CN112063281A - 水性双组份木器漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性双组份木器漆，其包括重量比为100：(10～15)的基体乳液和固化剂；所述基体组分主要由以下原料制成：软单体、硬单体、交联单体、含氟功能单体、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、乳化剂、引发剂和水；其中，软单体玻璃化转变温度≤‑20℃，硬单体的玻璃化转变温度≥100℃。相应的，本发明还公开了上述水性双组份木器漆的制备方法。本发明中的木器漆具有成本低、成膜性良好的特点，其形成的涂膜具有硬度高、耐污染性良好、耐水性、耐沸水性良好的优点。

Description

水性双组份木器漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及木器漆技术领域，尤其涉及一种水性双组份木器漆及其制备方法。

背景技术

常见的水性木器涂料主要有两类：丙烯酸水性漆与聚氨酯水性漆。聚氨酯水性漆具有良好的低温成膜性、耐高温回粘性、高强度、高耐磨性，但是其成本较高，不适合大批量应用；丙烯酸酯类木器漆具有良好的耐候性和光泽度，同时其来源广、成本低，但是其容易出现热粘冷脆的现象，低温成膜性能差，耐高温性能、耐化学腐蚀性能较差、硬度小、强度低。常见的方法是对丙烯酸酯乳液进行改性，加入其它树脂或改性剂，以提升各方面的性能。如专利CN107841222A在丙烯酸酯乳液中添加了聚氨酯树脂乳液，提升了涂膜的硬度、耐溶剂性，但其在沸水浸泡15min后会会出现部分发白的现象，可见其耐沸水性能相对较差。专利CN106883342A在丙烯酸酯乳液中添加了埃洛石纳米管，并采用核壳聚合工艺制备乳液，提升了漆膜的硬度、耐水、耐沸水性能；但埃洛石纳米管成本较高，难以大规模推广。

另一方面，现有的水性木器漆又可分为水性单组分木器漆和水性双组份木器漆。其中，水性单组分木器漆主要靠水分的自然挥发成膜，对施工温度、湿度有一定的要求；并且漆膜的实干速度慢，交联程度也不高，因此水性单组份木器漆的漆膜硬度和抗划伤、抗化性不高、封闭作用不强，不适合对硬度要求高的家具，对油脂多的松木等也难以封闭住油脂的上浮。水性双组分木器漆比水性单组分木器漆有着更好的综合性能，在单组分水性漆的基础上加入了固化剂，由于是化学反应成膜，所以漆膜的耐水性、耐化性、耐污渍、抗粘连、硬度、抗划伤、耐烫、耐磨等性能都得到了显著提高。现有的水性双组份木器漆主要以丙烯酸酯类为主，其存在低温成膜性能差、硬度低、耐水性差的缺点。

由此可见，现有的双组份水性木器漆，很难在控制低成本的情况下达到低温成膜性良好、硬度高、耐污染性良好、耐水性、耐沸水性良好的特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种水性双组份木器漆，其成本低，其涂膜具有优良的耐水性、耐沸水性、耐污染性和附着力，同时，其涂膜硬度高、柔韧性高。

本发明还要解决的技术问题在于，提供一种上述双组份木器漆的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水性双组份木器漆，其包括基体乳液和固化剂，所述基体乳液与所述固化剂的重量比为100：(10～15)；

所述基体乳液主要由下述重量份的原料制成：

所述软单体的玻璃化转变温度≤-20℃，所述硬单体的玻璃化转变温度≥100℃。

作为上述技术方案的改进，所述含氟功能单体选用丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟异丙酯、甲基丙烯酸四氟丙醇酯、甲基丙烯酸六氟丁酯中的一种或多种；

所述交联单体选用甲基丙烯酸十八酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯。

作为上述技术方案的改进，所述含氟单体选用甲基丙烯酸四氟丙醇酯；所述交联单体选用甲基丙烯酸十八酯。

作为上述技术方案的改进，所述含氟单体的用量与所述软单体和硬单体总用量的比为1：(4～7)。

作为上述技术方案的改进，所述软单体选用丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种或多种；

所述硬单体选用甲基丙烯酸甲酯和/或丙烯酰胺。

作为上述技术方案的改进，所述软单体选用丙烯酸丁酯；所述硬单体选用甲基丙烯酸甲酯。

作为上述技术方案的改进，所述固化剂为异氰酸酯类固化剂；

所述引发剂选用过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或多种；

所述乳化剂选用十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、硫酸铵聚氧乙烯醚、艾迪科反应型乳化剂ER-20中的一种或多种。

作为上述技术方案的改进，制成所述基体乳液的原料还包括：

十二烷基硫醇 0.05～0.1份；

AMP-95 3～8份。

相应的，本发明还公开了一种上述水性双组份木器漆的制备方法，其包括：

(1)将20～25份水与1.2～2.5份的乳化剂置于乳化罐中，快速搅拌10～15min后依次加入软单体、硬单体、含氟功能单体、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯和交联单体，高速乳化20～30min，得到预乳化液；

(2)在反应罐中投入剩余水的和乳化剂，边搅拌边升温至80～90℃，初加预乳化液的5～6％，搅拌1～5min后加入0.04～0.05份引发剂，搅拌反应25～35min，当反应罐中乳液呈现蓝色透明后滴加剩余的预乳化液，同时滴加剩余的引发剂，滴加时间控制在4～5h内，滴加温度控制在85～90℃内；滴加完成后，在85～90℃保温反应60～90min；降温至40～45℃，然后过滤，得到基体乳液；

(3)提供固化剂，并将基体乳液和固化剂单独包装，即得到水性双组份木器漆成品。

作为上述技术方案的改进，步骤(1)中，在乳化罐中依次加入软单体、硬单体、含氟功能单体、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、交联单体和十二烷基硫醇；

步骤(2)包括：

(2.1)在反应罐中投入剩余水的和乳化剂，边搅拌边升温至80～90℃，初加预乳化液的5～6％，搅拌1～5min后加入0.04～0.05份引发剂，搅拌反应25～35min，当反应罐中乳液呈现蓝色透明后滴加剩余的预乳化液，同时滴加剩余的引发剂，在预乳化液滴加完成后，引发剂延长滴加10～15min，总滴加时间控制在4～5h内，滴加温度控制在85～90℃内；

(2.2)滴加完成后，在85～90℃保温反应60～90min；降温至40～45℃，加入AMP-95调节乳液pH至7～8，然后过滤，得到基体乳液。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明通过软硬单体、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯进行共聚，可制得侧链含有活性羟基的羟丙乳液；这种乳液可与固化剂进行交联反应，赋予涂膜优良的成膜性能，提升涂膜的力学性能、耐污性、耐水性和耐化学性。同时，本发明还引入了含氟功能单体，其可与软硬单体共聚，进一步提升涂膜的力学性能、耐污性、耐水性和耐沸水性。进一步的，本发明的配方之中还引入了交联单体，其可提升涂膜的柔韧性、耐水性、耐沸水性和耐化学性能。在上述配方的综合作用下，使得本发明中的涂膜具有成本低、成膜性良好、硬度高、耐污染性良好、耐水性、耐沸水性良好的优点。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式对本发明作进一步地详细描述。

本发明提供了一种双组份木器漆，

包括基体乳液和固化剂，所述基体乳液与所述固化剂的重量比为100：(10～15)；

所述基体乳液主要由下述重量份的原料制成：

其中，软单体为玻璃化转变温度≤-20℃的单体；具体的，软单体可选用丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种或多种；优选的，软单体选用丙烯酸丁酯，其玻璃化转变温度、弹性适宜，可赋予涂膜适宜的硬度和弹性；而丙烯酸乙酯弹性过高，丙烯酸异辛酯玻璃化转变温度太低，会降低涂膜的硬度。

硬单体为玻璃化转变温度≥100℃的单体；具体的，硬单体可选用甲基丙烯酸甲酯和/或丙烯酰胺；优选的，硬单体选用甲基丙烯酸甲酯，其可赋予涂膜较高的使用温度和一定的光泽，并使涂层耐刮划；丙烯酰胺用量过大时，乳液粘度过大，容易起渣。

通过对主要单体(软单体、硬单体)类型、用量的控制，可使得本发明中的基体乳液的玻璃化转变温度维持在35～45℃，使得基体乳液可在较低温度和较高温度下均具有良好的适用性，赋予涂膜较高的硬度和一定的柔韧性。

甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯可与主单体(硬单体、软单体)共聚，引入含有活性羟基(-OH)的侧链，得到羟丙类型乳液；在与固化剂(异氰酸酯类固化剂)混合后，活性羟基可与异氰酸酯基(-NCO)在常温下进行交联反应，形成具有立体网状结构的交联涂膜，提高粘接性和耐水性。此外，甲基丙烯酸含有的羧基能进行内交聚，提高乳液分子量，从而增强乳液成膜硬度。

交联单体可提升乳液的粘结强度、耐水性、耐沸水性、耐溶剂性、耐候性和柔韧性。具体的，交联单体选用甲基丙烯酸十八酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯；优选的，交联单体选用甲基丙烯酸十八酯，其可大幅度提升乳液的柔韧性、耐水性、耐沸水性和耐候性。

含氟功能单体与主单体形成的共聚物中，氟原子处于外层，对c-c主链起屏蔽保护作用，提升乳液的疏水性、疏油性，进而提升涂膜的耐沾污性、耐水性和耐沸水性。此外，含氟功能单体也可提升低温成膜性能和涂膜的柔韧性。具体的，含氟功能单体可选用丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟异丙酯、甲基丙烯酸四氟丙醇酯、甲基丙烯酸六氟丁酯中的一种或多种；优选的，含氟功能单体选用甲基丙烯酸四氟丙醇酯，其更易于与主单体共聚。

进一步的，在本发明中，含氟功能单体的用量与软单体和硬单体总用量的比例为1：(4～7)；当含氟功能单体用量超过此范围后，容易出现凝胶现象。当含氟功能单体用量小于此范围时，对抗水性以及抗沸水性的提升不明显。

引发剂可选用过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或多种，但不限于此。

乳化剂选用阴离子乳化剂和非离子反应性乳化剂进行复配，且阴离子乳化剂：非离子乳化剂＝1：(1～3)；阴离子乳化剂选用十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种；非离子反应性乳化剂选用乙烯基磺酸钠、硫酸铵聚氧乙烯醚、艾迪科反应型乳化剂ER-20中的一种或多种。

固化剂选用多异氰酸酯，具体的可选用二苯基甲烷二异氰酸酯或多亚甲基多苯基多异氰酸酯，但不限于此。

优选的，本发明基体乳液的配方中还包括：

十二烷基硫醇 0.05～0.1份；

AMP-95 3～8份。

十二烷基硫醇可使得共聚物内聚力适当，防止官能团过度交联，产生凝胶现象；AMP-95(2-氨基-2-甲基-1-丙醇)是一种多功能胺助剂，其配伍性好、稳定性好，属于环保型的调节剂，而且具有一定的湿润、分散的作用。

相应的，本发明还公开了一种上述的水性双组份木器漆的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将20～25份水与1.2～2.5份的乳化剂置于乳化罐中，快速搅拌10～15min后依次加入软单体、硬单体、含氟功能单体、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、交联单体和十二烷基硫醇，高速乳化20～30min，得到预乳化液；

(2)在反应罐中投入剩余水的和乳化剂，边搅拌边升温至80～90℃，初加预乳化液的5～6％，搅拌1～5min后加入0.04～0.05份引发剂，搅拌反应25～35min，当反应罐中乳液呈现蓝色透明后滴加剩余的预乳化液，同时滴加剩余的引发剂，在预乳化液滴加完成后，引发剂延长滴加10～15min，总滴加时间控制在4～5h内，滴加温度控制在85～90℃内；滴加完成后，在85～90℃保温反应60～90min；降温至40～45℃，加入AMP-95调节乳液pH至7～8，然后过滤，得到基体乳液。

(3)提供固化剂，并将基体乳液和固化剂单独包装，即得到水性双组份木器漆成品。

基于上述配方和制备方法得到的水性双组份木器漆，其性能参数如下：

下面以具体实施例来说明本发明：

实施例1

本实施例提供一种水性双组份木器漆，其包括基体乳液和固化剂，基体乳液：固化剂＝100:14，固化剂选用甲苯二异氰酸酯；

基体乳液的配方如下：

其中，软单体选用丙烯酸异辛酯，硬单体选用甲基丙烯酸甲酯，交联单体选用甲基丙烯酸缩水甘油酯，含氟功能单体选用甲基丙烯酸六氟异丙酯，乳化剂选用壬基酚聚氧乙烯醚，引发剂选用过硫酸钾。

其制备方法如下：

(1)将25份水与1.3份的乳化剂置于乳化罐中，快速搅拌15min后依次加入软单体、硬单体、含氟功能单体、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯和交联单体，高速乳化25min，得到预乳化液；

(2)在反应罐中投入剩余水的和乳化剂，边搅拌边升温至90℃，初加预乳化液重量的5％，搅拌5min后加入0.05份引发剂，搅拌反应35min，当反应罐中乳液呈现蓝色透明后滴加剩余的预乳化液，同时滴加剩余的引发剂，滴加时间控制在5h内，滴加温度控制在90℃内；滴加完成后，在90℃保温反应60min；降温至42℃，然后过滤，得到基体乳液；

(3)提供固化剂，并将基体乳液和固化剂单独包装，即得到水性双组份木器漆成品。

实施例2

本实施例提供一种水性双组份木器漆，其包括基体乳液和固化剂，基体乳液：固化剂＝100:15，固化剂选用六亚甲基二异氰酸酯；

基体乳液的配方如下：

其中，软单体选用丙烯酸丁酯，硬单体选用甲基丙烯酸甲酯，交联单体选用甲基丙烯酸十八酯，含氟功能单体选用甲基丙烯酸四氟丙醇酯，乳化剂选用ER-20和十二烷基硫酸钠的混合物，且ER-20：十二烷基硫酸钠＝1:1，引发剂选用过硫酸铵。

其制备方法如下：

(1)将23份水与2份的乳化剂置于乳化罐中，快速搅拌15min后依次加入软单体、硬单体、含氟功能单体、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、交联单体和十二烷基硫醇，高速乳化30min，得到预乳化液；

(2)在反应罐中投入剩余水的和乳化剂，边搅拌边升温至85℃，初加预乳化液重量的5％，搅拌3min后加入0.05份引发剂，搅拌反应30min，当反应罐中乳液呈现蓝色透明后滴加剩余的预乳化液，同时滴加剩余的引发剂，在预乳化液滴加完成后，引发剂延长滴加10min，总滴加时间控制在4.5h内，滴加温度控制在85℃内；滴加完成后，在85℃保温反应80min；降温至40℃，加入助剂调节乳液pH至7.5，然后过滤，得到基体乳液。

(3)提供固化剂，并将基体乳液和固化剂单独包装，即得到水性双组份木器漆成品。

实施例3

本实施例提供一种水性双组份木器漆，其与实施例2不同的地方在于，交联单体选用甲基丙烯酸缩水甘油酯，其余均与实施例2相同。

实施例4

本实施例提供一种水性双组份木器漆，其与实施例2不同的地方在于，含氟功能单体选用甲基丙烯酸四氟丙醇酯，其余均与实施例2相同。

实施例5

本实施例提供一种水性双组份木器漆，其包括基体乳液和固化剂，基体乳液：固化剂＝100:15，固化剂选用六亚甲基二异氰酸酯；

基体乳液的配方如下：

其中，乳化剂选用ER-20和十二烷基硫酸钠的混合物，且ER-20：十二烷基硫酸钠＝1:1，引发剂选用过硫酸铵。

其制备方法与实施例2相同。

对比例1

本对比例提供一种水性双组份木器漆，其与对比例2的不同在于，不添加交联单体。

对比例2

本对比例提供一种水性双组份木器漆，其与对比例2的不同在于，不添加含氟功能单体。

将实施例1～5、对比例1～2中的木器漆做检测，其中，耐水性和耐沸水性的测定参考GB/T 1733，涂膜附着力的测定参考GB/T 9286，涂膜硬度的测定参考GB/T 6739，抗粘连性的测定参考GB/T 23982，乳液钙离子稳定性的测定参考GB/T 20623；其余测试参考GBT23999。具体的测定结果如下表：

由表中可以看出，本发明实施例1～5中的水性双组份木器漆所形成的涂膜具有良好的硬度、抗粘连性、耐水性、耐沸水性和耐醇性。

以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水性双组份木器漆，其特征在于，包括基体乳液和固化剂，所述基体乳液与所述固化剂的重量比为100：(10～15)；

所述基体乳液主要由下述重量份的原料制成：

所述软单体的玻璃化转变温度≤-20℃，所述硬单体的玻璃化转变温度≥100℃。

2.如权利要求1所述的水性双组份木器漆，其特征在于，所述含氟功能单体选用丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟异丙酯、甲基丙烯酸四氟丙醇酯、甲基丙烯酸六氟丁酯中的一种或多种；

所述交联单体选用甲基丙烯酸十八酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯。

3.如权利要求1或2所述的水性双组份木器漆，其特征在于，所述含氟单体选用甲基丙烯酸四氟丙醇酯；所述交联单体选用甲基丙烯酸十八酯。

4.如权利要求1所述的水性双组份木器漆，其特征在于，所述含氟单体的用量与所述软单体和硬单体总用量的比为1：(4～7)。

5.如权利要求1所述的水性双组份木器漆，其特征在于，所述软单体选用丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种或多种；

所述硬单体选用甲基丙烯酸甲酯和/或丙烯酰胺。

6.如权利要求1或2所述的水性双组份木器漆，其特征在于，所述软单体选用丙烯酸丁酯；所述硬单体选用甲基丙烯酸甲酯。

7.如权利要求1所述的水性双组份木器漆，其特征在于，所述固化剂为异氰酸酯类固化剂；

所述引发剂选用过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或多种；

所述乳化剂选用十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、硫酸铵聚氧乙烯醚、艾迪科反应型乳化剂ER-20中的一种或多种。

8.如权利要求1所述的水性双组份木器漆，其特征在于，制成所述基体乳液的原料还包括：

十二烷基硫醇 0.05～0.1份；

AMP-95 3～8份。

9.如权利要求1～8任一项所述的水性双组份木器漆的制备方法，其特征在于，包括：

(1)将20～25份水与1.2～2.5份的乳化剂置于乳化罐中，快速搅拌10～15min后依次加入软单体、硬单体、含氟功能单体、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯和交联单体，高速乳化20～30min，得到预乳化液；

(2)在反应罐中投入剩余水的和乳化剂，边搅拌边升温至80～90℃，初加预乳化液的5～6％，搅拌1～5min后加入0.04～0.05份引发剂，搅拌反应25～35min，当反应罐中乳液呈现蓝色透明后滴加剩余的预乳化液，同时滴加剩余的引发剂，滴加时间控制在4～5h内，滴加温度控制在85～90℃内；滴加完成后，在85～90℃保温反应60～90min；降温至40～45℃，然后过滤，得到基体乳液；

(3)提供固化剂，并将基体乳液和固化剂单独包装，即得到水性双组份木器漆成品。

10.如权利要求9所述的水性双组份木器漆的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在乳化罐中依次加入软单体、硬单体、含氟功能单体、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、交联单体和十二烷基硫醇；

步骤(2)包括：

(2.1)在反应罐中投入剩余水的和乳化剂，边搅拌边升温至80～90℃，初加预乳化液的5～6％，搅拌1～5min后加入0.04～0.05份引发剂，搅拌反应25～35min，当反应罐中乳液呈现蓝色透明后滴加剩余的预乳化液，同时滴加剩余的引发剂，在预乳化液滴加完成后，引发剂延长滴加10～15min，总滴加时间控制在4～5h内，滴加温度控制在85～90℃内；

(2.2)滴加完成后，在85～90℃保温反应60～90min；降温至40～45℃，加入AMP-95调节乳液pH至7～8，然后过滤，得到基体乳液。