CN112680069A - 一种封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料及其制备方法，属于木器涂料领域；包括A组分和B组分，A组分和B组分的质量比为100:15‑25；所述A组分按重量份计包括：水性环氧乳液40‑50份，成膜助剂5‑15份，分散助剂0.1‑1份，润湿剂0.1‑2份，消泡剂0.1‑1份，打磨粉1‑5份，单宁酸抑制剂1‑5份，偶联剂5‑10份，增稠剂0.1‑2份和去离子水20‑40份；所述B组分包括水性环氧固化剂和去离子水，水性环氧固化剂和去离子水的质量比为3‑5：1；本发明可以用水做稀释剂，环保安全，低VOC，且漆膜快干，渗透性好，交联密度高，好打磨等，是目前家具常用底材(红橡木，黑胡桃，橡胶木等)封闭单宁酸的保险选择，也是封闭高油脂底材(松木，柏木，柚木，黑檀木等)的必要选择。
Description
技术领域
本发明属于木器涂料领域，具体涉及一种封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料及其制备方法。
背景技术
众所周知，水性木器漆涂料是以水为稀释剂，具有环保健康等优点，深受消费者的认可。更何况在政策油改水的推广下以及消费者的环保意识和审美观的提高，尤其是含有单宁酸或含有高油脂的底材，用一般的水性漆还是存在一定的局限性。首先不同的木材所含的单宁酸或油脂不一样，造成我们在选择水性涂料也有一定的限制。如红橡木，黑胡桃，橡胶木，白蜡木等涂装一般水性涂料后涂膜会变色问题；而遇到高油脂底材如松木，柏木，柚木，黑檀木等，尤其是松木，柏木的结疤处，若其封闭油脂效果不好，尤其是在涂装后期随着气温升高，木材中的油脂慢慢冒出，将迁移到涂膜中，造成涂膜鼓起，脱落，附着力下降等性能缺失，严重影响涂装效果和家具的使用寿命。
综上，一种渗透性好，交联密度高的封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料有待研究。
发明内容
本发明旨在提供一种封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料及其制备方法，解决现有木器涂料易导致涂膜鼓起，脱落，附着力下降等性能缺失，严重影响涂装效果和家具的使用寿命的技术问题。
本发明提供了一种封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料，包括A组分和B组分，A组分和B组分的质量比为100:15-25；所述A组分按重量份计包括：水性环氧乳液40-50份，成膜助剂5-15份，分散助剂0.1-1份，润湿剂0.1-2份，消泡剂0.1-1份，打磨粉1-5份，单宁酸抑制剂1-5份，偶联剂5-10份，增稠剂0.1-2份和去离子水20-40份；所述B组分包括水性环氧固化剂和去离子水，水性环氧固化剂和去离子水的质量比为3-5：1。
进一步的，所述水性环氧乳液为改性固体双酚A型环氧树脂在水中的分散体，固含量为50-60％，按固体份计环氧当量：550-650，粘度为10000-20000CP/25℃。
进一步的，所述水性环氧乳液的制备方法为：将固体双酚A型环氧树脂加热到熔融态，中速搅拌，再依次加入水性环氧乳化剂和蒸馏水，在90-110℃的温度条件下中速搅拌30-90分钟，调制粘度，制得水性环氧乳液；
优选的，固体双酚A型环氧树脂、水性环氧乳化剂和蒸馏水的质量比为30-50：5-10：30-40。
进一步的，所述水性环氧固化剂：固含量为50-60％，按固体份计活泼氢当量为200-300，粘度为3000-10000CP/25℃。
进一步的，所述水性环氧固化剂的制备方法：先将聚乙二醇和环氧树脂加热，加入催化剂，中速搅拌30-60分钟，得到环氧改性聚醚加成物，然后加入多乙烯多胺反应，反应完成后，用低分子量的缩水甘油醚封端，制得水性环氧固化剂；
优选的，聚乙二醇和环氧树脂的质量比为1:1.2，加入催化剂时的温度条件为120-140℃，催化剂和聚乙二醇的质量比为0.8-1：15。聚乙二醇，多乙烯多胺和缩水甘油醚的质量比为10～15:0.1～0.5:5～10。
优选的，聚乙二醇和环氧树脂的质量比为1:1，加入催化剂时的温度条件为130℃，催化剂和聚乙二醇的质量比为0.8：15。聚乙二醇，多乙烯多胺和缩水甘油醚的质量比为15:0.3:8。
进一步的，所述成膜助剂包括丙二醇甲醚，丙二醇丁醚和二丙二醇丁醚中的至少一种。
进一步的，所述分散助剂为一种带颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液，其不含VOC，如迪高tego760W，毕克DISPERBYK-2021。
进一步的，所述润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，可以强烈降低体系的动态和静态表面张力，也可明显提高基材润湿和流平性能，同时具有低稳泡，耐水解，不含氟。
进一步的，所述消泡剂包括非硅类和硅类消泡剂中的至少一种。消泡剂不仅可以快速消除生产时产生的气泡，也可以消除水性体系中施工过程中产生的微泡。如毕克BYK-093，亚什兰DREWPLUS210-886.
优选的，所述打磨粉为可水溶性硬脂酸盐。
优选的，所述单宁酸抑制剂为金属磷硅酸盐颜料；主要提供与单宁酸的酚羟基结构发生络合反应，生成稳定的螯合物。
优选的，所述偶联剂为纳米硅溶胶改性的环氧偶联剂。该偶联剂具有很低的表面能，润湿能力更高，能均匀分布或者渗透到被涂物件中，提供不同中材料的相容性和分散性，如：美国道康宁硅烷偶联剂Z-6040。
优选的，所述增稠剂包括缔合型增稠剂和改性膨润土中的至少一种。增稠剂提供涂料的流变性，如罗门哈斯亚乐顺RM-8W。
所述封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)制备A组分：将水性环氧乳液和成膜助剂混合后中速搅拌，然后依次加入消泡剂，润湿剂，分散助剂，分散10-20分钟，再投入打磨粉和单宁酸抑制剂，偶联剂，增稠剂，高速分散20-30分钟，测试细度合格后，再将去离子水加入，中速搅拌，调制粘度60-65KU/25℃合格，制得A组分；
2)制备B组分：将水性环氧固化剂和去离子水混合，搅拌10-30分钟，检测粘度合格，制得B组分；
3)使用时：将A组分和B组分按配比混合均匀，即得封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料。
本发明的有益效果：
本发明采用了多官能度的环氧乳液与优选的固化剂，混合后具有很好的相容性，形成的体系乳液粒径小，分布范围窄，渗透性强，能充分渗透进木材中，并且经粒径很细的硅溶胶改性的环氧偶联剂也可与固化剂反应，漆膜具有很高的交联密度，能形成致密的涂膜，附着力佳，既可以和木材中的单宁酸反应形成稳定的螯合物，阻止单宁酸物质的渗出，同时又可以阻止木材中的油脂与外界分开，消除涂膜后期因气温变化而鼓起，甚至剥落现象；具有比市场销售的水性漆无法达到的涂膜性能，尤其在封闭单宁酸和含油脂很高的底材上使用，同时也加大水性漆在木器上的应用与推广。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术效果进行具体描述。有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
一种封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备A组分：将40份水性环氧乳液和6份成膜助剂(丙二醇丁醚)混合后中速搅拌，然后依次加入0.3份消泡剂(DREWPLUS210-886)，0.3份润湿剂(聚醚改性聚二甲基硅氧烷)，0.5份分散助剂(DISPERBYK-2021)，分散10-20分钟，再投入2份打磨粉(可水溶性硬脂酸盐)和2份单宁酸抑制剂(金属磷硅酸盐颜料)，8份偶联剂Z-6040，0.4份增稠剂RM-8W，高速分散20-30分钟，测试细度合格后，再将40.5份去离子水加入，中速搅拌，调制粘度60-65KU/25℃合格，制得A组分；
水性环氧乳液为改性固体双酚A型环氧树脂在水中的分散体，固含量为60％，按固体份计环氧当量：600，粘度为15000CP/25℃；
水性环氧乳液的制备方法为：将固体双酚A型环氧树脂加热到熔融态，中速搅拌，再依次加入水性环氧乳化剂和蒸馏水，在100℃的温度条件下中速搅拌30-90分钟，调制粘度，制得水性环氧乳液；
固体双酚A型环氧树脂、水性环氧乳化剂和蒸馏水的质量比为40：7：35；
2)制备B组分：将80份水性环氧固化剂和20份去离子水混合，搅拌10-30分钟，检测粘度合格，制得B组分；
水性环氧固化剂的制备方法：先将聚乙二醇和环氧树脂加热，加入催化剂，中速搅拌40分钟，得到环氧改性聚醚加成物，然后加入多乙烯多胺反应，反应完成后，用低分子量的缩水甘油醚封端，制得水性环氧固化剂；
优选的，聚乙二醇和环氧树脂的质量比为1:1，加入催化剂时的温度条件为130℃，催化剂和聚乙二醇的质量比为0.8：15；催化剂为路易斯酸催化剂。
3)使用时按照A组分：B组分＝100:15，施工粘度40秒/T-4,25℃，涂布量：120g/m2，即得封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料。
实施例2
一种封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料材料，包括A组分和B组分，A组分包括：水性环氧乳液45份，成膜助剂(丙二醇丁醚)6份，分散助剂(DISPERBYK-2021)0.5份，润湿剂(聚醚改性聚二甲基硅氧烷)0.3份，消泡剂(DREWPLUS210-886)0.3份，打磨粉(可水溶性硬脂酸盐)2份，单宁酸抑制剂(金属磷硅酸盐颜料)2份，偶联剂Z-60408份，增稠剂RM-8W 0.4份，去离子水35.5份。
B组分包括：水性环氧固化剂80份，去离子水20份。
使用时按照按照A组分：B组分＝100:15，施工粘度40秒/T-4,25℃，涂布量：120g/m2，剩余步骤与实施例1一致。
实施例3
一种封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料材料，包括A组分和B组分，A组分包括：水性环氧乳液48份，成膜助剂(丙二醇丁醚)8份，分散助剂(DISPERBYK-2021)0.5份，润湿剂(聚醚改性聚二甲基硅氧烷)0.3份，消泡剂(DREWPLUS210-886)0.3份，打磨粉(可水溶性硬脂酸盐)2份，单宁酸抑制剂(金属磷硅酸盐颜料)2份，偶联剂Z-604010份，增稠剂RM-8W0.4份，去离子水35.5份。
B组分包括：水性环氧固化剂80份，去离子水20份。
使用时按照按照A组分：B组分＝100:20，施工粘度35秒/T-4,25℃，涂布量：130g/m2，剩余步骤与实施例1一致。
实施例4
一种封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料材料，包括A组分和B组分，A组分包括：水性环氧乳液50份，成膜助剂(丙二醇丁醚)8份，分散助剂(DISPERBYK-2021)0.5份，润湿剂(聚醚改性聚二甲基硅氧烷)0.3份，消泡剂(DREWPLUS210-886)0.3份，打磨粉(可水溶性硬脂酸盐)2份，单宁酸抑制剂(金属磷硅酸盐颜料)2份，偶联剂Z-604010份；增稠剂RM-8W0.4份，去离子水30.5份。
B组分包括：水性环氧固化剂80份，去离子水20份。
使用时按照A组分：B组分＝100:20，施工粘度32秒/T-4,25℃，涂布量：150g/m2，剩余步骤与实施例1一致。
将上述实施例1-4为上述涂料，经检测，主要涂料性能如下表
执行标准：GB 18581-2020木器涂料中有害物质限量；
GB/T 23999-2009室内装饰装修用水性木器漆涂料；
| 检测项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| VOC | 45 | 45.5 | 50 | 53 | 55 |
| 涂膜外观 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 干燥时间 | <8H | <8H | <8H | <8H | <8H |
| 附着力 | 1级 | 1级 | 1级 | 1级 | 1级 |
| 铅笔硬度 | H | H | H | H | H |
| 打磨性 | 易磨 | 易磨 | 易磨 | 易磨 | 易磨 |
| 冷热循环 | 无开裂 | 无开裂 | 无开裂 | 无开裂 | 无开裂 |
| 热储稳定性 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
将上述实施1(下称：水性环氧涂料)分别和市场常见的水性阴离子单组分清漆，水性阳离子单组分清漆，水性双组分聚氨酯清漆比较封黄性。底材为红橡木40CMX40CM，用320目砂纸打磨后，分别裁成20CMX20CM 4片，分别喷涂上述清底漆，涂布量150g/m2，待干燥24小时，再一起喷涂水性单组分阴离子白面漆，涂布量：150g/m2，表干后烘烤40℃X 8小时，测试一次色差值，然后放入冷热循环机中(-20℃X2H～60℃X2H，湿度:85％，10个循环)，测试颜色变化情况，再测一次色差值对比变化。测试数据如下：
| 冷热循环前色差值 | 冷热循环前色差值 | △E值 | |
| 水性环氧涂料 | L＝96.01,a＝-0.99,b＝2.47 | L＝95.62,a＝-1.11,b＝2.82 | 0.54 |
| 水性单组分阴离子 | L＝95.21,a＝-0.71,b＝3.66 | L＝94.68,a＝-0.72,b＝5.68 | 2.09 |
| 水性单组分阳离子 | L＝95.92,a＝-0.95,b＝2.68 | L＝95.67,a＝-1.01,b＝3.53 | 0.89 |
| 水性2K聚氨酯 | L＝96.08,a＝-0.96,b＝2.57 | L＝95.86,a＝-1.07,b＝3.25 | 0.72 |
从上表数据看到，用上述发明的水性环氧涂料比市场上的涂料封闭单宁酸能力好。
将上述实施1涂料(下称：水性环氧涂料)分别和市场常见的水性阴离子单组分清漆，水性阳离子单组分清漆，水性双组分聚氨酯清漆比较封闭油脂性能。底材为高油脂松木40CMX40CM，用320目砂纸打磨后，分别裁成20CMX20CM4片，分别喷涂上述清底漆，涂布量150g/m2，待干燥24小时，再一起喷涂水性单组分阴离子白面漆，涂布量：150g/m2，表干后烘烤40℃X 8小时，然后放入冷热循环机中(-20℃X2H～70℃X2H，湿度:85％，10个循环)，测试数据如下：(1级：好，5级：差)
上表数据表明用水性环氧涂料封闭高油脂比其他现有技术的涂料，其外观和附着力更好。
以上实施例仅为本发明的优选实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案而非限制，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。
Claims (10)
1.一种封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料，其特征在于，包括A组分和B组分，A组分和B组分的质量比为100:15-25；所述A组分按重量份计包括：水性环氧乳液40-50份，成膜助剂5-15份，分散助剂0.1-1份，润湿剂0.1-2份，消泡剂0.1-1份，打磨粉1-5份，单宁酸抑制剂1-5份，偶联剂5-10份，增稠剂0.1-2份和去离子水20-40份；所述B组分包括水性环氧固化剂和去离子水，水性环氧固化剂和去离子水的质量比为3-5：1。
2.根据权利要求1所述的封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料，其特征在于，所述水性环氧乳液为改性固体双酚A型环氧树脂在水中的分散体，固含量为50-60％，按固体份计环氧当量：550-650，粘度为10000-20000CP/25℃。
3.根据权利要求2所述的封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料，其特征在于，所述水性环氧乳液的制备方法为：将固体双酚A型环氧树脂加热到熔融态，中速搅拌，再依次加入水性环氧乳化剂和蒸馏水，在90-110℃的温度条件下中速搅拌30-90分钟，调制粘度，制得水性环氧乳液；
优选的，固体双酚A型环氧树脂、水性环氧乳化剂和蒸馏水的质量比为30-50：5-10：30-40。
4.根据权利要求1所述的封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料，其特征在于，所述水性环氧固化剂：固含量为50-60％，按固体份计活泼氢当量为200-300，粘度为3000-10000CP/25℃。
5.根据权利要求4所述的封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料，其特征在于，所述水性环氧固化剂的制备方法：先将聚乙二醇和环氧树脂加热，加入催化剂，中速搅拌30-60分钟，得到环氧改性聚醚加成物，然后加入多乙烯多胺反应，反应完成后，用低分子量的缩水甘油醚封端，制得水性环氧固化剂；
优选的，聚乙二醇和环氧树脂的质量比为1:1.2，加入催化剂时的温度条件为120-140℃，催化剂和聚乙二醇的质量比为0.8-1：15。
6.根据权利要求1所述的封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料，其特征在于，所述成膜助剂包括丙二醇甲醚，丙二醇丁醚和二丙二醇丁醚中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料，其特征在于，所述分散助剂为一种带颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液。
8.根据权利要求1所述的封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料，其特征在于，所述润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
9.根据权利要求1所述的封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料，其特征在于，所述消泡剂包括非硅类和硅类消泡剂中的至少一种；
优选的，所述打磨粉为可水溶性硬脂酸盐；
优选的，所述单宁酸抑制剂为金属磷硅酸盐颜料；
优选的，所述偶联剂为纳米硅溶胶改性的环氧偶联剂；
优选的，所述增稠剂包括缔合型增稠剂和改性膨润土中的至少一种。
10.根据权利要求1-9任一项所述的封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备A组分：将水性环氧乳液和成膜助剂混合后中速搅拌，然后依次加入消泡剂，润湿剂，分散助剂，分散10-20分钟，再投入打磨粉和单宁酸抑制剂，偶联剂，增稠剂，高速分散20-30分钟，测试细度合格后，再将去离子水加入，中速搅拌，调制粘度合格，制得A组分；
2)制备B组分：将水性环氧固化剂和去离子水混合，搅拌10-30分钟，检测粘度合格，制得B组分；
3)使用时：将A组分和B组分按配比混合均匀，即得封闭单宁酸和高油脂的水性双组分环氧的木器涂料。
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