CN113980572A

CN113980572A - 一种水性uv木器漆及其制备方法

Info

Publication number: CN113980572A
Application number: CN202111186664.8A
Authority: CN
Inventors: 范昌平; 符英苑; 周伟建; 李金文; 符传杰; 王召伟
Original assignee: Guangdong Maydos Building Materials Co Ltd
Current assignee: Guangdong Maydos Building Materials Co Ltd
Priority date: 2021-10-12
Filing date: 2021-10-12
Publication date: 2022-01-28

Abstract

本发明公开了一种水性UV木器漆及其制备方法，所述水性UV木器漆包括如下重量含量原料：45‑65％的水性UV聚氨酯分散体、0.75‑1.75％的α‑羟基酮光引发剂、0.75‑1.75％的二苯甲酮、0.5‑2.5％的酰基膦氧化物类光引发剂，所述水性UV聚氨酯分散体的最低成膜温度为20℃，固含量为40.0％。该水性UV木器漆具有高硬度、高遮盖、抗粘连、耐划伤、优异的表面流平排列效果的性能，能够解决传统单组份水性木器漆耐磨性差、硬度低、抗粘连性差、抗划伤性差和双组份水性木器漆的活化期限制、打包时间长等问题，还能解决常规溶剂型或无溶剂UV漆消光性差的问题，同时具有硬度高、固化效果好、遮盖力强、耐黄变等优点，扩展水性UV木器面漆在家具方面的应用。

Description

一种水性UV木器漆及其制备方法

技术领域

本发明属于涉及木器涂料领域，尤其涉及一种水性UV木器漆及其制备方法。

背景技术

随着人们环保意识的日益增强，溶剂型涂料的使用范围逐步受到限制，常规溶剂型或无溶剂UV漆消光性差，且对于哑粉的排列不均匀导致应用受限。而水性木器涂料具有不污染环境、毒性小、不燃不爆无火灾隐患等优点而越来越受到人们的关注和重视。

近年来，随着国民经济的快速发展和人民生活水性的提高，低污染的环保型漆已经成为人们关注的焦点，水性木器漆在儿童家具等领域已经取代溶剂型木器漆作为木制品家具的保护涂层。由于水性木器漆使用水做溶剂和具有施工简便的特点，使得水性木器漆在工业木器涂料市场得到越来越广泛的应用。

水性木器漆分为单组分和双组份木器漆。双组份水性木器漆存在着活化期限制和打包时间长等问题。单组份水性木器漆不存在活化期限制和打包时间长等问题，但常规的单组份水性木器漆耐磨性差、硬度低、抗粘连性差、抗划伤性差；限制着单组分木器漆在对工业化设备自动喷涂、流水线涂装、快速打包装、耐磨、硬度、抗划伤方面具有高要求的办公用具、橱柜以及木门上的应用。因此对于快速固化、快速包装应用的水性UV木器漆的研究开发具有非常重要的意义。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种高硬度、高遮盖、抗粘连、耐划伤、具有优异的表面流平排列效果的UV固化水性木器漆，能够解决传统单组份水性木器漆耐磨性差、硬度低、抗粘连性差、抗划伤性差和双组份水性木器漆的活化期限制、打包时间长等问题。

本发明的目的在于提供一种水性UV木器漆，所述水性UV木器漆包括如下重量含量原料：

其中，所述水性UV聚氨酯分散体的最低成膜温度为20℃，固含量为40.0％。

优选地，所述α-羟基酮光引发剂选自1-羟基-环已基-苯基甲酮。

优选地，所述α-羟基酮光引发剂与二苯甲酮的重量比为1:1。

优选地，所述酰基膦氧化物类光引发剂选自2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种或两种。

本发明所选用的水性UV聚氨酯分散体具有高硬度、高固含、易消光的性能，UV光固化前可以表干，最低成膜温度低，施工性好；所选用的α-羟基酮吸收波长为333nm，α-羟基酮的光引发活性高、热稳定性优异、不易产生黄变，可引发不饱和水性UV聚氨酯分散体的UV聚合反应，实现漆料的快速固化；所述二苯甲酮的最大吸收波长在340nm，二苯甲酮暴露于紫外光下能快速分解成自由基，引发不饱和水性UV聚氨酯分散体的UV聚合反应；所述酰基氧化膦类光引发剂在350-380nm波长范围之间可吸收光，具有光漂白性，漆料在固化过程中，酰基氧化膦类光引发剂会裂解成两种不同的自由基，两种不同的自由基均能发生参与固化反应，反应后没有剩余，因此不会发生黄变，且裂解成自由基时，酰基氧化膦类光引发剂的生色团遭到破坏，使固化表面颜色降低；酰基氧化膦类光引发剂激发态寿命短，一旦激活不易被淬灭失活，量子产率高，固化效率高。通过在水性UV木器漆中加入在长波长范围内有吸收的高效光引发剂和在曝光时对不饱和树脂引发聚合的多功能多引发剂，使水性不饱和UV聚氨酯分散体在长波长及常规曝光的条件下均可发生聚合反应，有效解决传统单份水性木器漆硬度低、耐性差、抗粘连性差、不抗划伤、打包时间长的缺点，得到的水性UV木器漆的固化效果佳、遮盖力好、耐黄变、耐水、耐化学品、耐沾污、硬度高、抗粘连、抗划伤、高耐磨等优点。

进一步的，所述水性UV木器漆还包括如下重量含量原料：

进一步的，所述第一水性分散剂为含高颜料亲和基团的共聚物水溶液。本方案所选用的水性分散剂不含胺和乙氧基壬基酚，起泡性低，具有良好的分散性能。

进一步的，所述水性防沉剂为改性脲溶液。

进一步的，所述水性润湿剂为有机硅表面活性剂。本方案所选用的有机硅表面活性剂的有机硅部分能够在有机溶液表面形成单分子膜层，在添加量少的情况下显著的降低水性漆表面张力，提高底材润湿性和防缩孔性，良好的重涂性以及促进流动作用。

进一步的，所述水性抑泡剂为有机硅消泡剂。

进一步的，所述消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷溶液。本方案所选用的消泡剂与体系中其他物质相容性好，辊涂和刷涂破泡快，不影响光泽。

进一步的，所述水性流变助剂为聚氨酯缔合型增稠流变助剂。

进一步的，所述成膜助剂为二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一种。本方案所选用的成膜助剂的沸点高、挥发性强，有助于成膜物在低温下成膜并且不残留，不影响涂膜的玻璃化转变温度，高温下涂膜不回粘。

进一步的，所述水性多功能助剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇。

进一步的，所述第二水性分散剂为带颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液。

进一步的，所述防冻剂为丙二醇。

进一步的，所述水性流平剂为聚醚硅氧烷共聚物。

进一步的，所述水性手感剂为改性石蜡乳液。

进一步的，所述水性消光剂为二氧化硅。本方案所选用的无机二氧化硅为白色粉末，微观呈完美的圆球状，与体系中其他物质相容性好、易于分散、不易沉淀、透明度高、手感细腻，容易在涂膜表面形成微小的凹凸面，具有光散射作用，起到消光效果。

本发明的另一目的在于提供一种水性UV木器漆的制备方法，包括预制浆和调漆。

进一步的，所述预制浆步骤如下：

搅拌下，混合部分水、部分水性多功能助剂、第二水性分散剂、部分水性防沉剂、部分水性消泡剂、钛白粉和防冻剂，分散、砂磨，得预制浆料。

进一步的，所述调漆步骤如下：

步骤1.将水性UV聚氨酯分散体、水性流变助剂、第一水性分散剂、部分水性防沉剂、水性润湿剂、水性抑泡剂、部分水性消泡剂、成膜助剂混合，分散、备用；

步骤2.搅拌下，将哑粉和水性消光剂加入步骤1的物料中，分散，然后加入所述预制浆料，分散、备用；

步骤3.搅拌下，将水性流平剂、水性引发剂、水性手感剂、水性防腐防霉剂、余量水加入步骤3的物料中，充分搅拌至粘度稳定；

步骤4.过滤出料、包装。

进一步的，步骤1中，分散混合物的细度至15um以下。

进一步的，步骤2中，分散混合物的细度至25um以下。

本发明的再一目的在于提供一种水性UV木器漆的施工工艺，包括如下步骤：

S1.将UV底漆的板材砂光平整、除尘、除油；

S2.水性UV木器漆用清水稀释，对板材表面进行喷涂，烘干；

S3.将烘干后喷涂有水性UV木器漆的板材进行固化。

进一步的，步骤S1中，所述UV底漆为常规辊涂或喷涂UV白色底漆。

进一步的，步骤S3中，所述固化辐射强度为UVA 300-350mJ/cm²。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种水性UV木器漆及其制备方法。

(1)水性UV木器漆的组成。

表1.实施例1-5的水性UV木器漆的重量份组成。

表1中，浆料的各组分重量含量组成为0.5％的水性多功能助剂(市售AMP-95)、2％的第二水性分散剂(贝特尔BD-8190)、0.5％的水性防沉剂(毕克化学BYK-420)、0.1％的水性消泡剂(科宁

A36)、70％的钛白粉(杜邦钛白粉R902)、1.9％的防冻剂(市售工业级丙二醇)、25％的水。

(2)实施例1-5水性UV木器漆的制备。

预制浆步骤：

按重量份将水投入到分散釜中，按照上述重量份，搅拌状态下依次加入水性多功能助剂(市售AMP-95)、第二水性分散剂(贝特尔BD-8190)、水性防沉剂(毕克化学BYK-420)、水性消泡剂(科宁

A36)、钛白粉(杜邦钛白粉R902)、防冻剂(市售工业级丙二醇)，1000r/min分散10分钟然后转入砂磨机中砂磨15分钟至细度15um以下，合格，得浆料，备用。

调漆步骤：

步骤1.按重量份投入水性UV聚氨酯分散体(润昌南星化学UV-308的聚氨酯分散体)到分散釜中，按照上述重量百分比，600r/min搅拌状态下依次加入水性流变助剂(雷孚斯ATUR30)、第一水性分散剂(迪高化学Tego-752W)、水性防沉剂(毕克化学BYK-420)、水性润湿剂(埃夫科纳AFCONA-3588)、水性抑泡剂(上海道康宁KM-7752)、水性消泡剂(科宁

A36)、市售工业级的成膜助剂，加完后1000r/min分散10min；

步骤2.在搅拌状态下，将哑粉(博汇哑粉纸)和水性消光剂(格雷斯化学7000)加入步骤1的物料中，加完后1200r/min分散15min至细度25um以下，然后加入浆料，加完后1000r/min分散10min；

步骤3.在800r/min搅拌状态下依次加入水性流平剂(迪高化学Tego-450)、重量比为1:1的α-羟基酮光引发剂与二苯甲酮(IGM Omnirad 500)、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯(广传电子TPO-L)、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(IGM Omnirad 819DW)、水性手感剂(毕克化学BYK-539)、水性防腐防霉剂(陶氏363)、余量水充分搅拌10分钟至粘度稳定；

步骤4.过滤出料、包装。

本实施例提供一种水性UV木器漆的施工工艺。

S1.将做好喷涂UV白色底漆的板材仔细砂光平整，不留亮点，然后除尘，除油；

S2.将实施例1～5所制备得到的水性UV木器漆加入10重量份的清水稀释，开稀至粘度为50-60秒，然后在常压下用手工或自动喷涂机从不同角度对板材表面进行喷涂，涂布量控制每平方涂布量100-120克，然后用45℃烘干90-120分钟，

S3.将烘干后喷涂有所述水性UV木器漆的板材，用辐射强度为UVA300-350mJ/cm²的三维UV固化机进行三维全方位辐射固化10-20秒，得到水性UV木器漆在板材表面固化形成白色涂膜。

性能测试：

将制得的水性UV木器漆在UV底漆板上进行喷涂修色得到的涂膜，参照GB/T23999-2009标准方法进行性能测试，测试结果见表2。

表2.实施例1-5的水性UV木器漆制得的涂膜物性测试结果。

从表1和表2可以看出，实施例1-5制备得到的水性UV木器漆施工后的涂膜有着良好的板面效果，施工无障碍，施工后漆膜平整光滑无漆病；最低磨损量可达0.032g，耐磨性强；附着力可达0级，说明涂膜切割边缘完全平滑，无一格脱落，附着力好；涂膜光泽度低，最小可达12GU，具有哑光性能；硬度高，硬度最高可达2H，同时，具有耐干热性、耐水性和耐醇性好，抗划伤，抗粘连，耐污染等优点。

对比试验：

将本发明实施例5制备得到的水性UV木器漆与现有市场上的水性单组份/双组份清漆产品、溶剂型PU漆、UV漆产品进行对比，按产品各自规定比例进行调配稀释进行喷板测试，固化养护7天后根据国家标准方法GB/T23997和GB/T23999-2009的测试结果如表3所示。

表3.实施例5制备得到的水性UV木器漆与现有的产品及效果对比。

从表3的数据可以看出，单组份水性聚氨酯哑光白面漆的硬度(擦伤)为HB，耐磨性为0.083，抗粘连性为MM:B-0、MB:B-0，有轻微划伤，而本发明实施例5制备得到的水性UV木器漆硬度(擦伤)为2H，耐磨性为0.032，抗粘连性为MM:A-0、MB:A-0，无划伤；说明与单组份水性聚氨酯哑光白面漆相比，本发明实施例5制备得到的水性UV木器漆耐磨性好、硬度高、抗粘连性和抗划伤性能好。与双组份水性聚氨酯哑光白面漆相比，本方案所制备得到的水性UV木器漆表干和指压干时间段，解决了双组份水性聚氨酯哑光白面漆活化期长和打包时间长的问题，且耐磨性、硬度、抗粘连性、抗划伤性、耐污染性、耐黄变性能等均比双组份水性聚氨酯哑光白面漆好。溶剂型PU哑光白面漆施工后的漆膜表面有开花现象，而溶剂型UV喷涂哑光白面漆光泽为20GU，本发明实施例5制备得到的水性UV木器漆的漆膜施工后的漆膜表面正常、光泽为13GU，说明与溶剂型PU哑光白面漆和溶剂型UV喷涂哑光白面漆相比，本发明实施例5制备得到的水性UV木器漆的漆膜效果好，消光性佳。此外，本发明生产工艺简单、经济合理，不需要增添和改变原有生产设备，适宜工业化大生产。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种水性UV木器漆，其特征在于，所述水性UV木器漆包括如下重量含量原料：

2.根据权利要求1所述的水性UV木器漆，其特征在于，所述α-羟基酮光引发剂选自1-羟基-环已基-苯基甲酮；

所述α-羟基酮光引发剂与二苯甲酮的重量比为1:1；

所述酰基膦氧化物类光引发剂选自2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的水性UV木器漆，其特征在于，所述水性UV木器漆还包括如下重量含量原料：

4.根据权利要求3所述的水性UV木器漆，其特征在于，所述第一水性分散剂为含高颜料亲和基团的共聚物水溶液；

所述水性防沉剂为改性脲溶液；

所述水性润湿剂为有机硅润滑剂；

所述水性抑泡剂为有机硅消泡剂；

所述消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷溶液；

所述水性流变助剂为聚氨酯缔合型增稠流变助剂；

所述成膜助剂为二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一种；

所述水性多功能助剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇；

所述第二水性分散剂为带颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液；

所述防冻剂为丙二醇；

所述水性流平剂为聚醚硅氧烷共聚物；

所述水性手感剂为改性石蜡乳液；

所述水性消光剂为二氧化硅。

5.根据权利要求3所述的水性UV木器漆，其特征在于，所述水性UV木器漆的制备方法包括预制浆和调漆，所述预制浆步骤如下：

搅拌下，混合部分水、水性多功能助剂、第二水性分散剂、部分水性防沉剂、部分水性消泡剂、钛白粉和防冻剂，分散、砂磨，得预制浆料。

所述调漆步骤如下：

步骤1.将水性UV聚氨酯分散体、水性流变助剂、第一水性分散剂、剩余水性防沉剂、水性润湿剂、水性抑泡剂、剩余水性消泡剂、成膜助剂混合，分散、备用；

步骤3.搅拌下，将水性流平剂、水性引发剂、水性手感剂、水性防腐防霉剂、剩余水加入步骤3的物料中，充分搅拌至粘度稳定；

步骤4.过滤出料、包装。

6.根据权利要求5所述的水性UV木器漆，其特征在于，步骤1中，所述分散混合物的细度至15um以下。

7.根据权利要求5所述的水性UV木器漆，其特征在于，步骤2中，所述分散混合物的细度至25um以下。