CN114181577A - 水性木器涂料组合物以及由其制成的木制品 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及水性木器涂料组合物以及由其制成的木制品。所述水性木器涂料组合物包含i)水性基础漆，所述水性基础漆包含聚合物颗粒的水性分散体和可选的附加添加剂，所述附加添加剂包括颜填料、助溶剂、增稠剂、流平剂、消泡剂或其任意组合，ii)低聚硅氧烷，所述低聚硅氧烷具有一个或多个可水解脱除小分子的官能团，其中，所述水性木器涂料组合物所形成的漆膜具有不高于40的60度角光泽度。

Description

水性木器涂料组合物以及由其制成的木制品
技术领域
本发明涉及一种水性木器涂料组合物，更具体地涉及能够形成低光泽度、甚至哑光的漆膜的水性木器涂料组合物以及由其制成的木制品。
背景技术
目前，环境和能源是人们面临的两大挑战，为了应对这种挑战，涂料工业正在由高污染、高能耗、极度依赖于石油工业产品的传统品种逐渐转向水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料和高固体分涂料这样的环境友好、节约资源型产品。随着中国《室内用水性木器涂料》化工行业标准的出台，水性木器涂料得到迅速发展。目前，水性木器漆研发投入正在大幅增加，而且人们对水性木器漆的要求也在不断提高。
在木器涂装市场中，低光泽度的或哑光的漆膜因其光泽柔和、手感细腻而备受广大消费者的青睐。当前，在低光泽水性木器涂料的制作中，公知的消光方案是在水性木器涂料中应用无机消光剂诸如二氧化硅，或者有机消光剂诸如合成蜡或硬脂酸金属盐。这些消光剂以物理消光为主，以二氧化硅为基础的无机消光剂在涂料干燥后可以导致漆膜形成微观粗糙的漆膜表面，从而产生光泽降低效果甚至哑光效果；以合成蜡为基础的有机消光剂在涂料干燥后可以浮在最外层表面对漆膜进行改性，从而影响漆膜的光泽度。然而，这些公知的消光剂或多或少存在一些缺点。从成本考虑，二氧化硅无机消光剂在水性木器哑光漆料的配制中的应用是最为便利的。然而，这种消光方式存在粉体沉降、涂膜手感差、透明度差等缺点。合成蜡和硬脂酸金属盐等有机消光剂在水性木器哑光漆料的配制中的应用不那么广泛，存在成本过高或性能不足的缺陷。
因此，涂料工业中急需改进的能够形成低光泽度、甚至哑光的漆膜的水性木器涂料。
发明内容
本发明提供了一种水性木器涂料组合物，其包含i)水性基础漆，所述水性基础漆包含聚合物颗粒的水性分散体和可选的附加添加剂，所述附加添加剂包括颜填料、助溶剂、增稠剂、流平剂、消泡剂或其任意组合，ii)低聚硅氧烷，所述低聚硅氧烷具有一个或多个可水解脱除小分子的官能团，其中，所述水性木器涂料组合物所形成的漆膜具有不高于40的60度角光泽度。
在本发明的一些实施方式中，水性木器涂料组合物所包含的水性基础漆包括具有一个或多个活泼氢官能团的聚合物颗粒的水性分散体。
在本发明的一些实施方式中，水性木器涂料组合物所包含的低聚硅氧烷除了具有一个或多个可水解脱除小分子的官能团之外，还包含一个或多个具有活泼氢反应性官能团的片段。在该实施方式中，低聚硅氧烷可以具有以下通式1所表示的结构：
Figure BDA0002683297260000021
其中
R1、R2、R3、R4、R5、R6中的至少一个为可水解脱除小分子的官能团，所述可水解脱除小分子的官能团选自C1-C6烷氧基、C2-C6烯氧基、C6-C10芳氧基、C1-C6烷酰氧基、C6-C10芳酰氧基、C1-C6烷酮肟基和C6-C10芳酮肟基中的一种或多种，优选地选自C1-C6烷氧基；并且
R1、R2、R3、R4、R5、R6中的至少一个为带有活泼氢反应性官能团的片段，所述活泼氢反应性官能团选自环氧基、羟基、氨基和异氰酸酯基中的一种或多种，优选地选自环氧基；并且
m不为0，优选地为1至10的整数。
在本发明的另一些实施方式中，水性木器涂料组合物所包含的低聚硅氧烷除了具有一个或多个可水解脱除小分子的官能团之外，还包含两个或更多个具有活泼氢反应性官能团的片段。在该实施方式中，低聚硅氧烷可以具有以下通式2所表示的结构：
Figure BDA0002683297260000031
RA表示可水解脱除小分子的官能团，所述可水解脱除小分子的官能团选自C1-C6烷氧基、C2-C6烯氧基、C6-C10芳氧基、C1-C6烷酰氧基、C6-C10芳酰氧基、C1-C6烷酮肟基和C6-C10芳酮肟基中的一种或多种，优选地选自C1-C6烷氧基；并且
RB表示带有活泼氢反应性官能团的片段，所述活泼氢反应性官能团选自环氧基、羟基、氨基和异氰酸酯基中的一种或多种，优选地选自环氧基；并且
m不为0，优选地为1至10的整数。
在本发明的一些实施方式中，水性木器涂料组合物所包含的低聚硅氧烷是不溶于水的。
本发明另一方面提供了一种木制品，所述木制品包括木质基材，其具有至少一个主表面；和至少一层漆膜，所述漆膜是由直接或间接涂覆在所述主表面上的由本发明的水性木器涂料组合物形成的。
本发明的发明人惊讶地发现，在水性木器涂料组合物的配制中，将具有一个或多个可水解脱除小分子的官能团的低聚硅氧烷添加到水性基础漆中，由此得到的水性木器涂料组合物可以实现以化学方式产生的消光效果，从而可形成光泽度降低的甚至哑光漆膜。
本发明的发明人更惊讶地发现，在水性木器涂料组合物的配制中，掺入除了具有一个或多个可水解脱除小分子的官能团之外，还包含一个或多个具有活泼氢反应性官能团、优选地还包含两个或更多个具有活泼氢反应性官能团的片段的低聚硅氧烷，将其与包含具有活泼氢官能团的聚合物颗粒的水性分散体的水性基础漆进行组合，该种低聚硅氧烷不仅可实现以化学方式使漆膜消光，促进光泽度降低的甚至哑光的漆膜的形成，而且可以参与漆膜的成膜过程，从而改进漆膜性能，例如漆膜耐化学品性，尤其是漆膜耐碱性。
本发明的一个或多个实施方案的细节在以下的说明书中阐明。根据说明书和权利要求，本发明其它特征、目的和优点将变得清楚。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例2的水性木器涂料组合物和对照样本1的水性基础漆形成的漆膜进行电镜分析的涂层表面，其中左图为对照样本1的漆膜，右图为根据本发明的实施例2的漆膜。
图2示出了根据本发明的实施例2的水性木器涂料组合物、掺入实施例2的水性木器涂料组合物中的低聚硅氧烷和对照样本1的水性基础漆形成的涂层采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱法测得的红外光谱图，其中顶部曲线为对照样本1的涂层，中间曲线为低聚硅氧烷的涂膜，底部曲线为根据本发明的实施例2的涂层。
定义
在本文中使用时，“一种(a，an)”、“这种(the)”、“至少一种”和“一种或多种”以及不使用数量词的情形可互换使用。因此，例如包含“一种”添加剂的组分可以被解释为表示该组分包含“一种或多种”添加剂。
在组合物被描述为包括或包含特定组分的情况下，预计该组合物中并不排除本发明未涉及的可选组分，并且预计该组合物可由所涉及的组分构成或组成，或者在方法被描述为包括或包含特定工艺步骤的情况下，预计该方法中并不排除本发明未涉及的可选工艺步骤，并且预计该方法可由所涉及的工艺步骤构成或组成。
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
在本文中，“涂层”与“漆膜”具有相同的含义，均为由水性木器涂料组合物涂覆并干燥后所形成。
在针对“水性木器涂料组合物”使用时，短语“所述水性木器涂料组合物所形成的漆膜具有不高于40的60度角光泽度”意味着，由所述水性木器涂料组合物形成的漆膜显示较低的光泽度效果，因而上述水性木器涂料组合物也可被称为低光泽水性木器涂料组合物。
在本发明的上下文中，术语“低聚硅氧烷”是指是一类以重复的Si-O键为主链，硅原子上直接连接有机基团的低聚物，其中有机基团可以包括烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或本领域技术人员已知的其它有机基团。
在针对“低聚硅氧烷”使用时，术语“一个或多个可水解脱除小分子的官能团”是指这样的官能团，该官能团直接连接到低聚硅氧烷主链上的硅原子上，并且在水性介质的存在下可以发生水解，从而形成可从体系中脱除的小分子，例如可挥发的小分子。作为示例性说明，所述可水解脱除的小分子包括但不限于醇类、羧酸类、肟类、水等等。
在针对“低聚硅氧烷”使用时，术语“不溶于水的”是指该低聚硅氧烷不会以分子尺度均匀地分散在水性介质(例如水)中形成均相溶液。在本发明的一些实施方式中，低聚硅氧烷可以以纳米尺度的微粒形式分散在水中，因而所得分散体是透光的且是澄清透明的，或者可以以微米尺度的微粒形式分散在水中，因而所得分散体是不透光或半透光的且是雾状的。
在本发明的上下文中，术语“消光粉”包括二氧化硅消光剂、合成蜡消光剂和硬脂酸盐类消光剂。在针对“水性木器涂料组合物”使用时，术语“基本上不含消光粉”是指，该水性木器涂料组合物的各组分以及配制形成的涂料组合物中不含任何额外添加的上述消光粉，优选地不含任何本领域已知的消光粉。当在本文中使用短语“基本上不含”时，此类短语并非旨在排除存在可能作为环境污染物存在或由于环境污染而存在的痕量相关消光粉。
本文所用术语“低聚物”或“低聚”指这样的结构，该结构大体上包含实际上或概念上由分子量相对低的分子衍生的重复单元的数量相对较少的聚合物。通常，在低聚物中，向该低聚物添加或从该低聚物中除去甚至一个重复单元都会对所得低聚物的性质造成影响。
当出现在本说明书和权利要求中时，术语“包含”和“包括”及其变体不具有限制性含义。
术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些益处的本发明实施方案。然而，在相同或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。另外，一个或多个优选的实施方案的叙述不意味着其他实施方案是不可用的，并且不旨在将其他实施方案排除在本发明范围外。
具体实施方式
本发明一方面提供了水性木器涂料组合物，其包含i)水性基础漆，所述水性基础漆包含聚合物颗粒的水性分散体和可选的附加添加剂，所述附加添加剂包括颜填料、助溶剂、增稠剂、流平剂、消泡剂或其任意组合，ii)低聚硅氧烷，所述低聚硅氧烷具有一个或多个可水解脱除小分子的官能团，其中，所述水性木器涂料组合物所形成的漆膜具有不高于40的60度角光泽度。
如上所述，根据本发明的水性木器涂料组合物可以形成具有不高于40的60度角光泽度的漆膜，因而根据本发明的水性木器涂料组合物也可被称为低光泽水性木器涂料组合物。优选地，根据本发明的水性木器涂料组合物所形成的漆膜，优选地具有不高于35的60度角光泽度，更优选地具有不高于30的60度角光泽度，还要更优选不高于25的60度角光泽度，甚至还要更优选不高于20的60度角光泽度。因而，根据本发明的优选的水性木器涂料组合物也可被称为哑光水性木器涂料组合物。
在根据本发明的实施方式中，水性木器涂料组合物包含低聚硅氧烷，该组分作为单独的组分以可区分的形式存在于水性木器涂料组合物中。在本发明的上下文中，“低聚硅氧烷”是指是一类以重复的Si-O键为主链，硅原子上直接连接有机基团的低聚物，其中有机基团可以包括烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或本领域技术人员已知的其它有机基团。
在根据本发明的实施方式中，低聚硅氧烷可以具有一个或多个可水解脱除小分子的官能团。如上所述，这些官能团直接连接到低聚硅氧烷主链的硅原子上，并且在水性介质的存在下可以发生水解，从而可以脱除小分子，例如可挥发的小分子。这些小分子的生成使得由包含该低聚硅氧烷的水性木器涂料组合物形成的漆膜表面出现凹坑，造成粗糙表面。作为可水解脱除小分子官能团的适当实例，可以给出羟基、烷氧基、烯氧基、芳氧基、烷酰氧基、芳酰氧基、烷酮肟基、芳酮肟基。作为示例性说明，所述可水解脱除的小分子包括但不限于醇类、羧酸类、肟类、水等等。
为了更清楚地说明低聚硅氧烷在漆料成膜过程中水解脱除小分子过程，如下提供了若干示意性说明：
过程1：≡Si-OR+3H2O→≡Si-OH+3ROH↑；
过程2：≡Si-OH+HO-Si≡→≡Si-O-Si≡+H2O；
过程3：≡Si-OR+HO-Si≡→≡Si-O-Si≡+ROH；
过程4：聚合物颗粒-OH+HO-Si/RO-Si≡→≡Si-O-Si≡+H2O/ROH。
如以上水解脱除小分子的过程所示，在水性木器涂料组合物的成膜过程中，包含具有一个或多个可水解脱除小分子的官能团的低聚硅氧烷可以水解生成易挥发的小分子(例如醇类)，和/或可以自身缩聚生成水分子或易挥发的小分子，和/或可以与聚合物颗粒中存在的羟基发生反应生成水分子或易挥发的小分子。在本发明的一些实施方式中，聚合物颗粒中存在的羟基是通过如下引入的：使具有羧酸官能团的聚合物颗粒与具有环氧官能团的低聚硅氧烷进行开环反应，从而在聚合物颗粒中引入羟基。在漆膜的形成过程中，以上水解脱除小分子的过程中的一个或多个可以同时进行或顺序进行。
本发明的发明人惊讶地发现，在水性基础漆中掺入上述具有一个或多个可水解脱除小分子的官能团的低聚硅氧烷，使得可以得到具有低光泽度的水性木器涂料组合物，甚至可以得到具有哑光效果的水性木器涂料组合物。并未受缚于任何理论，本发明的发明人认为：与小分子硅烷相比，具有一个或多个可水解官能团的低聚硅氧烷的水解是一个更加缓慢的过程，形成的挥发性小分子以气泡形式得以持续释放，上升至漆膜表面，然后破泡形成凹坑，造成漆膜的粗糙表面；而且，低聚硅氧烷在水解过程中还会自身缩聚成有机硅微颗粒，所形成的有机硅微颗粒由于具有比周围树脂更低的表面张力，因而造成漆膜凹坑，造成漆膜的粗糙表面。在以上二者的协同作用下，低聚硅氧烷可以有效地降低漆膜的光泽度，从而可以由其配制形成光泽度降低的或者哑光的水性木器涂料组合物。
在本发明的一个实施方式中，所述低聚硅氧烷还包含一个或多个具有活泼氢反应性官能团的片段。这种低聚硅氧烷的掺入使得其除了可以为漆膜带来消光效果以外，还可以发生交联反应以参与漆膜的形成，从而提高漆膜的机械性能。
在这个实施方式中，作为示例性说明，所述低聚硅氧烷具有通式1所表示的结构：
Figure BDA0002683297260000081
其中
R1、R2、R3、R4、R5、R6中的至少一个为可水解脱除小分子的官能团，所述可水解脱除小分子的官能团选自C1-C6烷氧基、C2-C6烯氧基、C6-C10芳氧基、C1-C6烷酰氧基、C6-C10芳酰氧基、C1-C6烷酮肟基和C6-C10芳酮肟基中的一种或多种，优选地选自C1-C6烷氧基；并且
R1、R2、R3、R4、R5、R6中的至少一个为带有活泼氢反应性官能团的片段，所述活泼氢反应性官能团选自环氧基、羟基、氨基和异氰酸酯基中的一种或多种，优选地选自环氧基；并且
m不为0，优选地为1至10的整数。
在本发明的另一个实施方式中，所述低聚硅氧烷还具有两个或更多个带有活泼氢反应性官能团的片段。这种低聚硅氧烷的掺入使得其除了可以为漆膜带来消光效果以外，还具有多个可以与聚合物颗粒交联的官能团，因而所得漆膜可以具有改进的耐化学品性，特别是改进的耐碱性。
在这个实施方式中，作为示例性说明，所述低聚硅氧烷具有通式2所表示的结构：
Figure BDA0002683297260000091
RA表示可水解脱除小分子的官能团，所述可水解脱除小分子的官能团选自C1-C6烷氧基、C2-C6烯氧基、C6-C10芳氧基、C1-C6烷酰氧基、C6-C10芳酰氧基、C1-C6烷酮肟基和C6-C10芳酮肟基中的一种或多种，优选地选自C1-C6烷氧基；并且
RB表示带有活泼氢反应性官能团的片段，所述活泼氢反应性官能团选自环氧基、羟基、氨基和异氰酸酯基中的一种或多种，优选地选自环氧基；并且
m不为0，优选地为1至10的整数。
在根据本发明的一些实施方式中，所述低聚硅氧烷是不溶于水或难溶于水的。本发明的发明人惊讶地发现，低聚硅氧烷在水性介质中的这种溶解特性对于漆膜表面的粗糙度的形成是特别有利的。因此，在本发明的一个优选实施方式中，低聚硅氧烷可以以纳米颗粒或微米颗粒的形式分散在水性介质中，优选地分散在水性基础漆中。
上述低聚硅氧烷是可自制的，或者是可商购的商品。作为示例性说明，可以使用商购自迈图的COATOSIL MP-200，或者商购自荆州市江汉精细化工有限公司的JH-OP17。
根据本发明的实施方式，低聚硅氧烷的用量可以根据需要在适当的范围内变化。在根据本发明的一些实施方式中，相对于水性基础漆的总重，低聚硅氧烷可以以1至10wt％的量存在，优选地以3至10wt％的量存在，更优选以4至10wt％的量存在，甚至更优选以4-8wt％的量存在。在上述用量范围内的低聚硅氧烷对于降低水性木器涂料组合物的光泽度并且改善水性木器涂料组合物形成漆膜的耐化学品性是适当的。
在根据本发明的实施方式中，水性木器涂料组合物除了低聚硅氧烷以外还包含水性基础漆。水性基础漆，作为水性木器涂料组合物的主体组分，包含用于配制水性木器涂料组合物的常规组分，包括但不限于，聚合物颗粒的水性分散体、水、附加添加剂等等。
在本发明的实施方式中，水性基础漆包含聚合物颗粒的水性分散体。当在本文中使用时，术语“聚合物颗粒的水性分散体”是指合成树脂(即聚合物)以微粒形式在水性液体介质中的稳定分散体，任选地可以借助合适的分散助剂诸如表面活性剂。因此，在本申请中当针对聚合物使用时，除非另有声明，术语“水性乳胶”和“水性分散体”可以交替使用。制备水性胶乳的方法是本领域已知的，例如可以利用本领域技术人员已知的乳液聚合工艺进行制备。所述乳液聚合制备工艺通常包含如下步骤：可选在适当的乳化剂和/或分散稳定剂的作用下并借助于搅拌，使可聚合单体在水中分散成乳状液，并且例如通过添加引发剂引发单体的聚合。
公知地，可以对水性胶乳中的聚合物颗粒进行改性，从而获得具有所需性能的水性胶乳。在本发明的一个实施方式中，通过活泼氢官能团对聚合物颗粒进行改性。一方面，活泼氢可以由诸如-COOH、-OH、-SH、仲氨基和伯氨基的官能团来提供。此外，一些官能团，例如酯基(尤其是羧酸酯基)、硫醚基或酸酐基团(尤其是羧酸酐基团)可以例如通过水解转化成能够提供活泼氢的官能团。因此，在本发明中，具有一个或多个活泼氢官能团的聚合物颗粒指本身含有能够提供活泼氢的官能团的任意聚合物颗粒和/或含有在体系制备和/或应用期间能够转化成能提供活泼氢的官能团的任意聚合物颗粒。
在根据本发明的实施方式中，具有一个或多个活泼氢官能团的聚合物颗粒的水性分散体被视为水性基础漆中的成膜树脂组分。一方面，这种树脂组分作为粘合剂，用于提供漆膜与基材的粘附性，并且使水性基础漆中的各组分(诸如填料)保持在一起并赋予漆膜一定的内聚强度。另一方面，这种聚合物颗粒与具有活泼氢反应性官能团的低聚硅氧烷具有良好的反应性，从而实现聚合链的交联，由此形成具有三维网络结构的漆膜涂层。
在本发明的一些实施方式中，水性胶乳中的聚合物颗粒可以具有一个或多个选自-COOH、-OH、-SH、仲氨基和伯氨基的活泼氢官能团，优选地是羧基官能化的。
在本发明的一些优选实施方式中，所述聚合物颗粒的水性分散体包括醋酸乙烯酯类树脂的水性分散体、丙烯酸类树脂的水性分散体、有机硅类树脂的水性分散体、聚氨酯类树脂的水性分散体、聚氨酯聚丙烯酸类树脂的水性分散体、含氟聚合物类树脂的水性分散体或其任意组合。
在根据本发明的实施方式中，水性分散体中的聚合物颗粒具有一定范围的粒径，其可以通过本领域所公知的Z均粒径来进行度量，其是指，采用动态光散射法，例如采用Marvlen Zetasizer 3000HS微观粒径分析仪测定的颗粒的尺寸。优选地，水性分散体的聚合物颗粒可以具有在50nm至200nm的范围内的粒径。本发明的发明人惊讶地发现，具有上述粒径范围的聚合物颗粒的水性分散体特别适于配制水性木器涂料组合物，由其配制的木器涂料组合物具有合适的流变性和涂覆性。
在本发明的实施方式中，所述聚合物颗粒的水性分散体具有30-50％的固含量。从工业实际出发，具有以上固含量的聚合物颗粒的水性分散体是最容易获得的。上述聚合物颗粒的水性分散体是可自制的，或者是可商购的商品。作为示例性说明，可以使用商购自Dow的Dow3311丙烯酸酯类水性分散体，商购自Allnex的Allnex6716丙烯酸酯类水性分散体，商购自DSM的DSM E129聚氨酯聚丙烯酸酯的水性分散体，商购自DSM的DSM R2180聚氨酯水性分散体，或者商购自欧宝迪的Alberdingk U9900聚氨酯的水性分散体。
根据本发明的实施方式，聚合物颗粒的水性分散体的用量可以在宽范围内变化，其总量相对于所述水性基础漆的总重可以在约60wt％至约85wt％的范围内。在一些实施方式中，聚合物颗粒的水性分散体的用量可以在75wt％至85wt％的范围内。
根据本发明的一些实施方式，水性基础漆可以进一步包含一定量的水性载剂，例如水，从而获得适当的涂覆粘度。
根据本发明的一些实施方式中，根据需要，水性基础漆可以包含颜填料，以赋予所得漆膜或涂层所需的颜色和/或强度。本文使用的术语“颜填料”指适用于涂料的任何体积增量剂，其可以是有机的或无机的例如颗粒形式。对颗粒的形状没有特殊限制，其可以具有任何适当的形状。颗粒的平均粒径可以在宽范围内变化，例如在约10纳米至约50微米的范围内变化。一些颗粒材料除了起到涂料的体积增量剂的作用以外还赋予组合物和/或由该组合物形成的涂层一种或多种所需性质。例如，一些颗粒材料可以赋予组合物以及由该组合物得到的涂层所需颜色。在这种情况下，这种颗粒材料也被称为“颜料”。一些颗粒材料可以改善化学和/或物理性质，特别可以改善由该组合物得到的涂层的机械性质。在这种情况下，这种颗粒材料也被称为“填料”。
在本发明的实施方式中，适当的示例性颜填料例如包括高岭土、氧化钛、碳酸钙、硅藻土、滑石、硫酸钡、硅酸镁铝、氧化硅及其任意组合。在优选的实施方式中，填料可以包括氧化钛、高岭土、碳酸钙、硅藻土或其组合。
根据本发明，颜填料的总量可以在宽范围内变化，例如其总量相对于所述水性基础漆的总重为约0重量％至约60重量％，优选为约0.1至约60重量％，更优选为约10重量％至约50重量％。
根据本发明的实施方式，水性基础漆还可以任选地进一步包含常用在水性木器涂料组合物中的其它附加添加剂，这些添加剂不会不利地影响涂层组合物或由其得到的固化涂层。适当的添加剂包括例如会改善组合物的加工性能或制造性能、增强组合物的美感、或改善涂层组合物或由其得到的固化组合物的特定功能性质或特性(诸如对基材的粘附性)的那些试剂。可以包含的附加添加剂例如是助溶剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、润滑剂、抗迁移助剂、防霉剂、防腐剂、润湿剂、防霉杀菌剂、防锈剂、抗氧化剂、分散剂、粘着促进剂、UV稳定剂、pH调节剂、成膜助剂或其组合。各个可选成分的含量足以起到其意欲达到目的，但优选地，这样的含量不会不利地影响水性木器涂料组合物或由其得到的漆膜。在本发明的一些实施方式中，所述水性基础漆可以进一步包含助溶剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、表面活性剂和杀菌剂中的一种或多种。在本发明的一个实施方式中，所述水性基础漆可以进一步包含助溶剂(包括但不限于二丙二醇单甲醚(DPM)、二丙二醇单丁醚(DPnB))、消泡剂、流平剂、增稠剂中的一种或多种。
在根据本发明的一个具体实施方式中，所述水性基础漆包含，相对于所述水性基础漆的总重，
60-85wt％的所述聚合物颗粒的水性分散体；
10-30wt％的水；
0-20wt％的附加添加剂，所述附加添加剂中的一种或多种选自助溶剂、消泡剂、流平剂和增稠剂。
在根据本发明的一些实施方式中，水性木器涂料组合物基本上不含消光粉，优选地完全不含消光粉。
在根据本发明的一些实施方式中，将水性基础漆与低聚硅氧烷混合形成的水性木器涂料组合物以150微米的湿膜厚度涂覆到经老化的聚氨酯面板上并空气干燥7天后，所得漆膜与所述水性基础漆以相同方式形成的对照漆膜相比具有10％或更高、优选30％或更高、更优选50％或更高的光泽度下降。
在根据本发明的一些实施方式中，将水性基础漆与低聚硅氧烷混合形成的水性木器涂料组合物以150微米的湿膜厚度涂覆到经老化的聚氨酯面板上并空气干燥7天后，所得漆膜较之具有类似光泽度的常规漆膜具有改进的耐化学品性，优选具有改进的耐碱性。
在根据本发明的一些实施方式中，将根据本发明的水性木器涂料组合物形成的漆膜与采用水性基础漆与商购消光剂组合形成的对照水性基础漆形成的对照漆膜相比，在相同的光泽度的情况下，本发明漆膜显示更高的透明度。
根据本发明的水性木器涂料组合物的制备可以采用本领域普通技术人员所熟知的任何适当的混合方法来实现。例如水性木器涂料组合物可以通过如下制成：将水性乳液、水和存在的附加添加剂添加到容器中，然后将所得混合物搅拌至均匀，从而形成水性基础漆；然后将所得水性基础漆与适量的低聚硅氧烷混合，从而得到最终的水性木器涂料组合物。
本发明的水性木器涂料组合物可以通过本领域普通技术人员已知的常规方法涂覆，例如，通过刮涂法、喷涂法、辊涂法或本领域普通技术人员已知的其它常规涂覆方法。
木制品
本发明还提供了一种木制品，其包括：木质基材，其具有至少一个主表面；和至少一层漆膜，所述漆膜是由直接或间接涂覆在所述主表面上的由根据本发明的实施方式所述的水性木器涂料组合物形成的。
在本发明的木制品的实施方式中，所述基材为木质基材。所述木质基材可以使用本领域已知的任何合适的木质基材。在本申请中，术语“木质基材”指的是任何来源于树木或其它木本植物的茎和根中的坚硬、纤维状结构组织的纤维素/木质素材料。木材包括，例如从树木直接切下的硬木和软木木材，以及由木材条、木材碎料、木材纤维或木材薄板制成的工程木材复合材料。木材复合材料的实例包括但不限于胶合板、定向刨花板(OSB)、中密度纤维板(MDF)、碎料板等。作为刨花板的一个实例，可以使用三聚氰胺板，即经三聚氰胺处理的刨花板。
作为示例性的木质基材，可以使用坚木、栗木、栎木、红钩栗、油茶、按木、花旗松、日本柳杉、美国扁柏、日本赤松、日本扁柏、水胡桃、黑胡桃、槭木、日本山毛榉、日本泡桐、桦木、婆罗双、木兰、白蜡树、柚木、柞木、楸木、山樟木、杉木、橡木、橡胶木中的一种或多种。
如上所述，根据本发明的水性木器涂料组合物适于涂覆在木质基材表面上作为面涂层，从而为木质基材表面提供低光泽或哑光效果。
下述实施例更具体地描述了本发明公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本发明公开内容的范围内进行各种修正和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购并且可直接使用而无需进一步处理。
测试方法
电镜测试：将水性木器涂料组合物以150微米的湿膜厚度涂覆到聚氯乙烯(PVC)黑胶片上并空气干燥7天后，使用LEICA DVM6观察干膜表面的形貌。
红外测试：将水性木器涂料组合物以150微米的湿膜厚度涂覆到聚氯乙烯(PVC)黑胶片上并空气干燥7天后，采用美国Thermo Nicolet Nexus470-FTIR红外光谱仪对样品涂层进行衰减全反射测试。
光泽度：将水性木器涂料组合物以150微米的湿膜厚度涂覆到经老化的聚氨酯面板上并空气干燥7天后，使用微型毕克光泽仪BYK4565测试样品的60°光泽度。
透明度：将水性木器涂料组合物以150微米的湿膜厚度涂覆到玻璃面板上并空气干燥7天后，使用深圳市林上科技有限公司的LS108分别在550nm的可见光、430nm的蓝光和395nm的紫光下测试样品的透明度。
耐化学品性：将水性木器涂料组合物以150微米的湿膜厚度涂覆到经老化的聚氨酯面板上并空气干燥7天后根据测试标准GB/T 3324-2008和GB/T 23999-2009测试水性木器涂料组合物的耐化学品性，并进行评分，其中等级5表示最好的耐化学品性，0表示最差的耐化学品性。
实施例
本实例中使用的原料列在如下表1中。
表1.
Figure BDA0002683297260000151
Figure BDA0002683297260000161
水性木器涂料组合物
依照表2所示用量，将水性胶乳、助溶剂、消泡剂、流平剂、增稠剂和水依次加入生产缸中并搅拌至均匀；然后，向生产缸中继续加入表2所示用量的低聚硅氧烷，搅拌均匀，接着出料、过滤并包装，得到根据本发明实施例的水性木器涂料组合物。
作为对照，将水性胶乳、助溶剂、消泡剂、流平剂、增稠剂和水依次加入生产缸中并搅拌至均匀；然后，向生产缸中继续加入表2所示用量的不同种类的商用消光剂BCR 1693、SYLOID 7000或TS-100，搅拌均匀，接着出料、过滤并包装，得到对照用水性木器涂料组合物。
Figure BDA0002683297260000171
水性木器涂料组合物的光学性能
依照测试部分所示测试方法，将不含低聚硅氧烷的水性基础漆作为对照样本1，将其与上述本发明的水性木器涂料组合物1-4以及对比水性木器涂料组合物例A-F进行对比，这些涂料组合物以150微米的湿膜厚度涂覆到经老化的聚氨酯面板上并空气干燥7天后，使用光泽仪BYK4565测试样品的60°光泽度。
此外，将含有小分子环氧硅烷A 187掺入水性基础漆中形成的涂料组合物作为对照样本2，同样如上所述测定所得漆膜的60°光泽度。
测试结果汇总在下表3中。
表3.水性木器涂料组合物所形成的漆膜的光泽度
60°光泽度
对照样1 69.1
对照样2 68.3
对比例A 47.6
对比例B 46.9
对比例C 48.1
对比例D 28.2
对比例E 28.9
对比例F 27.3
实施例1 40.3
实施例2 27.8
实施例3 22.1
实施例4 12.5
由上述表3所示结果可见，在水性基础漆中掺入低聚硅氧烷可以显著降低涂料组合物的光泽度，甚至可以得到哑光涂料组合物，即60°光泽度低于25的涂料组合物，在消光性能上优于常规的商用消光剂。与之相比，在水性基础漆中掺入小分子环氧硅烷，例如A-187(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，具有可水解脱除小分子的官能团)并不会明显降低涂料组合物的光泽度。由此可见，向水性基础漆中掺入低聚物形式的具有可水解官能团的聚硅氧烷对于降低漆膜的表面光泽度是很必要的。
为了进一步研究漆膜的表面特征，发明人对由实施例2的涂料组合物形成的漆膜的表面进行了电镜和红外分析，所得结果示于图1和图2中。由图1可见，在水性基础漆中掺入低聚硅氧烷大大提高了由其形成的漆膜的表面粗糙度，漆膜表面存在大量凹坑，推测这些凹坑中的一些是由于低聚硅氧烷自身缩聚成有机硅微颗粒而且有机硅微颗粒表面张力比周围树脂的表面张力低所造成的。与之相比，不含低聚硅氧烷的对照样品1的表面比较光滑。此外，从图2所示的红外光谱结果可见，低聚环氧硅氧烷成膜过程中会与羧基官能化的水性胶乳发生交联反应，其表现为羧基特征峰1728cm-1的吸收强度下降。
接着，将光泽度类似的对比例D-F的水性木器涂料组合物和实施例2的水性木器涂料组合物进行比较，测量各漆膜的透明度。测试结果汇总在下表4中。
表4.水性木器涂料组合物所形成的漆膜的透明度
Figure BDA0002683297260000191
由上述表4所示结果可见，在水性基础漆中掺入低聚硅氧烷所得的水性木器涂料组合物，与具有类似光泽度的对照水性木器涂料组合物相比，具有相当的透明度，甚至具有更优的透明度。
水性木器涂料组合物的漆膜性能
依照测试部分所示测试方法，将本发明的水性木器涂料组合物2以及具有类似光泽度的对比水性木器涂料组合物例D-F进行对比，将下表5所示的这种化学品在这些涂料组合物形成的漆膜上覆盖一定时间，并测试对化学品的耐受性。测试结果汇总在下表5中。
表5.水性木器涂料组合物所形成的漆膜的耐化学品性
化学品 对比例D 对比例E 对比例F 实施例2
50％乙醇(1小时) 4 3.5 3.5 4
4％咖啡水溶液(1小时) 5 5 5 5
茶水溶液(1小时) 5 5 5 5
醋(1小时) 5 5 5 5
碳酸氢钠水溶液/50g/L(1小时) 5 5 5 5
10％碳酸钠水溶液(24小时) 3 3 3 5
10％乙酸水溶液(24小时) 3 3 3 3.5
水(24小时) 3.5 3 3 3.5
100℃的热水(20分钟) 4 3 3 4
由表5的结果可以看出，与具有类似光泽度的对比水性木器涂料组合物D-F相比，根据本发明实施方式的在水性基础漆中掺入低聚硅氧烷得到的水性木器涂料组合物具有改进的耐化学品性，尤其具有显著改进的耐碱性。
其它水性木器涂料组合物
为了验证本发明的低聚硅氧烷在其它水性基础漆中的消光效果，分别用相同用量的Allnex 6716、DSM E-129和DSM R2180替换实施例2中的DOW 3311，并且如上所述制备根据本发明的水性木器涂料组合物。
然后，这些涂料组合物以150微米的湿膜厚度涂覆到经老化的聚氨酯面板上并空气干燥7天后，使用光泽仪BYK4565测试样品的60°光泽度。测试结果示于下表6中。
表6.其它水性木器涂料组合物所形成的漆膜的光泽度
60°光泽度
Allnex 6716 29.4
DSM E-129 28.7
DSM R2180 33.5
由上表6结果可见，根据本发明的低聚硅氧烷适用于由各种水性胶乳配制形成的水性基础漆，具有极广的应用范围，值得推广。
尽管本发明参照大量实施方式和实施例进行描述，但是本领域普通技术人员根据本发明公开的内容能够认识到可以设计其它实施方式，这并未脱离本发明的保护范围和精神。

Claims (13)

1.一种水性木器涂料组合物，其包含
i)水性基础漆，所述水性基础漆包含聚合物颗粒的水性分散体和可选的附加添加剂，所述附加添加剂包括颜填料、助溶剂、增稠剂、流平剂、消泡剂或其任意组合，
ii)低聚硅氧烷，所述低聚硅氧烷具有一个或多个可水解脱除小分子的官能团，
其中，所述水性木器涂料组合物所形成的漆膜具有不高于40的60度角光泽度。
2.如权利要求1所述的水性木器涂料组合物，其中，所述水性木器涂料组合物基本不含消光粉。
3.如权利要求1所述的水性木器涂料组合物，其中，所述可水解脱除的小分子包括醇类、羧酸类、肟类、水或其组合。
4.如权利要求1所述的水性木器涂料组合物，其中，所述聚合物颗粒具有一个或多个活泼氢官能团。
5.如权利要求1所述的水性木器涂料组合物，其中，所述聚合物颗粒具有一个或多个选自-COOH、-OH、-SH、仲氨基和伯氨基的活泼氢官能团，优选地是羧基官能化的。
6.如权利要求1所述的水性木器涂料组合物，其中，所述聚合物颗粒的水性分散体包括醋酸乙烯酯类树脂的水性分散体、丙烯酸类树脂的水性分散体、有机硅类树脂的水性分散体、聚氨酯类树脂的水性分散体、聚氨酯聚丙烯酸类树脂的水性分散体、含氟聚合物类树脂的水性分散体或其任意组合。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的水性木器涂料组合物，其中，所述低聚硅氧烷还包含一个或多个具有活泼氢反应性官能团的片段。
8.如权利要求7所述的水性木器涂料组合物，其中，所述低聚硅氧烷具有通式1所表示的结构：
Figure FDA0002683297250000021
其中
R1、R2、R3、R4、R5、R6中的至少一个为可水解脱除小分子的官能团，所述可水解脱除小分子的官能团选自C1-C6烷氧基、C2-C6烯氧基、C6-C10芳氧基、C1-C6烷酰氧基、C6-C10芳酰氧基、C1-C6烷酮肟基和C6-C10芳酮肟基中的一种或多种，优选地选自C1-C6烷氧基；并且
R1、R2、R3、R4、R5、R6中的至少一个为带有活泼氢反应性官能团的片段，所述活泼氢反应性官能团选自环氧基、羟基、氨基和异氰酸酯基中的一种或多种，优选地选自环氧基；并且
m不为0，优选地为1至10的整数。
9.如权利要求1至6中任意一项所述的水性木器涂料组合物，其中，所述低聚硅氧烷还包含两个或更多个带有活泼氢反应性官能团的片段。
10.如权利要求9所述的水性木器涂料组合物，其中，所述低聚硅氧烷具有通式2所表示的结构：
Figure FDA0002683297250000022
RA表示可水解脱除小分子的官能团，所述可水解脱除小分子的官能团选自C1-C6烷氧基、C2-C6烯氧基、C6-C10芳氧基、C1-C6烷酰氧基、C6-C10芳酰氧基、C1-C6烷酮肟基和C6-C10芳酮肟基中的一种或多种，优选地选自C1-C6烷氧基；并且
RB表示带有活泼氢反应性官能团的片段，所述活泼氢反应性官能团选自环氧基、羟基、氨基和异氰酸酯基中的一种或多种，优选地选自环氧基；并且
m不为0，优选地为1至10的整数。
11.如权利要求1至6中任意一项所述的水性木器涂料组合物，其中，所述低聚硅氧烷是不溶于水的。
12.如权利要求1至6中任意一项所述的水性木器涂料组合物，其中，相对于所述水性木器涂料组合物的总重，所述低聚硅氧烷以1至10wt％的量存在。
13.一种木制品，其包括
木质基材，其具有至少一个主表面；和
至少一层漆膜，所述漆膜是由直接或间接涂覆在所述主表面上的由权利要求1至12中任意一项所述的水性木器涂料组合物形成的。
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