合液表面以隔绝空气，25℃聚合反应48小时，即得；其中，四甲基氢氧化铵溶液、N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾的投料量分别是纳米二氧化硅溶胶重量的0.003～0.004倍、0.004～0.005倍和0.003～0.004倍，四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为25%。
本发明的有益效果是：
1、本发明在离子化合物的作用下，利用水性胶体对色粒进行表面胶化处理得到一种水性涂料，其挥发性有机化合物（VOC）含量低，符合环保标准，在木制品表面具有优异的成膜性能，特别适用于木制品的表面涂覆。本发明利用一种颜填料可获得单色水性色粒，使用时根据具体要求选择不同颜填料制成的相应单色水性色粒搭配混合，喷涂后即可获得不同颜色要求的涂膜。
2、色粒与水性胶体的质量比控制为1：0.35～0.4，水性胶体过少，对色粒的固定性不够，影响涂料的稳定性；水性胶体过多，会影响色粒功效的释放，均会影响涂料的成膜性能。
3、水凝胶是以纳米二氧化硅、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷和丙烯酰胺为原料制成，醇酸树脂经丙烯酸改性后加入水凝胶制成水性胶体；色粒中含有与水性胶体相同的组分（丙烯酸改性的醇酸树脂），使得色粒与水性胶体的结合力更强，有利于涂料的整体稳定性，成膜性能更佳。
4、水性丙烯酸乳液、蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液的加入进一步提高了涂料的成膜性能。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种适用于木制品的水性涂料，是在离子化合物（硫酸铝）的作用下，利用水性胶体对色粒进行表面胶化处理而得，水性胶体与色粒的质量比为0.35：1，其中，水性胶体是通过以下重量份的原料制成的：纳米二氧化硅溶胶1份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷0.1份，丙烯酰胺2份，偏磷酸钠0.1份，丙烯酸改性的醇酸树脂1份；色粒是通过以下重量份的组分制成的：颜填料1份，乙二醇丁醚0.02份，去离子水5份，水性丙烯酸乳液1份，蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯1份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液2份，丙烯酸改性的醇酸树脂3份。
其中，纳米二氧化硅溶胶是通过以下方法制备得到的：将乙醇、去离子水、正硅酸乙酯和浓氨水（质量浓度28%）按照体积比250：20：55：1.7混合搅匀，加热至63℃反应5小时，旋蒸除去乙醇，用0.22μm滤纸过滤，加入去离子水混合配制得到质量浓度10%的纳米二氧化硅溶胶。
丙烯酸改性的醇酸树脂是通过以下方法制备得到的：将马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯混合，于200℃酯化反应10小时，即得。马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯的质量比为1：1：1：4：1：0.01。丙烯酸树脂是将甲基丙烯酸、苯乙烯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯混合后，于120℃聚合7小时而得；其中，甲基丙烯酸、苯乙烯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯的质量比为1：7：12：9：18。
蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯是通过以下方法制备得到的：将聚甲基丙烯酸甲酯与蔗糖聚酯一并投入反应釜中，加入去离子水和十二烷基苯磺酸钠，加热至85℃，搅拌乳化1小时，即得；聚甲基丙烯酸甲酯、蔗糖聚酯、十二烷基苯磺酸钠和去离子水的质量比为1：1：0.2：1.5。
3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液的制备方法如下：将3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸酯乳液按照质量比5：10混合搅拌7小时，即得。
上述一种适用于木制品的水性涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）色粒的制备：将配方量的颜填料、乙二醇丁醚、去离子水混合研磨，加入水性丙烯酸乳液、蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液、丙烯酸改性的醇酸树脂，得到色粒，备用；
（2）水性胶体的制备：以纳米二氧化硅溶胶、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷和丙烯酰胺为原料，制成水凝胶，然后将丙烯酸改性的醇酸树脂和偏磷酸钠加入水凝胶中，得到水性胶体，备用；
（3）表面胶化处理：将步骤（1）所得色粒与步骤（2）所得水性胶体混合，加入离子化合物，搅拌剪切，表面胶化处理即可。
步骤（1）中，研磨至中位粒径在30μm以下。
步骤（2）中，水凝胶的制备方法如下：将纳米二氧化硅溶胶、四甲基氢氧化铵溶液混合均匀，然后加入3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，冰浴6小时，加入丙烯酰胺，通氮气15分钟，加入N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾，然后将混合液迅速转入聚合管内，滴入硅油使得硅油覆盖于混合液表面以隔绝空气，25℃聚合反应48小时，即得；其中，四甲基氢氧化铵溶液、N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾的投料量分别是纳米二氧化硅溶胶重量的0.003倍、0.004倍和0.003倍，四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为25%。
实施例2
一种适用于木制品的水性涂料，是在离子化合物（硫酸铝）的作用下，利用水性胶体对色粒进行表面胶化处理而得，水性胶体与色粒的质量比为0.4：1，其中，水性胶体是通过以下重量份的原料制成的：纳米二氧化硅溶胶1份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷0.2份，丙烯酰胺3份，偏磷酸钠0.2份，丙烯酸改性的醇酸树脂2份；色粒是通过以下重量份的组分制成的：颜填料1份，乙二醇丁醚0.03份，去离子水6份，水性丙烯酸乳液2份，蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯2份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液3份，丙烯酸改性的醇酸树脂4份。
其中，纳米二氧化硅溶胶是通过以下方法制备得到的：将乙醇、去离子水、正硅酸乙酯和浓氨水（质量浓度28%）按照体积比250：20：55：1.7混合搅匀，加热至63℃反应5小时，旋蒸除去乙醇，用0.22μm滤纸过滤，加入去离子水混合配制得到质量浓度10%的纳米二氧化硅溶胶。
丙烯酸改性的醇酸树脂是通过以下方法制备得到的：将马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯混合，于220℃酯化反应12小时，即得。马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯的质量比为1： 1.5： 1.5：5： 1.5： 0.02。丙烯酸树脂是将甲基丙烯酸、苯乙烯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯混合后，于130℃聚合9小时而得；其中，甲基丙烯酸、苯乙烯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯的质量比为1： 8： 15： 10： 20。
蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯是通过以下方法制备得到的：将聚甲基丙烯酸甲酯与蔗糖聚酯一并投入反应釜中，加入去离子水和十二烷基苯磺酸钠，加热至95℃，搅拌乳化2小时，即得；聚甲基丙烯酸甲酯、蔗糖聚酯、十二烷基苯磺酸钠和去离子水的质量比为1： 1.2： 0.3： 2。
3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液的制备方法如下：将3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸酯乳液按照质量比6：10混合搅拌8小时，即得。
上述一种适用于木制品的水性涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）色粒的制备：将配方量的颜填料、乙二醇丁醚、去离子水混合研磨，加入水性丙烯酸乳液、蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液、丙烯酸改性的醇酸树脂，得到色粒，备用；
（2）水性胶体的制备：以纳米二氧化硅溶胶、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷和丙烯酰胺为原料，制成水凝胶，然后将丙烯酸改性的醇酸树脂和偏磷酸钠加入水凝胶中，得到水性胶体，备用；
（3）表面胶化处理：将步骤（1）所得色粒与步骤（2）所得水性胶体混合，加入离子化合物，搅拌剪切，表面胶化处理即可。
步骤（1）中，研磨至中位粒径在30μm以下。
步骤（2）中，水凝胶的制备方法如下：将纳米二氧化硅溶胶、四甲基氢氧化铵溶液混合均匀，然后加入3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，冰浴6小时，加入丙烯酰胺，通氮气15分钟，加入N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾，然后将混合液迅速转入聚合管内，滴入硅油使得硅油覆盖于混合液表面以隔绝空气，25℃聚合反应48小时，即得；其中，四甲基氢氧化铵溶液、N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾的投料量分别是纳米二氧化硅溶胶重量的0.004倍、0.005倍和0.004倍，四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为25%。
实施例3
一种适用于木制品的水性涂料，是在离子化合物（硫酸铝）的作用下，利用水性胶体对色粒进行表面胶化处理而得，水性胶体与色粒的质量比为0.35：1，其中，水性胶体是通过以下重量份的原料制成的：纳米二氧化硅溶胶1份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷0.2份，丙烯酰胺2份，偏磷酸钠0.2份，丙烯酸改性的醇酸树脂1份；色粒是通过以下重量份的组分制成的：颜填料1份，乙二醇丁醚0.03份，去离子水5份，水性丙烯酸乳液2份，蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯1份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液3份，丙烯酸改性的醇酸树脂3份。
其中，纳米二氧化硅溶胶是通过以下方法制备得到的：将乙醇、去离子水、正硅酸乙酯和浓氨水（质量浓度28%）按照体积比250：20：55：1.7混合搅匀，加热至63℃反应5小时，旋蒸除去乙醇，用0.22μm滤纸过滤，加入去离子水混合配制得到质量浓度10%的纳米二氧化硅溶胶。
丙烯酸改性的醇酸树脂是通过以下方法制备得到的：将马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯混合，于220℃酯化反应10小时，即得。马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯的质量比为1： 1.5：1： 5：1： 0.02。丙烯酸树脂是将甲基丙烯酸、苯乙烯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯混合后，于120℃聚合9小时而得；其中，甲基丙烯酸、苯乙烯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯的质量比为1：7： 15：9： 20。
蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯是通过以下方法制备得到的：将聚甲基丙烯酸甲酯与蔗糖聚酯一并投入反应釜中，加入去离子水和十二烷基苯磺酸钠，加热至85℃，搅拌乳化2小时，即得；聚甲基丙烯酸甲酯、蔗糖聚酯、十二烷基苯磺酸钠和去离子水的质量比为1：1： 0.3：1.5。
3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液的制备方法如下：将3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸酯乳液按照质量比6：10混合搅拌7小时，即得。
上述一种适用于木制品的水性涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）色粒的制备：将配方量的颜填料、乙二醇丁醚、去离子水混合研磨，加入水性丙烯酸乳液、蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液、丙烯酸改性的醇酸树脂，得到色粒，备用；
（2）水性胶体的制备：以纳米二氧化硅溶胶、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷和丙烯酰胺为原料，制成水凝胶，然后将丙烯酸改性的醇酸树脂和偏磷酸钠加入水凝胶中，得到水性胶体，备用；
（3）表面胶化处理：将步骤（1）所得色粒与步骤（2）所得水性胶体混合，加入离子化合物，搅拌剪切，表面胶化处理即可。
步骤（1）中，研磨至中位粒径在30μm以下。
步骤（2）中，水凝胶的制备方法如下：将纳米二氧化硅溶胶、四甲基氢氧化铵溶液混合均匀，然后加入3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，冰浴6小时，加入丙烯酰胺，通氮气15分钟，加入N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾，然后将混合液迅速转入聚合管内，滴入硅油使得硅油覆盖于混合液表面以隔绝空气，25℃聚合反应48小时，即得；其中，四甲基氢氧化铵溶液、N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾的投料量分别是纳米二氧化硅溶胶重量的0.004倍、0.004倍和0.004倍，四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为25%。
实施例4
一种适用于木制品的水性涂料，是在离子化合物（硫酸铝）的作用下，利用水性胶体对色粒进行表面胶化处理而得，水性胶体与色粒的质量比为0.4：1，其中，水性胶体是通过以下重量份的原料制成的：纳米二氧化硅溶胶1份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷0.1份，丙烯酰胺3份，偏磷酸钠0.1份，丙烯酸改性的醇酸树脂2份；色粒是通过以下重量份的组分制成的：颜填料1份，乙二醇丁醚0.02份，去离子水6份，水性丙烯酸乳液1份，蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯2份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液2份，丙烯酸改性的醇酸树脂4份。
其中，纳米二氧化硅溶胶是通过以下方法制备得到的：将乙醇、去离子水、正硅酸乙酯和浓氨水（质量浓度28%）按照体积比250：20：55：1.7混合搅匀，加热至63℃反应5小时，旋蒸除去乙醇，用0.22μm滤纸过滤，加入去离子水混合配制得到质量浓度10%的纳米二氧化硅溶胶。
丙烯酸改性的醇酸树脂是通过以下方法制备得到的：将马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯混合，于200℃酯化反应12小时，即得。马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯的质量比为1：1： 1.5：4：1.5：0.01。丙烯酸树脂是将甲基丙烯酸、苯乙烯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯混合后，于130℃聚合7小时而得；其中，甲基丙烯酸、苯乙烯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯的质量比为1： 8：12： 10：18。
蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯是通过以下方法制备得到的：将聚甲基丙烯酸甲酯与蔗糖聚酯一并投入反应釜中，加入去离子水和十二烷基苯磺酸钠，加热至95℃，搅拌乳化1小时，即得；聚甲基丙烯酸甲酯、蔗糖聚酯、十二烷基苯磺酸钠和去离子水的质量比为1： 1.2：0.2： 2。
3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液的制备方法如下：将3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸酯乳液按照质量比5：10混合搅拌8小时，即得。
上述一种适用于木制品的水性涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）色粒的制备：将配方量的颜填料、乙二醇丁醚、去离子水混合研磨，加入水性丙烯酸乳液、蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液、丙烯酸改性的醇酸树脂，得到色粒，备用；
（2）水性胶体的制备：以纳米二氧化硅溶胶、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷和丙烯酰胺为原料，制成水凝胶，然后将丙烯酸改性的醇酸树脂和偏磷酸钠加入水凝胶中，得到水性胶体，备用；
（3）表面胶化处理：将步骤（1）所得色粒与步骤（2）所得水性胶体混合，加入离子化合物，搅拌剪切，表面胶化处理即可。
步骤（1）中，研磨至中位粒径在30μm以下。
步骤（2）中，水凝胶的制备方法如下：将纳米二氧化硅溶胶、四甲基氢氧化铵溶液混合均匀，然后加入3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，冰浴6小时，加入丙烯酰胺，通氮气15分钟，加入N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾，然后将混合液迅速转入聚合管内，滴入硅油使得硅油覆盖于混合液表面以隔绝空气，25℃聚合反应48小时，即得；其中，四甲基氢氧化铵溶液、N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾的投料量分别是纳米二氧化硅溶胶重量的0.003倍、0.005倍和0.003倍，四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为25%。
实施例5
一种适用于木制品的水性涂料，是在离子化合物（硫酸铝）的作用下，利用水性胶体对色粒进行表面胶化处理而得，水性胶体与色粒的质量比为0.37：1，其中，水性胶体是通过以下重量份的原料制成的：纳米二氧化硅溶胶1份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷0.15份，丙烯酰胺2.5份，偏磷酸钠0.15份，丙烯酸改性的醇酸树脂1.5份；色粒是通过以下重量份的组分制成的：颜填料1份，乙二醇丁醚0.025份，去离子水5.5份，水性丙烯酸乳液1.5份，蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯1.5份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液2.5份，丙烯酸改性的醇酸树脂3.5份。
其中，纳米二氧化硅溶胶是通过以下方法制备得到的：将乙醇、去离子水、正硅酸乙酯和浓氨水（质量浓度28%）按照体积比250：20：55：1.7混合搅匀，加热至63℃反应5小时，旋蒸除去乙醇，用0.22μm滤纸过滤，加入去离子水混合配制得到质量浓度10%的纳米二氧化硅溶胶。
丙烯酸改性的醇酸树脂是通过以下方法制备得到的：将马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯混合，于210℃酯化反应11小时，即得。马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯的质量比为1：1.2：1.3：4.5：1.2：0.015。丙烯酸树脂是将甲基丙烯酸、苯乙烯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯混合后，于125℃聚合8小时而得；其中，甲基丙烯酸、苯乙烯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯的质量比为1：7.5：13：9.5：19。
蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯是通过以下方法制备得到的：将聚甲基丙烯酸甲酯与蔗糖聚酯一并投入反应釜中，加入去离子水和十二烷基苯磺酸钠，加热至90℃，搅拌乳化2小时，即得；聚甲基丙烯酸甲酯、蔗糖聚酯、十二烷基苯磺酸钠和去离子水的质量比为1：1.1：0.25：1.7。
3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液的制备方法如下：将3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸酯乳液按照质量比5.5：10混合搅拌8小时，即得。
上述一种适用于木制品的水性涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）色粒的制备：将配方量的颜填料、乙二醇丁醚、去离子水混合研磨，加入水性丙烯酸乳液、蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液、丙烯酸改性的醇酸树脂，得到色粒，备用；
（2）水性胶体的制备：以纳米二氧化硅溶胶、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷和丙烯酰胺为原料，制成水凝胶，然后将丙烯酸改性的醇酸树脂和偏磷酸钠加入水凝胶中，得到水性胶体，备用；
（3）表面胶化处理：将步骤（1）所得色粒与步骤（2）所得水性胶体混合，加入离子化合物，搅拌剪切，表面胶化处理即可。
步骤（1）中，研磨至中位粒径在30μm以下。
步骤（2）中，水凝胶的制备方法如下：将纳米二氧化硅溶胶、四甲基氢氧化铵溶液混合均匀，然后加入3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，冰浴6小时，加入丙烯酰胺，通氮气15分钟，加入N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾，然后将混合液迅速转入聚合管内，滴入硅油使得硅油覆盖于混合液表面以隔绝空气，25℃聚合反应48小时，即得；其中，四甲基氢氧化铵溶液、N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾的投料量分别是纳米二氧化硅溶胶重量的0.003倍、0.004倍和0.003倍，四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为25%。
对比例1
一种水性涂料，是在离子化合物（硫酸铝）的作用下，利用水性胶体对色粒进行表面胶化处理而得，水性胶体与色粒的质量比为0.37：1，其中，水性胶体是通过以下重量份的原料制成的：纳米二氧化硅溶胶1份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷0.15份，丙烯酰胺2.5份，偏磷酸钠0.15份，醇酸树脂1.5份；色粒是通过以下重量份的组分制成的：颜填料1份，乙二醇丁醚0.025份，去离子水5.5份，水性丙烯酸乳液1.5份，蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯1.5份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液2.5份，醇酸树脂3.5份。
其中，纳米二氧化硅溶胶是通过以下方法制备得到的：将乙醇、去离子水、正硅酸乙酯和浓氨水（质量浓度28%）按照体积比250：20：55：1.7混合搅匀，加热至63℃反应5小时，旋蒸除去乙醇，用0.22μm滤纸过滤，加入去离子水混合配制得到质量浓度10%的纳米二氧化硅溶胶。
醇酸树脂是通过以下方法制备得到的：将马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油与钛酸丁酯混合，于210℃酯化反应11小时，即得。马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油与钛酸丁酯的质量比为1：1.2：1.3：4.5：0.015。
蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯是通过以下方法制备得到的：将聚甲基丙烯酸甲酯与蔗糖聚酯一并投入反应釜中，加入去离子水和十二烷基苯磺酸钠，加热至90℃，搅拌乳化2小时，即得；聚甲基丙烯酸甲酯、蔗糖聚酯、十二烷基苯磺酸钠和去离子水的质量比为1：1.1：0.25：1.7。
3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液的制备方法如下：将3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸酯乳液按照质量比5.5：10混合搅拌8小时，即得。
上述一种水性涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）色粒的制备：将配方量的颜填料、乙二醇丁醚、去离子水混合研磨，加入水性丙烯酸乳液、蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液、醇酸树脂，得到色粒，备用；
（2）水性胶体的制备：以纳米二氧化硅溶胶、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷和丙烯酰胺为原料，制成水凝胶，然后将醇酸树脂和偏磷酸钠加入水凝胶中，得到水性胶体，备用；
（3）表面胶化处理：将步骤（1）所得色粒与步骤（2）所得水性胶体混合，加入离子化合物，搅拌剪切，表面胶化处理即可。
步骤（1）中，研磨至中位粒径在30μm以下。
步骤（2）中，水凝胶的制备方法如下：将纳米二氧化硅溶胶、四甲基氢氧化铵溶液混合均匀，然后加入3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，冰浴6小时，加入丙烯酰胺，通氮气15分钟，加入N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾，然后将混合液迅速转入聚合管内，滴入硅油使得硅油覆盖于混合液表面以隔绝空气，25℃聚合反应48小时，即得；其中，四甲基氢氧化铵溶液、N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾的投料量分别是纳米二氧化硅溶胶重量的0.003倍、0.004倍和0.003倍，四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为25%。
对比例2
一种水性涂料，是在离子化合物（硫酸铝）的作用下，利用水性胶体对色粒进行表面胶化处理而得，水性胶体与色粒的质量比为0.37：1，其中，水性胶体是通过以下重量份的原料制成的：纳米二氧化硅溶胶1份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷0.15份，丙烯酰胺2.5份，偏磷酸钠0.15份，丙烯酸改性的醇酸树脂1.5份；色粒是通过以下重量份的组分制成的：颜填料1份，乙二醇丁醚0.025份，去离子水5.5份，水性丙烯酸乳液1.5份，聚甲基丙烯酸甲酯1.5份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液2.5份，丙烯酸改性的醇酸树脂3.5份。
其中，纳米二氧化硅溶胶是通过以下方法制备得到的：将乙醇、去离子水、正硅酸乙酯和浓氨水（质量浓度28%）按照体积比250：20：55：1.7混合搅匀，加热至63℃反应5小时，旋蒸除去乙醇，用0.22μm滤纸过滤，加入去离子水混合配制得到质量浓度10%的纳米二氧化硅溶胶。
丙烯酸改性的醇酸树脂是通过以下方法制备得到的：将马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯混合，于210℃酯化反应11小时，即得。马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯的质量比为1：1.2：1.3：4.5：1.2：0.015。丙烯酸树脂是将甲基丙烯酸、苯乙烯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯混合后，于125℃聚合8小时而得；其中，甲基丙烯酸、苯乙烯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯的质量比为1：7.5：13：9.5：19。
3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液的制备方法如下：将3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸酯乳液按照质量比5.5：10混合搅拌8小时，即得。
上述一种水性涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）色粒的制备：将配方量的颜填料、乙二醇丁醚、去离子水混合研磨，加入水性丙烯酸乳液、聚甲基丙烯酸甲酯、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液、丙烯酸改性的醇酸树脂，得到色粒，备用；
（2）水性胶体的制备：以纳米二氧化硅溶胶、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷和丙烯酰胺为原料，制成水凝胶，然后将丙烯酸改性的醇酸树脂和偏磷酸钠加入水凝胶中，得到水性胶体，备用；
（3）表面胶化处理：将步骤（1）所得色粒与步骤（2）所得水性胶体混合，加入离子化合物，搅拌剪切，表面胶化处理即可。
步骤（1）中，研磨至中位粒径在30μm以下。
步骤（2）中，水凝胶的制备方法如下：将纳米二氧化硅溶胶、四甲基氢氧化铵溶液混合均匀，然后加入3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，冰浴6小时，加入丙烯酰胺，通氮气15分钟，加入N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾，然后将混合液迅速转入聚合管内，滴入硅油使得硅油覆盖于混合液表面以隔绝空气，25℃聚合反应48小时，即得；其中，四甲基氢氧化铵溶液、N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾的投料量分别是纳米二氧化硅溶胶重量的0.003倍、0.004倍和0.003倍，四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为25%。
对比例3
一种水性涂料，是在离子化合物（硫酸铝）的作用下，利用水性胶体对色粒进行表面胶化处理而得，水性胶体与色粒的质量比为0.37：1，其中，水性胶体是通过以下重量份的原料制成的：纳米二氧化硅溶胶1份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷0.15份，丙烯酰胺2.5份，偏磷酸钠0.15份，丙烯酸改性的醇酸树脂1.5份；色粒是通过以下重量份的组分制成的：颜填料1份，乙二醇丁醚0.025份，去离子水5.5份，蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯1.5份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液2.5份，丙烯酸改性的醇酸树脂3.5份。
其中，纳米二氧化硅溶胶是通过以下方法制备得到的：将乙醇、去离子水、正硅酸乙酯和浓氨水（质量浓度28%）按照体积比250：20：55：1.7混合搅匀，加热至63℃反应5小时，旋蒸除去乙醇，用0.22μm滤纸过滤，加入去离子水混合配制得到质量浓度10%的纳米二氧化硅溶胶。
丙烯酸改性的醇酸树脂是通过以下方法制备得到的：将马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯混合，于210℃酯化反应11小时，即得。马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯的质量比为1：1.2：1.3：4.5：1.2：0.015。丙烯酸树脂是将甲基丙烯酸、苯乙烯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯混合后，于125℃聚合8小时而得；其中，甲基丙烯酸、苯乙烯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯的质量比为1：7.5：13：9.5：19。
蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯是通过以下方法制备得到的：将聚甲基丙烯酸甲酯与蔗糖聚酯一并投入反应釜中，加入去离子水和十二烷基苯磺酸钠，加热至90℃，搅拌乳化2小时，即得；聚甲基丙烯酸甲酯、蔗糖聚酯、十二烷基苯磺酸钠和去离子水的质量比为1：1.1：0.25：1.7。
3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液的制备方法如下：将3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸酯乳液按照质量比5.5：10混合搅拌8小时，即得。
上述一种水性涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）色粒的制备：将配方量的颜填料、乙二醇丁醚、去离子水混合研磨，加入蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液、丙烯酸改性的醇酸树脂，得到色粒，备用；
（2）水性胶体的制备：以纳米二氧化硅溶胶、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷和丙烯酰胺为原料，制成水凝胶，然后将丙烯酸改性的醇酸树脂和偏磷酸钠加入水凝胶中，得到水性胶体，备用；
（3）表面胶化处理：将步骤（1）所得色粒与步骤（2）所得水性胶体混合，加入离子化合物，搅拌剪切，表面胶化处理即可。
步骤（1）中，研磨至中位粒径在30μm以下。
步骤（2）中，水凝胶的制备方法如下：将纳米二氧化硅溶胶、四甲基氢氧化铵溶液混合均匀，然后加入3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，冰浴6小时，加入丙烯酰胺，通氮气15分钟，加入N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾，然后将混合液迅速转入聚合管内，滴入硅油使得硅油覆盖于混合液表面以隔绝空气，25℃聚合反应48小时，即得；其中，四甲基氢氧化铵溶液、N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾的投料量分别是纳米二氧化硅溶胶重量的0.003倍、0.004倍和0.003倍，四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为25%。
试验例
考察实施例1～5或对比例1～3的涂料的各项技术指标。分别于3mm木板上施工喷涂（涂膜厚度为100μm），考察干燥速度等技术指标，测试形成涂膜的粘结强度，并按照GB/T23985-2009测定VOC含量，结果见表1。
表1.涂料的技术指标比较
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由表1可知，实施例1～5的涂料干燥速度快，耐水性好，粘结强度大，具有优异的成膜性能，VOC含量低，环保性好。对比例1的醇酸树脂未经丙烯酸改性，对比例2的聚甲基丙烯酸甲酯未经蔗糖聚酯改性，对比例3略去了色粒中的水性丙烯酸乳液，干燥速度、耐水性和粘结强度等技术指标均有不同程度的变差。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种适用于木制品的水性涂料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）色粒的制备：将配方量的颜填料、乙二醇丁醚、去离子水混合研磨，加入水性丙烯酸乳液、蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液、丙烯酸改性的醇酸树脂，得到色粒，备用；
（2）水性胶体的制备：以纳米二氧化硅溶胶、3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷和丙烯酰胺为原料，制成水凝胶，然后将丙烯酸改性的醇酸树脂和偏磷酸钠加入水凝胶中，得到水性胶体，备用；
（3）表面胶化处理：将步骤（1）所得色粒与步骤（2）所得水性胶体混合，加入离子化合物，搅拌剪切，表面胶化处理即可。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，水性胶体与色粒的质量比为0.35～0.4：1，其中，水性胶体是通过以下重量份的原料制成的：纳米二氧化硅溶胶1份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷0.1～0.2份，丙烯酰胺2～3份，偏磷酸钠0.1～0.2份，丙烯酸改性的醇酸树脂1～2份；色粒是通过以下重量份的组分制成的：颜填料1份，乙二醇丁醚0.02～0.03份，去离子水5～6份，水性丙烯酸乳液1～2份，蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯1～2份，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液2～3份，丙烯酸改性的醇酸树脂3～4份。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述离子化合物为硫酸铝。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，纳米二氧化硅溶胶是通过以下方法制备得到的：将乙醇、去离子水、正硅酸乙酯和浓氨水按照体积比250：20：55：1.7混合搅匀，加热至63℃反应5小时，旋蒸除去乙醇，用0.22μm滤纸过滤，加入去离子水混合配制得到质量浓度10%的纳米二氧化硅溶胶。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸改性的醇酸树脂是通过以下方法制备得到的：将马来酸酐、偏苯三甲酸、三羟甲基丙烷、椰子油、丙烯酸树脂与钛酸丁酯混合，于200～220℃酯化反应10～12小时，即得。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述蔗糖聚酯改性的聚甲基丙烯酸甲酯是通过以下方法制备得到的：将聚甲基丙烯酸甲酯与蔗糖聚酯一并投入反应釜中，加入去离子水和十二烷基苯磺酸钠，加热至85～95℃，搅拌乳化1～2小时，即得；聚甲基丙烯酸甲酯、蔗糖聚酯、十二烷基苯磺酸钠和去离子水的质量比为1：1～1.2：0.2～0.3：1.5～2。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷改性的丙烯酸酯乳液的制备方法如下：将3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸酯乳液按照质量比5～6：10混合搅拌7～8小时，即得。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，研磨至中位粒径在30μm以下。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，水凝胶的制备方法如下：将纳米二氧化硅溶胶、四甲基氢氧化铵溶液混合均匀，然后加入3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，冰浴6小时，加入丙烯酰胺，通氮气15分钟，加入N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾，然后将混合液迅速转入聚合管内，滴入硅油使得硅油覆盖于混合液表面以隔绝空气，25℃聚合反应48小时，即得；其中，四甲基氢氧化铵溶液、N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾的投料量分别是纳米二氧化硅溶胶重量的0.003～0.004倍、0.004～0.005倍和0.003～0.004倍，四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为25%。
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