CN114058252A - 一种水性木器涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性木器涂料及其制备方法，属于水性涂料技术领域。本发明水性木器涂料按重量份数计包括以下制备原料：水性醇酸树脂混合乳液85‑100份、2‑叔丁氧基乙醇7‑12份、去离子水12‑18份、润湿剂0.1‑0.8份、成膜助剂2‑3份、流平剂0.2‑0.4份、消泡剂0.2‑0.6份。本发明克服了现有常规水性木器涂料的凝固干燥问题，本发明制备的水性木器涂料能够在湿度较高或低温环境中快速干燥凝固，其广泛适用于日常生活、生产加工等领域，具有很好的市场前景。

Description

一种水性木器涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及一种水性木器涂料及其制备方法。

背景技术

长久以来，木材以其自然、独特的纹理深受人们的喜爱，其广泛应用于家具、办公、工艺、园艺等众多领域。但是，木材在使用过程中，容易被硬物划伤或渗水发霉，木器涂料由此应运而生。

木器涂料涂刷在木材表面起保护和装饰作用，其主要分为油性木器涂料、水性木器涂料及无溶剂木器涂料。油性木器涂料中含有大量苯类、酯类、酮类等有机化合物，这些有机挥发物能够使人中毒甚至导致癌症；与油性木器涂料相比，水性木器涂料不使用有机溶剂，其以水为稀释剂、树脂为基础材料，对人体安全无害，保护环境且符合持续发展的理念。

虽然水性木器涂料在节约能源、保护环境方面具有极大的优势，但是其在涂层丰满度、手感及硬度等方面不尽人意，因而导致其在木器涂料市场的占有率依然较低。但随着技术的不断进步，水性木器涂料在性能效果上也逐渐提高。

中国专利CN 105176369A公开了一种植物油改性的水性木器漆及其制备方法；中国专利CN 102898937A公开了一种高硬度抗划伤双组分水性聚氨酯木器清漆及其制备方法。上述专利公开的水性漆漆膜丰满度好、表面平整光滑，硬度较高，表干及实干时间较短；然而，在潮湿低温环境中，二者漆膜发白且难以干燥或干燥时间数倍增加，因而严重影响了施工质量与进程。

有鉴于此，有必要研制一种能够在潮湿低温环境中快速干燥的水性木器涂料。

发明内容

涂层干燥是涂料涂饰施工全过程中所需时间最长的，因此漆膜的干燥速度与时间严重影响施工效率。针对背景技术中水性木器涂料的干燥问题，本发明的目的在于提供一种水性木器涂料及其制备方法，本发明制备得到的水性木器涂料能够在潮湿低温的环境中快速干燥，具体是通过如下技术方案实现的：

一种水性木器涂料，按重量份数计包括以下制备原料：

水性醇酸树脂混合乳液85-100份、

2-叔丁氧基乙醇7-12份、

去离子水12-18份、

润湿剂0.1-0.8份、

成膜助剂2-3份、

流平剂0.2-0.4份、

消泡剂0.2-0.6份；

其中，所述水性醇酸树脂混合乳液的制备原料包括水性醇酸树脂、水性聚氨酯以及六甲基二硅氮烷。

进一步地，所述水性醇酸树脂混合乳液的制备原料中水性醇酸树脂、水性聚氨酯和六甲基二硅氮烷的质量比为(44-54):(40-45):5。

醇酸树脂是一种以多元醇、多元酸和脂肪酸或植物油为主要原料经缩聚而成的聚酯树脂，醇酸树脂形成的涂层具有较好的光泽和柔韧性，但传统的醇酸树脂涂料在合成和使用过程中会挥发大量有机溶剂，对人体和环境造成严重危害。而水性醇酸树脂是在油性醇酸树脂基础上水性化得到的，水性醇酸树脂从根本上解决了挥发性有机污染物的危害，另外水性醇酸树脂产品具有颜色浅、保色性好等优点，但其凝固性能较差。水性聚氨酯是聚氨酯溶解或分散于水中形成的高分子混合物，水性聚氨酯保留了传统溶剂型聚氨酯的耐用性、柔韧性等，但其形成的涂层硬度较差，机械强度不高。

本发明同时以水性醇酸树脂和水性聚氨酯作为基体树脂，本发明结合二者的优势，给予所制水性涂料优异的硬度、耐候性、耐划伤性等；此外，本发明以六甲基二硅氮烷为辅料，将六甲基二硅氮烷在一定条件下滴入与水性醇酸树脂和水性聚氨酯反应得到水性醇酸树脂混合乳液，采用该混合乳液制得的水性涂料形成的涂层在湿度较高或温度较低的环境中仍然具有较快的干燥速度。

2-叔丁氧基乙醇是一种优良的凝聚剂，其具有的共价醚键和醇羟基对水性醇酸树脂及水性聚氨酯具有良好的溶解性及出色的结合性能，本发明将2-叔丁氧基乙醇分散至水性醇酸树脂混合乳液，其能够配合六甲基二硅氮烷调节涂层的流变性及平整度，进一步提高混合乳液形成涂层的成膜稳定性。

进一步地，所述水性醇酸树脂混合乳液的制备方法为按配比称取水性醇酸树脂、水性聚氨酯于反应釜中，升温至75-85℃，边搅拌边滴入六甲基二硅氮烷，保温反应60-150min，随后自然冷却至室温即得。

进一步地，六甲基二硅氮烷需在10-15min内滴毕。

进一步地，六甲基二硅氮烷滴加过程中搅速为500-1000rpm，六甲基二硅氮烷滴毕后搅速改为150-300rpm。

进一步地，所述水性醇酸树脂混合乳液制备过程中还需添加少量氨水将反应体系pH控制在5.4-6.0。

一种水性木器涂料的制备方法，包括以下步骤：

1)按配方比例称取水性醇酸树脂混合乳液、2-叔丁氧基乙醇、去离子水、润湿剂、成膜助剂、流平剂、消泡剂备用；

2)依次将去离子水、润湿剂、水性醇酸树脂混合乳液、2-叔丁氧基乙醇、成膜助剂、消泡剂、流平剂，高速分散至匀质即为水性木器涂料。

进一步地，步骤2)所述高速分散速度为1350-1500r/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明制备得到了一种具有高硬度、高耐候、高凝固性等优异性能的水性木器涂料，其广泛适用于日常生活、生产加工等领域。

2.本发明克服了现有常规水性木器涂料的凝固干燥问题，本发明制备的水性木器涂料能够在湿度较高或低温环境中快速干燥凝固，具有很好的市场前景。

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，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

1、按质量比48:42:5称取水性醇酸树脂、水性聚氨酯和六甲基二硅氮烷，将水性醇酸树脂、水性聚氨酯置于反应釜中升温至80℃，边搅拌边滴入六甲基二硅氮烷(12min内滴毕，滴加过程搅速为800rpm，滴毕搅速改为240rpm)，保温反应100min，随后自然冷却至室温得到水性醇酸树脂混合乳液。

2、按重量份数称取水性醇酸树脂混合乳液90份、2-叔丁氧基乙醇9份、去离子水15份、润湿剂0.5份、成膜助剂3份、流平剂0.3份、消泡剂0.4份；依次将去离子水、润湿剂、水性醇酸树脂混合乳液、2-叔丁氧基乙醇、成膜助剂、消泡剂、流平剂，高速(1400r/min)分散至匀质即得水性木器涂料。

对本实施例制得的涂料样品进行干燥性能检测：常温表干28分钟，实干5.2小时；温度5℃、湿度60％条件下表干42分钟，实干8.5小时。

实施例2

1、按质量比54:40:5称取水性醇酸树脂、水性聚氨酯和六甲基二硅氮烷，将水性醇酸树脂、水性聚氨酯置于反应釜中升温至80℃，边搅拌边滴入六甲基二硅氮烷(10min内滴毕，滴加过程搅速为800rpm，滴毕搅速改为240rpm)，保温反应100min，随后自然冷却至室温得到水性醇酸树脂混合乳液。

2、按重量份数称取水性醇酸树脂混合乳液85份、2-叔丁氧基乙醇12份、去离子水15份、润湿剂0.6份、成膜助剂2份、流平剂0.3份、消泡剂0.4份；依次将去离子水、润湿剂、水性醇酸树脂混合乳液、2-叔丁氧基乙醇、成膜助剂、消泡剂、流平剂，高速(1400r/min)分散至匀质即得水性木器涂料。

对本实施例制得的涂料样品进行干燥性能检测：常温表干36分钟，实干5.8小时；温度5℃、湿度60％条件下表干55分钟，实干9.2小时。

实施例3

1、按质量比44:45:5称取水性醇酸树脂、水性聚氨酯和六甲基二硅氮烷，将水性醇酸树脂、水性聚氨酯置于反应釜中升温至80℃，边搅拌边滴入六甲基二硅氮烷(15min内滴毕，滴加过程搅速为800rpm，滴毕搅速改为240rpm)，保温反应100min，随后自然冷却至室温得到水性醇酸树脂混合乳液。

2、按重量份数称取水性醇酸树脂混合乳液95份、2-叔丁氧基乙醇8份、去离子水15份、润湿剂0.5份、成膜助剂3份、流平剂0.3份、消泡剂0.4份；依次将去离子水、润湿剂、水性醇酸树脂混合乳液、2-叔丁氧基乙醇、成膜助剂、消泡剂、流平剂，高速(1400r/min)分散至匀质即得水性木器涂料。

对本实施例制得的涂料样品进行干燥性能检测：常温表干33分钟，实干5.5小时；温度5℃、湿度60％条件下表干48分钟，实干9.0小时。

对比例1

1、按质量比48:42称取水性醇酸树脂、水性聚氨酯，将水性醇酸树脂、水性聚氨酯置于反应釜中升温至80℃，240rpm搅拌并保温反应100min，随后自然冷却至室温得到混合液。

2、按重量份数称取混合液90份、2-叔丁氧基乙醇9份、去离子水15份、润湿剂0.5份、成膜助剂3份、流平剂0.3份、消泡剂0.4份；依次将去离子水、润湿剂、水性醇酸树脂混合乳液、2-叔丁氧基乙醇、成膜助剂、消泡剂、流平剂，高速(1400r/min)分散至匀质即得水性木器涂料。

对本对比例制得的涂料样品进行干燥性能检测：常温表干34分钟，实干5.7小时；温度5℃、湿度60％条件下表干82分钟，不能实干。

对比例2

1、按质量比48:42:5称取水性醇酸树脂、水性聚氨酯和六甲基二硅氮烷，将水性醇酸树脂、水性聚氨酯置于反应釜中升温至80℃，边搅拌边滴入六甲基二硅氮烷(12min内滴毕，滴加过程搅速为800rpm，滴毕搅速改为240rpm)，保温反应100min，随后自然冷却至室温得到水性醇酸树脂混合乳液。

2、按重量份数称取水性醇酸树脂混合乳液60份、2-叔丁氧基乙醇9份、去离子水15份、润湿剂0.5份、成膜助剂3份、流平剂0.3份、消泡剂0.4份；依次将去离子水、润湿剂、水性醇酸树脂混合乳液、2-叔丁氧基乙醇、成膜助剂、消泡剂、流平剂，高速(1400r/min)分散至匀质即得水性木器涂料。

对本对比例制得的涂料样品进行干燥性能检测：常温表干35分钟，实干6.0小时；温度5℃、湿度60％条件下表干64分钟，实干10.6小时(出现流挂)。

对比例3

1、按质量比48:42:5称取水性醇酸树脂、水性聚氨酯和六甲基二硅氮烷，将水性醇酸树脂、水性聚氨酯置于反应釜中升温至80℃，边搅拌边滴入六甲基二硅氮烷(12min内滴毕，滴加过程搅速为800rpm，滴毕搅速改为240rpm)，保温反应100min，随后自然冷却至室温得到水性醇酸树脂混合乳液。

2、按重量份数称取水性醇酸树脂混合乳液90份、2-叔丁氧基乙醇2份、去离子水15份、润湿剂0.5份、成膜助剂3份、流平剂0.3份、消泡剂0.4份；依次将去离子水、润湿剂、水性醇酸树脂混合乳液、2-叔丁氧基乙醇、成膜助剂、消泡剂、流平剂，高速(1400r/min)分散至匀质即得水性木器涂料。

对本对比例制得的涂料样品进行干燥性能检测：常温表干29分钟，实干5.3小时；温度5℃、湿度60％条件下表干45分钟，实干9.4小时(出现流挂)。

由上述实施例及对比例制备样品检测数据可知，本发明制备的水性木器涂料在潮湿、低温环境中的干燥凝固速度大幅度提升，本发明水性木器涂料能够显著缩短施工进程。

以上所描述的实施例仅为本发明优选实施例，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水性木器涂料，其特征在于，按重量份数计包括以下制备原料：

水性醇酸树脂混合乳液85-100份、

2-叔丁氧基乙醇7-12份、

去离子水12-18份、

润湿剂0.1-0.8份、

成膜助剂2-3份、

流平剂0.2-0.4份、

消泡剂0.2-0.6份；

其中，所述水性醇酸树脂混合乳液的制备原料包括水性醇酸树脂、水性聚氨酯以及六甲基二硅氮烷。

2.根据权利要求1所述一种水性木器涂料，其特征在于，所述水性醇酸树脂混合乳液的制备原料中水性醇酸树脂、水性聚氨酯和六甲基二硅氮烷的质量比为(44-54):(40-45):5。

3.根据权利要求1所述一种水性木器涂料，其特征在于，所述水性醇酸树脂混合乳液的制备方法为按配比称取水性醇酸树脂、水性聚氨酯于反应釜中，升温至75-85℃，边搅拌边滴入六甲基二硅氮烷，保温反应60-150min，随后自然冷却至室温即得。

4.根据权利要求3所述一种水性木器涂料，其特征在于，六甲基二硅氮烷需在10-15min内滴毕。

5.根据权利要求3所述一种水性木器涂料，其特征在于，六甲基二硅氮烷滴加过程中搅速为500-1000rpm，六甲基二硅氮烷滴毕后搅速改为150-300rpm。

6.根据权利要求3所述一种水性木器涂料，其特征在于，所述水性醇酸树脂混合乳液制备过程中还需添加少量氨水将反应体系pH控制在5.4-6.0。

7.如权利要求1-6任一项所述的水性木器涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按配方比例称取水性醇酸树脂混合乳液、2-叔丁氧基乙醇、去离子水、润湿剂、成膜助剂、流平剂、消泡剂备用；

2)依次将去离子水、润湿剂、水性醇酸树脂混合乳液、2-叔丁氧基乙醇、成膜助剂、消泡剂、流平剂，高速分散至匀质即为水性木器涂料。

8.根据权利7所述的水性木器涂料的制备方法，其特征在于，步骤2)所述高速分散速度为1350-1500r/min。