CN112898855A - 一种极低voc水性绿色环保木器涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种极低VOC水性绿色环保木器涂料的制备，由改性多功能树脂、光引发剂、助溶剂、色浆和去离子水等组成,树脂采用丙烯酸酯类为基本共聚单体，同时引入多官能团的单体，通过特定的工艺合成水溶性羟基丙烯酸树脂。与常规水性涂料相比，此发明得到的涂料合成简单，光固化速度快，涂层硬度高，极低VOC，无气味，是一种性能佳的绿色环保木器涂料。

Description

一种极低VOC水性绿色环保木器涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种极低VOC水性绿色环保木器涂料及其制备方法，属于水性涂料领域。
背景技术
涂料是国民生产经济各部门不可或缺的材料，广泛应用于建筑工业制品的装饰及各类五金件和交通工具的防腐涂装保护。丙烯酸类树脂涂料具有许多突出的优点，但常规的丙烯酸树脂是溶剂型的，在施工及应用中，有大量的芳烃、酯或酮类溶剂进入大气，造成严重的环境污染。水性涂料由于采用水做为稀释剂，大幅度降低了挥发性有机化合物（VOC）排放，而且在生产运输及储存过程中解决了易燃易爆的问题，因此也越来越受欢迎。本法制备的涂料粒径较小，能与家具等木器建材紧密结合，涂膜更致密，硬度高，应用广泛。
发明内容
本发明的目的在于提供一种极低VOC水性绿色环保木器涂料及其制备方法。本发明制备的水性涂料具有优异的稳定性、高成膜性、低粘度以及低VOC含量的特征，不仅减小了施工难度，降低了对施工人员和环境的毒害，而且达到了溶剂型饱和聚酯涂料才能达到的饱满、高光泽的效果。分子中的长链基团可有效的增强柔韧性，使涂料与金属建材等结合更紧密。改性多功能树脂，一物多用，本身有很好的水溶性，成型后其可增强涂层的硬度、疏水性，待其成型后，不易溶于水等溶剂。选用的磷酸树脂可与金属等更紧密的结合，硬度高、耐水性，耐候性能更佳，室内室外均可应用。
一种极低VOC水性绿色环保木器涂料，配方由改性多功能树脂70-90份、光引发剂4-6份、助溶剂3-5份、色浆5-7份、填料4-6份和去离子水组成。
其中所述的改性多功能树脂，由以下步骤制备：
a）、将改性后的丙烯酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯混合，加入到装有温度计、磁力搅拌、回流装置的反应容器中，加入亲水性引发剂，开启搅拌并升温到80℃，得到第一混合物。
将所用单体混合，搅拌均匀，得到第二混合体。
先将第二混合体的一半滴加到上述第一混合物中，而后可将剩余全部倒入到反应瓶，搅拌保温0.5h。随后加入扩链剂、含氟类物质保温3h,降温至50℃左右，并加入中和剂中，得到水溶性改性多功能树脂。
b）、木器涂料的制备：在容器中加入改性多功能树脂、助溶剂、色浆、填料搅拌均匀后加入光引发剂，最后加入去离子水搅拌成粘稠的均一流体，然后置于50℃水浴加热10min，即可得到所述的改性多功能树脂水性木器涂料。
所用的丙烯酸酯类为丙烯酸、甲基丙烯酸及（甲基）丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯 、（甲基）丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异冰酯中的一种或几种的组合。
所用的扩链剂为丙酸 、丁酸、戊酸、三羟基甲基丙烷、聚丙二醇、聚乙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚己二酸1,6-己二醇酯中的一种或几种的组合。
所用的含氟类单体为丙烯酸六氟丁酯、3-甲基-2羟基三氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟异丁酯、丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸八氟戊酯中的一种或几种的组合。
所用的填料为钛白粉、云母粉、滑石粉、硫酸钡中的一种或几种的组合。
所用的引发剂为水溶性的亚硫酸钠、硫代硫酸钠、多元醇及多元胺过氧类过氧化二特丁基、过氧化二异丙苯和光引发自由基类2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-咖啡基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-而苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮的一种或几种的组合。
所用的中和剂选自三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、氨水、氢氧化钠中的一种或几种。
所用的多功能单体为甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、醋酸乙烯酯中的一种或几种的组合。
具体实施方式
实施例1
a）、将改性后的丙烯酸酯（50份）、异佛尔酮二异氰酸酯（30份）混合，加入到装有温度计、磁力搅拌、回流装置的反应容器中，加入过氧化二特丁基（3份），开启搅拌并升温到80℃，得到第一混合物。
将甲基丙烯酸羟乙酯（20份）和甲基丙烯酸羟丙酯（20份），搅拌均匀，得到第二混合体。
先将第二混合体的一半滴加到上述第一混合物中，而后可将剩余全部倒入到反应瓶，搅拌保温0.5h。随后加入丁酸（40份）、丙烯酸六氟丁酯（10份）保温3h,降温至50℃左右，并加入三乙胺中和，得到水溶性改性多功能树脂。
b）、木器涂料的制备：在容器中加入改性多功能树脂（90份）、助溶剂（4份）、色浆（4份）、填料（4份）搅拌均匀后加入、过氧化二特丁基（3份），最后加入去离子水搅拌成粘稠的均一流体，然后置于50℃水浴加热10min， 即可得到所述的木器涂料的制备coating-1。得到的25g/m2的涂层，硬度3H，高低温循环可达7天。
实施例2
a）、将改性后的丙烯酸乙酯（50份）、异佛尔酮二异氰酸酯（30份）混合，加入到装有温度计、磁力搅拌、回流装置的反应容器中，加入过氧化二特丁基（3份），开启搅拌并升温到80℃，得到第一混合物。
将甲基丙烯酸羟乙酯（20份）和甲基丙烯酸羟丙酯（20份），搅拌均匀，得到第二混合体。
先将第二混合体的一半滴加到上述第一混合物中，而后可将剩余全部倒入到反应瓶，搅拌保温0.5h。随后加入丁酸（40份）、丙烯酸六氟丁酯（10份）保温3h,降温至50℃左右，并加入三乙胺中和，得到水溶性改性多功能树脂。
b）、木器涂料的制备：在容器中加入改性多功能树脂（90份）、助溶剂（4份）、色浆（4份）、填料（4份）搅拌均匀后加入、过氧化二特丁基（3份），最后加入去离子水搅拌成粘稠的均一流体，然后置于50℃水浴加热10min，即可得到所述的木器涂料的制备coating-2。得到的25g/m2的涂层，硬度3H,高低温循环7天。
实施例3
a）、将改性后的丙烯酸乙酯（60份）、异佛尔酮二异氰酸酯（30份）混合，加入到装有温度计、磁力搅拌、回流装置的反应容器中，加入过氧化二特丁基（3份），开启搅拌并升温到80℃，得到第一混合物。
将甲基丙烯酸羟乙酯（20份）和甲基丙烯酸羟丙酯（20份），搅拌均匀，得到第二混合体。
先将第二混合体的一半滴加到上述第一混合物中，而后可将剩余全部倒入到反应瓶，搅拌保温0.5h。随后加入丁酸（40份）、丙烯酸六氟丁酯（10份）保温3h,降温至50℃左右，并加入三乙胺中和，得到水溶性改性多功能树脂。
b）、木器涂料的制备：在容器中加入改性多功能树脂（90份）、助溶剂（4份）、色浆（4份）、填料（4份）搅拌均匀后加入、过氧化二特丁基（3份），最后加入去离子水搅拌成粘稠的均一流体，然后置于50℃水浴加热10min，即可得到所述的木器涂料的制备coating-3。得到的25g/m2的涂层，硬度3H，高低温循环可达7天。
下表为实施案例1-3制备的水性木器涂料的测试结果。
Figure 479606DEST_PATH_IMAGE001
由上表可见，本发明的涂料光固化速度快，涂层硬度高，极低VOC，无气味等特征。

Claims (10)

1.一种极低VOC水性绿色环保木器涂料，其特征在于：配方中的改性多功能树脂70-90份、光引发剂4-6份、助溶剂3-5份、色浆5-7份、填料4-6份和去离子水组成；其中所述的改性多功能树脂，由以下步骤制备：
a）、改性多功能树脂的制备：
将改性后的丙烯酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯混合，加入到装有温度计、磁力搅拌、回流装置的反应容器中，加入亲水性引发剂，开启搅拌并升温到80℃，得到第一混合物；将所用单体混合，搅拌均匀，得到第二混合体；先将第二混合体的一半滴加到上述第一混合物中，而后可将剩余全部倒入到反应瓶，搅拌保温0.5h；随后加入扩链剂、含氟类物质保温3h,降温至50℃左右，并加入中和剂中，得到水溶性改性多功能树脂；
b）、木器涂料的制备：在容器中加入改性多功能树脂、助溶剂、色浆、填料搅拌均匀后加入光引发剂，最后加入去离子水搅拌成粘稠的均一流体，然后置于50℃水浴加热10min，即可得到所述的改性多功能树脂水性木器涂料。
2.根据权利要求1所述的极低VOC水性绿色环保木器涂料，其特征在于丙烯酸酯类为丙烯酸、甲基丙烯酸及（甲基）丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯 、（甲基）丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异冰酯中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的极低VOC水性绿色环保木器涂料，其特征在于所述的含氟类单体为丙烯酸六氟丁酯、3-甲基-2羟基三氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟异丁酯、丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸八氟戊酯中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的极低VOC水性绿色环保木器涂料，其特征在于所述的扩链剂为丙酸 、丁酸、戊酸、三羟基甲基丙烷、聚丙二醇、聚乙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚己二酸1,6-己二醇酯中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的极低VOC水性绿色环保木器涂料， 其特征在于所述的填料为钛白粉、云母粉、滑石粉、硫酸钡中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1所述的极低VOC水性绿色环保木器涂料，其特征在于所述的引发剂为水溶性的亚硫酸钠、硫代硫酸钠、多元醇及多元胺过氧类过氧化二特丁基、过氧化二异丙苯和光引发自由基类2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-咖啡基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-而苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述的极低VOC水性绿色环保木器涂料，其特征在于所述中和剂选自三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、氨水、氢氧化钠中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的极低VOC水性绿色环保木器涂料，其特征在于所述多功能单体为甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、醋酸乙烯酯中的一种或几种的组合。
9.根据权利要求1所述的极低VOC水性绿色环保木器涂料，其特征在于所改性树脂的分子量为20000-40000。
10.根据权利要求1所述的极低VOC水性绿色环保木器涂料在制备光固化木器涂料中的应用。
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