CN112391093A - 一种染色木皮用无苯封固底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种染色木皮用无苯封固底漆，其原料包括成膜剂和分散溶剂：成膜剂包括丙烯酸树脂类珠状聚合物，分散溶剂包括乙酸乙酯和乙酸丁酯；在原料中，按照质量百分比计算，丙烯酸树脂类珠状聚合物占20～25％，乙酸乙酯占40～50％，乙酸丁酯占20～30％。丙烯酸树脂类珠状聚合物作为配方中的成膜性组分，其所形成涂膜能够牢固地附着于木皮表面，具有优异的保光性、耐黄变性、透明度和疏水作用。将乙酸乙酯、乙酸丁酯作为分散溶剂，与丙烯酸树脂类珠状聚合物复配使用，促进丙烯酸树脂类珠状聚合物充分溶解，优化了其成膜性能，并且易挥发、不残留，使由此配制而成的染色木皮用无苯封固底漆在使用时能够快速挥干，达到较高的涂布效率。

Description

一种染色木皮用无苯封固底漆及其制备方法

技术领域

本发明属于化工涂料领域，具体地，涉及一种染色木皮用无苯封固底漆及其制备方法。

背景技术

随着消费者对装修设计风格的改变和名贵木材资源的越来越少，家具行业越来越多的采用贴木皮进行家具生产，但是天然木皮存在颜色不一、常见虫孔等缺陷导致设计生产出来的家具档次不高，也无法满足不同的装修场所的要求和广大消费者各自的纹理喜好。而染色木皮可以在不改变天然木皮纹理的基础上改变颜色，同时颜色多样化丰富了设计师们的色彩想象空间，提升了木皮本身的使用价值，为居住环境增添色彩，是近年来流行的轻奢风格家具常用的一种材料。

染色木皮是利用高科技加工技术，将天然木皮进行染色、缺陷处理后生成的美丽、精致的一种新型材料，既有了各种木皮的纹理、又补全了天然木皮的部分缺陷。但是染色木皮的加工工艺通常需要使用双氧水对木皮进行漂白处理，然后用酸性染料配制染剂并通过控制温度、压力时间让染剂充分渗透到木皮的内部，最后再皂洗、固色、晾干、烘干，才生成最终的染色木皮。由于漂白过程会留下大量的漂白剂残留物，染料本身遭受日晒和光照极易发生化学键改变或结构变化导致变黄变色，大大影响了在家具行业的应用。

聚丙烯酸树脂类化合物是一种常见的底漆组分，具有良好的成膜性。聚丙烯酸树脂由丙烯酸树脂经过聚合反应而制得，一般而言，可采用的聚合方式有自由基聚合和珠状聚合。然而，丙烯酸树脂类珠状聚合物因其溶解性问题很少用作涂料成膜物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种染色木皮用无苯封固底漆及其制备方法，以解决经漂白处理后的木皮容易变黄变色的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种染色木皮用无苯封固底漆，其原料包括成膜剂和分散溶剂：成膜剂包括丙烯酸树脂类珠状聚合物，分散溶剂包括乙酸乙酯和乙酸丁酯；在原料中，按照质量百分比计算，丙烯酸树脂类珠状聚合物占20～25％，乙酸乙酯占40～50％，乙酸丁酯占20～30％。

本发明以丙烯酸树脂类珠状聚合物作为配方中的成膜性组分，其所形成涂膜能够牢固地附着于木皮表面，同时具有优异的保光性、耐黄变性、透明度和疏水作用。将乙酸乙酯、乙酸丁酯作为分散溶剂，并且按照特定的组分比例与丙烯酸树脂类珠状聚合物复配使用，促进丙烯酸树脂类珠状聚合物充分溶解，优化了其成膜性能，并且易挥发、不残留，使由此配制而成的染色木皮用无苯封固底漆在使用时能够快速挥干，达到较高的涂布效率。

优选地，丙烯酸树脂类珠状聚合物的单体包括甲基丙烯酸丁酯。

优选地，丙烯酸树脂类珠状聚合物为甲基丙烯酸丁酯和甲磺酸甲酯的珠状聚合物。

优选地，丙烯酸树脂类珠状聚合物的分子量为200000～450000g/mol。

优选地，丙烯酸树脂类珠状聚合物的酸值为12。

优选地，其原料还包括润湿流平剂、消泡剂、紫外光吸收剂。

优选地，在原料中，按照质量百分比计算：润湿流平剂占0.1～0.2％，消泡剂占0.1～0.3％，紫外光吸收剂占1～10％。

优选地，润湿流平剂包括改性聚硅氧烷，消泡剂包括有机硅消泡剂。

优选地，改性聚硅氧烷为聚醚改性聚硅氧烷。

本发明采用有机硅消泡剂具有良好的消泡效果，抑制气泡的产生，避免涂料在生产施工过程中产生气泡从而造成涂膜缺陷，同时，采用改性聚硅氧烷作为润湿流平剂，有效提髙涂料的润湿入孔性能。从而，使染色木皮用无苯封固底漆同时具备良好的铺展性能和快速的挥干速率，并且，由此形成的涂膜密致平整。

优选地，紫外光吸收剂包括羟基苯基苯并三唑类化合物、三嗪类化合物和受阻胺类化合物的至少两种。

优选地，紫外光吸收剂包括羟基苯基苯并三唑类化合物、三嗪类化合物和受阻胺类化合物，在紫外光吸收剂中，按照质量百分比计算，羟基苯基苯并三唑类化合物占60～80％，三嗪类化合物占5～40％，受阻胺类化合物占15～40％。

利用羟基苯基苯并三唑类化合物、三嗪类化合物和受阻胺类化合物调配同时含有高分子量和低分子量活性成分的紫外光吸收剂，能够与染色木皮用无苯封固底漆中的其他组分具有优异的相容性，有效提高染色木皮用无苯封固底漆的光稳定性。

根据本发明的另一个方面，提供一种制备上述染色木皮用无苯封固底漆的方法，包括以下步骤：步骤一，将乙酸乙酯分成两批次取用，将丙烯酸树脂类珠状聚合物缓慢添加至第一批次的乙酸乙酯中，搅拌至丙烯酸树脂类珠状聚合物充分溶解，形成透明的反应液；步骤二，将润湿流平剂和消泡剂溶解于第二批次的乙酸乙酯中，形成助剂溶液；步骤三，向反应液中添加助剂溶液、紫外光吸收剂和紫外光稳定剂，充分分散至形成均一、透明的溶液；步骤四，向步骤三制得的溶液中加入乙酸丁酯，充分分散至粘度稳定。

优选地，在步骤三的过程中，提供600r/min的搅拌条件；在步骤四的过程中，提供500r/min的搅拌条件。

综上，本发明提供的染色木皮用无苯封固底漆具有极高的的紫外线吸收量和光稳定性，很好地阻隔延缓紫外线穿透漆膜对木皮的染料造成破坏，极其有效地解决了传统PU漆施工在染色木皮上易变黄变色和长期使用后涂膜易发蒙的问题。另一方面，染色木皮用无苯封固底漆具有耐水性好、快干、铺展性好、木面附着力高强的特点，对比目前市场上PU、水性等类型封闭底漆，具有更优异的涂膜效果。

具体实施例方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

(一)丙烯酸树脂类聚合物的制备

本实施例设置4组处理组，分别编号为处理1-1、处理1-2、处理1-3和处理1-4，分组制备丙烯酸树脂类聚合物。

处理1-1，珠状聚合制备甲基丙烯酸丁酯和甲磺酸甲酯的聚合物：

(1)将耐压反应釜接真空泵抽真空，并用酒精喷灯烘烤，之后充入高纯氩气，抽真空、充氨气如此反复三次。在氨气气氛下用环己烷将釜润洗三遍,最后用干净针筒注入预定剂量的环己烷、甲磺酸甲酯、四氢呋喃和P配合物，开始搅拌；

(2)在氩气保护下，升温至80℃，用干净针筒抽取适量正丁基锂进行注射直至出现黄色30～40秒不褪色之后，用针筒注入预定剂量的正丁基锂引发甲磺酸甲酯的阴离子聚合反应；

(3)甲磺酸甲酯反应20分钟后，在氩气保护下,用干净针筒注入预定剂量甲基丙烯酸丁酯进行甲基丙烯酸丁酯-甲磺酸甲酯的阴离子共聚反应，反应时间为50分钟；

(4)待聚合结束后,用针筒注入适量甲醇终止反应，将聚合产物在无水乙醇中洗涤次，经沉淀分离后放置在真空烘箱中℃干燥至恒重。

上述的P配合物指的是含有酚、萘酚类酚氧基锂化物，购于SIGMA-ALDRICH。在上述过程中，P配合物的使用抑制了副产物的生成，有效地提高了目标产物(甲基丙烯酸丁酯和甲磺酸甲酯的珠状聚合物)的产率，P配合物和正丁基锂按照1.5:1的质量比配料使用。通过上述方法制得的甲基丙烯酸丁酯和甲磺酸甲酯的珠状聚合物的分子量为300000g/mol，酸值为12。

处理1-2，自由基聚合制备甲基丙烯酸丁酯和甲磺酸甲酯的聚合物：

(1)将甲基丙烯酸丁酯按照总质量的30％、70％依次分为第一批、第二批；

(2)将第一批甲基丙烯酸丁酯、甲磺酸甲酯、环己醇和质量为反应单体总量的0.3％的过氧化苯甲酰投入到玻璃反应器中，反应10～20分钟，将第二批甲基丙烯酸丁酯以及二甲基亚砜、乙醚投入玻璃反应容器中，进行预聚合反应，预聚合温度为80～90℃，预聚合反应时间为25～40分钟；

(3)把经过上述步骤得到的粘稠溶液倒入特制平行玻璃板模具中，完全密封后放入水浴槽中，进行后聚合反应，后聚合温度为45～60℃，后聚合反应时间为10～24小时，反应结束后，制得甲基丙烯酸丁酯和甲磺酸甲酯的聚合物。

处理1-3，珠状聚合制备甲基丙烯酸甲酯和甲磺酸甲酯的聚合物：

本组以甲基丙烯酸甲酯作为反应原料，以甲基丙烯酸甲酯替换处理1-1制备过程中的甲基丙烯酸丁酯，其他操作步骤与处理1-1的制备过程保持一致，制得甲基丙烯酸甲酯和甲磺酸甲酯的珠状聚合物。

处理1-4，珠状聚合制备聚甲基丙烯酸丁酯：

(1)将耐压反应釜接真空泵抽真空,并用酒精喷灯烘烤，之后充入高纯氩气，抽真空、充氨气如此反复三次。在氨气气氛下用环己烷将釜润洗三遍，最后用干净针筒注入预定剂量的环己烷、甲基丙烯酸丁酯、四氢呋喃和P配合物，开始搅拌；

(2)在氩气保护下,升温至80℃，用干净针筒抽取预定剂量的正丁基锂进行注射，引发甲基丙烯酸丁酯的阴离子聚合反应，反应时间为70分钟；

(3)待聚合结束后,用针筒注入适量甲醇终止反应，将聚合产物在无水乙醇中洗涤次,经沉淀分离后放置在真空烘箱中℃干燥至恒重。

在上述过程中，P配合物和正丁基锂按照1.5:1的质量比配料使用。上述过程完毕后，制得珠状的聚甲基丙烯酸丁酯。

(二)配制染色木皮用无苯封固底漆

(1)备料：

测试用配方：丙烯酸树脂类聚合物200kg，醋酸乙酯500kg，醋酸丁酯258kg，润湿流平剂1kg，消泡剂1kg，紫外光吸收剂40kg。分别采用处理1-1、处理1-2、处理1-3和处理1-4所制备的丙烯酸树脂类聚合物作为上述测试用配方中的丙烯酸树脂聚合物，与醋酸乙酯、醋酸丁酯、润湿流平剂、消泡剂、紫外光吸收剂配合配制染色木皮用无苯封固底漆。在上述配方中：润湿流平剂为聚醚改性聚硅氧烷；消泡剂为有机硅消泡剂；利用奇钛公司的牌号为5411的产品与科莱恩公司的牌号为LXR313的产品按照3：1的质量比混合配制上述测试用配方中的紫外光吸收剂，由此配制而成的紫外光吸收剂的有效作用成分为羟基苯基苯并三唑类化合物、三嗪类化合物和受阻胺类化合物。

(2)将乙酸乙酯分为两个批次使用，将第一批次的醋酸乙酯投到分散釜中，在500r/min搅拌状态下缓慢加入丙烯酸树脂类聚合物，加完后盖上釜盖继续搅拌15～20分钟，使各组分溶解至形成清澈透明的反应液。

(3)将润湿流平剂和消泡剂用第二批次的乙酸乙酯按1：10的比例稀释后在搅拌状态下加入上述反应液中，随后向反应液中加入紫外光吸收剂，加料完毕后，提高搅拌速度至600r/min，使物料充分分散，约10～15分钟，形成清澈透明的溶液，细度≤20μm合格；

(4)降低搅拌转速至500r/min，在搅拌状态下向反应液中加入乙酸丁酯，继续充分搅拌5～10min至粘度稳定；

(5)采用200目滤布过滤经历上述步骤得到的浆料，出料、包装。

(三)涂布施工试验

采用本实施例制得的四种染色木皮用无苯封固底漆(分别对应处理1-1、处理1-2、处理1-3、处理1-4)按照如下施工工艺开展涂布施工试验：

(1)将板材轻砂，然后除尘，除油；

(2)采用乙酸乙酯将参试的染色木皮用无苯封固底漆稀释至粘度为13～15秒，然后在常压下进行涂装，将涂布量控制在每平方涂布量

然后自然待干；

(3)采用320#砂纸轻砂打磨板材，除尘，然后喷涂相应配套的PU透明底漆和透明面漆。

(四)理化性能测试

按照GB/T 23997-2009标准方法对涂布施工试验所加工得到的板材的涂膜进行理化性能测试，其结果如表1所示。本实施例制得的四种染色木皮用无苯封固底漆施工后的涂膜有着良好的板面效果，附着力好。然而，配方中所采用的丙烯酸树脂类聚合物的种类对涂膜的耐黄变性、变色效果产生显著的影响，就耐黄变性、变色效果而言，含有通过珠状聚合所制得的丙烯酸树脂类聚合物的涂膜明显优于含有通过自由基聚合所制得丙烯酸树脂类聚合物的涂膜。丙烯酸树脂类珠状聚合物的聚合单体也会对涂膜的耐黄变性、变色效果产生影响，通过对比含有处理1-1、处理1-3、处理1-4所制得的丙烯酸树脂类珠状聚合物的涂膜，含有处理1-1所制得的丙烯酸树脂类珠状聚合物的涂膜所具有的耐黄变性、变色效果最佳。

表1涂膜物性测试结果

实施例2

(一)备料

按照表2所列举的五个配方的原材料组成配料，其中：采用实施例1的处理1-1所制备的甲基丙烯酸丁酯和甲磺酸甲酯的珠状聚合物作为配方中的丙烯酸树脂类聚合物；配方中的紫外光吸收剂由奇钛公司的牌号为5411的产品(组分A)和科莱恩公司的牌号为LXR313的产品(组分B)按照不同的比例配制；配方中的润湿流平剂为聚醚改性聚硅氧烷；配方中的消泡剂为有机硅消泡剂。

表2实施例2的五个参试配方的原材料组分及重量(单位：kg)

(二)配制染色木皮用无苯封固底漆

按量称取配方A～E中所包括的原料组分，按照以下步骤分别配制采用配方A～E的染色木皮用无苯封固底漆：

(1)将乙酸乙酯分为两个批次使用，将第一批次的醋酸乙酯投到分散釜中，在500r/min搅拌状态下缓慢加入丙烯酸树脂类聚合物，加完后盖上釜盖继续搅拌15～20分钟，使各组分溶解至形成清澈透明的反应液。

(2)将润湿流平剂和消泡剂用第二批次的乙酸乙酯按1：10的比例稀释后在搅拌状态下加入上述反应液中，随后向反应液中加入紫外光吸收剂，加料完毕后，提高搅拌速度至600r/min，使物料充分分散，约10～15分钟，形成清澈透明的溶液，细度≤20μm合格；

(3)降低搅拌转速至500r/min，在搅拌状态下向反应液中加入乙酸丁酯，继续充分搅拌5～10min至粘度稳定；

(4)采用200目滤布过滤经历上述步骤得到的浆料，出料、包装。

(三)涂布施工试验

采用本实施例制得的五种染色木皮用无苯封固底漆(分别对应配方A～E)按照如下施工工艺开展涂布施工试验：

(1)将板材轻砂，然后除尘，除油；

(2)采用乙酸乙酯将参试的染色木皮用无苯封固底漆稀释至粘度为13～15秒，然后在常压下进行涂装，将涂布量控制在每平方涂布量

然后自然待干；

(3)采用320#砂纸轻砂打磨板材，除尘，然后喷涂相应配套的PU透明底漆和透明面漆。

(四)理化性能测试

按照GB/T 23997-2009标准方法对涂布施工试验所加工得到的板材的涂膜进行理化性能测试，其结果如表3所示。采用配方A～E制备的染色木皮用无苯封固底漆施工后的涂膜都有着良好的板面效果，附着力好。本实施例的五种染色木皮用无苯封固底漆生产工艺简单、性能效果佳、经济合理，不需要增添和改变原有涂装设备，适宜工业化大生产。通过耐黄变和变色测试效果可以得出最佳效果为配方B和C，综合材料成本考虑，配方B为性价比最佳方案。

表3涂膜物性测试结果

对比例

基于实施例2的测试结果，采用对应的实施例2的配方B的染色木皮用无苯封固底漆与市面上常用的水性封闭底产品、传统PU封闭底产品进行对比，本例的参试产品的基本信息如表4所示。从表4所罗列的参试产品基本信息可以看出，本实施例中参试的染色木皮用无苯封固底漆对比水性封闭底和PU封闭底，虽然固含量稍低，但外观状态等各方面与PU封闭底类似，满足消费者对于染色木皮家具涂装高透明度的要求。

表4参试产品基本信息

将上述参试产品各自规定比例进行调配稀释，然后进行喷板测试，干燥后重涂配套的PU透明底漆和面漆，养护7天后根据国家标准方法GB/T23997-2009进行理化性能测试，结果如表5所示。通过对本实施例的参试产品的平行测试可知：参试的染色木皮用无苯封固底漆的干燥速度特别快，1分钟便可以表干触摸，重涂后不影响最终漆膜的附着力和硬度等各方面的性能，对于变黄、变色关键性能方面，通过测试，该发明产品在耐黄性、保色性和通透性方面尤其出色，综合性能效果比目前的水性产品还要好，可以广泛应用于染色木皮类家具涂装。综上，本实施例参试的染色木皮用无苯封固底漆具有干燥快、附着力好、耐黄变、抗变色性好以及施工简便等特点，可满足客户的使用要求。

表5参试产品的理化性能

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种染色木皮用无苯封固底漆，其原料包括成膜剂和分散溶剂，其特征在于：所述成膜剂包括丙烯酸树脂类珠状聚合物，所述分散溶剂包括乙酸乙酯和乙酸丁酯；在所述原料中，按照质量百分比计算，所述丙烯酸树脂类珠状聚合物占20～25％，所述乙酸乙酯占40～50％，所述乙酸丁酯占20～30％。

2.如权利要求1所述染色木皮用无苯封固底漆，其特征在于：所述丙烯酸树脂类珠状聚合物的单体包括甲基丙烯酸丁酯。

3.如权利要求2所述染色木皮用无苯封固底漆，其特征在于：所述丙烯酸树脂类珠状聚合物为甲基丙烯酸丁酯和甲磺酸甲酯的珠状聚合物。

4.如权利要求3所述染色木皮用无苯封固底漆，其特征在于：所述丙烯酸树脂类珠状聚合物的分子量为200000～450000g/mol。优选地，丙烯酸树脂类珠状聚合物的酸值为12。

5.如权利要求1～4任一项所述染色木皮用无苯封固底漆，其特征在于：其原料还包括润湿流平剂、消泡剂、紫外光吸收剂。

6.如权利要求5所述染色木皮用无苯封固底漆，其特征在于，在所述原料中，按照质量百分比计算：所述润湿流平剂占0.1～0.2％，所述消泡剂占0.1～0.3％，所述紫外光吸收剂占1～7％。

7.如权利要求6所述染色木皮用无苯封固底漆，其特征在于：所述润湿流平剂包括改性聚硅氧烷，所述消泡剂包括有机硅消泡剂。

8.如权利要求6所述染色木皮用无苯封固底漆，其特征在于：所述紫外光吸收剂包括羟基苯基苯并三唑类化合物、三嗪类化合物和受阻胺类化合物中的至少两种。

9.一种制备如权利要求5所述染色木皮用无苯封固底漆的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将所述乙酸乙酯分成两批次取用，将所述丙烯酸树脂类珠状聚合物缓慢添加至第一批次的所述乙酸乙酯中，搅拌至所述丙烯酸树脂类珠状聚合物充分溶解，形成透明的反应液；

步骤二，将所述润湿流平剂和所述消泡剂溶解于第二批次的所述乙酸乙酯中，形成助剂溶液；

步骤三，向所述反应液中添加所述助剂溶液、所述紫外光吸收剂和所述紫外光稳定剂，充分分散至形成均一、透明的溶液；

步骤四，向所述步骤三制得的溶液中加入所述乙酸丁酯，充分分散至粘度稳定。

10.如权利要求9所述制备染色木皮用无苯封固底漆的方法，其特征在于：在所述步骤三的过程中，提供600r/min的搅拌条件；在所述步骤四的过程中，提供500r/min的搅拌条件。