CN114836091A - 一种水性透明格丽斯主剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及涂料技术领域，具体公开了一种水性透明格丽斯主剂及其制备方法和应用，一种水性透明格丽斯主剂，其包括如下重量份的原料：水性丙烯酸树脂、脂肪族水性聚氨酯分散体、有机膨润土、四聚甘油、抑泡剂、脱泡剂和去离子水；且所述水性丙烯酸树脂的粘度为15‑40mPa•s；所述脂肪族水性聚氨酯分散体的粘度为10‑1000mPa•s。本申请水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性、透光率和柔韧性最高分别为103次、89.3%和7号，且水性透明格丽斯主剂再经防雾测试后，均无发白现象，附着力最优为0级，表明本申请得到的水性透明格丽斯主剂在具有较高的透光率、柔韧性和附着力的同时，提高了水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性能。

Description

一种水性透明格丽斯主剂及其制备方法和应用
技术领域
本申请涉及涂料技术领域，更具体地说，它涉及一种水性透明格丽斯主剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高和对环保健康的更高追求，涂料领域的水性化趋势已愈发明显，水性涂料是以水性合成树脂为主要成膜物质，以水作为稀释剂，再添加填料和辅助添加剂等原料，经高速分散而成的一种涂料。
格丽斯主剂，是一种半透明至透明的颜料着色剂，用于木材着色，覆盖原有木色并加深木纹，增强木材表面的层次感和立体感而是木材的天然花纹得到充分凸显，给家具带来自然美观的质感。
相关技术中，格丽斯主剂以亚麻油作为主要原料制成，其耐擦拭性较差。
发明内容
为了提高格丽斯主剂的耐擦拭性，本申请提供了一种水性透明格丽斯主剂及其制备方法和应用。
第一方面，本申请提供一种水性透明格丽斯主剂，其采用如下技术方案：
一种水性透明格丽斯主剂，其包括如下重量份的原料：水性丙烯酸树脂5-10份、脂肪族水性聚氨酯分散体5-10份、有机膨润土0.2-0.5份、四聚甘油2-4份、抑泡剂0.1-0.3份、脱泡剂0.1-0.3份和去离子水70-90份；所述水性丙烯酸树脂的粘度为15-40mPa·s；所述脂肪族水性聚氨酯分散体的粘度为10-1000mPa·s。
本申请中的水性透明格丽斯主剂各原料选用水性丙烯酸树脂5-10份、脂肪族水性聚氨酯分散体5-10份、有机膨润土0.2-0.5份、四聚甘油2-4份、抑泡剂0.1-0.3份、脱泡剂0.1-0.3份和去离子水70-90份，水性透明格丽斯主剂的各性能指标都是可预期的；且当水性丙烯酸树脂8份、脂肪族水性聚氨酯分散体8份、有机膨润土0.3份、四聚甘油3份、抑泡剂0.2份、脱泡剂0.2份和去离子水80份，效果最佳。
通过采用上述技术方案，选用粘度范围在15-40mPa·s的水性丙烯酸树脂具有较强的内聚强度和耐水性，具有较高的坚韧性、光泽度以及良好的基材润湿性和附着力，提高了涂层的硬度；另外，水性丙烯酸树脂还可提高格丽斯主剂的擦拭性，易擦拭出木材纹路的特性，增强木材的层次感和立体感，使木材纹理清洗客观。
选用粘度范围在10-1000mPa·s的脂肪族水性聚氨酯分散体具有较强的附着力，加入脂肪族水性聚氨酯分散体可使格丽斯主剂光泽高，通透性、展色性和成模性好，且水性透明格丽斯主剂厚涂也不易开裂。
有机膨润土作为流变助剂加入，具有多孔网状结构，表面剩余自由能较大，具有膨胀、粘结、润湿和触变功能，提高了格丽斯主剂的耐擦拭性，防止格丽斯主剂流挂，还可防止后期混合色浆使用是颜料产生硬质沉淀；同时，有机膨润土的加入还可提高格丽斯主剂的储存稳定性。
四聚甘油是一种手感慢干助剂，在水性透明格丽斯主剂内具有较高的保湿性，且不冒油，加入后不影响层间附着力，在不影响其他性能的前提下，可显著提升涂料的擦拭性能。
抑泡剂与液体中的起泡物质同时吸附在起泡膜壁上，吸附抑泡剂的表面张力低下，使水性透明格丽斯主剂原料中的膜泡变薄，泡沫的表面能不均衡，因此泡沫变得不稳定，在浮上液面的过程中就会破坏掉。
脱泡剂可防止由于空气滞留产生的针孔，改善空气在涂料中的流动，使相邻的泡沫互相聚集合并，体积变大，向表面运动的速度加快，从而易于破除。
作为优选：一种水性透明格丽斯主剂，其包括如下重量份的原料：水性丙烯酸树脂7-9份、脂肪族水性聚氨酯分散体7-9份、有机膨润土0.25-0.45份、四聚甘油2.5-3.5份、抑泡剂0.15-0.25份、脱泡剂0.15-0.25份和去离子水75-85份。
作为优选：所述有机膨润土为锂蒙脱石有机膨润土。
通过采用上述技术方案，锂蒙脱石有机膨润土是一种水性流变助剂，具有优异的分水控制能力和抗飞溅性，可避免格丽斯主剂在涂布过程中四处飞溅。同时提高格丽斯主剂的触变性能，良好的储存稳定性，改善流动性和流平性，有效改善立面施工中的流挂性与在多孔性基材上的渗透性，防止触变体系发生分水现象，提高了格丽斯主剂的耐擦拭性。
作为优选：所述水性透明格丽斯主剂还包括0.1-0.2份的碳酸丙烯酯。
通过采用上述技术方案，碳酸丙烯酯一方面可作为有机膨润土的活化剂，对有机膨润土具有较高的活化效率，可进一步提高有机膨润土在格丽斯主剂中提高触变性能和改善流动性等作用，从而提高格丽斯主剂的综合性能。另一方面碳酸丙烯酯作为固化剂加入，具有交联密度大、硬度高和快干等作用，使木材不易腐蚀、变色，具有较高的施工宽容性。
作为优选：所述碳酸丙烯酯与有机膨润土的重量份配比为1：(2-4)。
通过采用上述技术方案，调节碳酸丙烯酯与有机膨润土的重量份配比，可进一步提高有机膨润土的活性，提高格丽斯主剂的耐擦拭性等综合性能。
作为优选：所述脂肪族水性聚氨酯分散体通过多羟基酸进行枝接改性，具体通过如下操作制备得到：将多羟基酸与脂肪族水性聚氨酯分散体以体积比1：(2-3)比例混合，加入二甲苯，在惰性气氛、180-200℃条件下搅拌2h，得到改性后的脂肪族水性聚氨酯分散体。
通过采用上述技术方案，脂肪族水性聚氨酯分散体中端羟基的数目越多，格丽斯主剂的耐擦拭性能就越好，通过多羟基酸对脂肪族水性聚氨酯分散体进行改性，可进一步提高格丽斯主剂的耐擦拭性能。
作为优选：所述抑泡剂为疏水性固体聚乙二醇、聚硅氧烷、水性磷酸酯类抑泡剂和水性脂肪酸酰胺类抑泡剂中的至少一种。
本申请中，抑泡剂选用疏水性固体聚乙二醇、聚硅氧烷、水性磷酸酯类抑泡剂和水性脂肪酸酰胺类抑泡剂中的至少一种，格丽斯主剂的各性能都是可预期的。
作为优选：所述脱泡剂为有机改性聚硅氧烷、聚酰胺蜡和安息香中的至少一种。
本申请中，脱泡剂选用有机改性聚硅氧烷、聚酰胺蜡和安息香中的至少一种，格丽斯主剂的各性能都是可预期的。
第二方面，本申请提供一种水性透明格丽斯主剂的制备方法，具体通过以下技术方案得以实现：
一种水性透明格丽斯主剂的制备方法，其包括以下操作步骤：
将水性丙烯酸树脂与脂肪族水性聚氨酯分散体混合，在500-600r/min条件下分散5min，然后在1000-1100r/min条件下加入有机膨润土分散15min，得到混合物A；
将四聚甘油和抑泡剂混合，在800-900r/min条件下分散15min，得到混合液B；
将脱泡剂和去离子水混合在1200-1300r/min条件下高速分散20min，得到混合液C；
将混合物A、混合液B和混合液C和其他原料混合，在1000-1100r/min条件下分散15min，得到水性透明格丽斯主剂。
第三方面，本申请提供一种水性透明格丽斯主剂的应用方法，将水性透明格丽斯主剂与水性透明氧化铁色浆混合，搅拌均匀使用；所述水性透明氧化铁色浆为水性透明格丽斯主剂用量的15-25％。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
(1)本申请通过控制水性透明格丽斯主剂的各原料种类和掺量，使水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性、透光率和柔韧性分别为88次、87.3％和6号；且附着力为1级，在水性透明格丽斯主剂具有较高透光率、柔韧性和附着力的同时，提高了水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性。
(2)本申请通过将有机膨润土进一步限定为锂蒙脱石有机膨润土，使水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性和透光率分别为89次和88.2％，附着力为0级，进一步提高了水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性。
(3)本申请通过在水性透明格丽斯主剂原料中加入碳酸丙烯酯，并调节碳酸丙烯酯和有机膨润土的重量份配比，使水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性、透光率和柔韧性分别为95次、88.8％和6号，附着力为0级，进一步提高了水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性。
(4)本申请通过对水性透明格丽斯主剂原料中的脂肪族水性聚氨酯分散体进行预改性，增加脂肪族水性聚氨酯分散体中端羟基的数目，使水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性为103次，提高了水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请中的如下各原料均为市售产品，均为使本申请的各原料得以公开充分，不应当理解为对原料的来源产生限制作用。具体为：水性丙烯酸树脂，型号为
Figure BDA0003590951370000044
BT-24；脂肪族水性聚氨酯分散体，型号为
Figure BDA0003590951370000043
5530；有机膨润土，选用钙基有机膨润土和型号为海明斯有机膨润土BENTONE 38；四聚甘油，型号为G-169；抑泡剂选用疏水性固体聚乙二醇，型号为PEG-6000；脱泡剂选用有机改性聚硅氧烷，型号为Efka SL 3035；碳酸丙烯酯，有效物质含量99.9％；多羟基酸，型号为聚羟基脂肪酸酯PHA。
实施例1
实施例1的水性透明格丽斯主剂通过如下操作步骤而得：
按照表1的掺量，将水性丙烯酸树脂与脂肪族水性聚氨酯分散体混合，在500r/min条件下分散5min，然后在1000r/min条件下加入有机膨润土分散15min，得到混合物A；有机膨润土选用钙基有机膨润土；
将四聚甘油和抑泡剂(疏水性固体聚乙二醇)混合，在800r/min条件下分散15min，得到混合液B；
将脱泡剂(有机改性聚硅氧烷)和去离子水混合在1200r/min条件下高速分散20min，得到混合液C；
将混合物A、混合液B和混合液C混合，在1000r/min条件下分散15min，得到水性透明格丽斯主剂。
实施例2-5
实施例2-5的水性透明格丽斯主剂与实施例1的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表1所示。
表1实施例1-5水性透明格丽斯主剂的各原料素掺量(单位：kg)
Figure BDA0003590951370000041
Figure BDA0003590951370000051
实施例6
实施例6的水性透明格丽斯主剂与实施例4的制备方法及原料掺量完全相同，区别在于有机膨润土选用锂蒙脱石有机膨润土，其他原料种类与实施例4相同。
实施例7-10
实施例7-10的水性透明格丽斯主剂与实施例6的制备方法及原料掺量完全相同，区别在于水性透明格丽斯主剂原料中添加了碳酸丙烯酯，具体掺量详见表2所示。
表2实施例7-10水性透明格丽斯主剂的各原料素掺量(单位：kg)
原料 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10
水性丙烯酸树脂 8 8 8 8
脂肪族水性聚氨酯分散体 8 8 8 8
有机膨润土 0.3 0.3 0.4 0.2
四聚甘油 3 3 3 3
抑泡剂 0.2 0.2 0.2 0.2
脱泡剂 0.2 0.2 0.2 0.2
去离子水 80 80 80 80
碳酸丙烯酯 0.15 0.1 0.1 0.2
实施例11
实施例11的水性透明格丽斯主剂与实施例8的制备方法及原料掺量完全相同，区别在于脂肪族水性聚氨酯分散体进行预改性处理，采用多羟基酸对脂肪族水性聚氨酯分散体进行枝接改性：具体操作为：将多羟基酸与脂肪族水性聚氨酯分散体以体积比1:2比例混合，加入二甲苯，在惰性气氛、200℃条件下搅拌2h，得到改性后的脂肪族水性聚氨酯分散体，其他原料种类与实施例8相同。
对比例1
对比例1的水性透明格丽斯主剂与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：水性透明格丽斯主剂原料中未添加四聚甘油，其余原料及掺量与实施例1相同。
对比例2
对比例2的水性透明格丽斯主剂与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：将水性透明格丽斯主剂原料中水性丙烯酸树脂的粘度为100mPa·s，其余原料及掺量与实施例1相同。
对比例3
对比例3的水性透明格丽斯主剂与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：将水性透明格丽斯主剂原料中脂肪族水性聚氨酯分散体的粘度为1500mPa·s，其余原料及掺量与实施例1相同。
对比例4
对比例4的水性透明格丽斯主剂与实施例1的原料种类和掺量完全相同，区别在于水性透明格丽斯主剂的制备方法不同，将水性丙烯酸树脂、脂肪族水性聚氨酯分散体、有机膨润土、四聚甘油、抑泡剂、脱泡剂和去离子水依次混合，在1000r/min下高速分散20min，得到水性透明格丽斯主剂。
以下为水性透明格丽斯主剂的应用例
应用例1
将实施例1得到的水性透明格丽斯主剂与水性透明氧化铁色浆混合，搅拌均匀使用；所述水性透明氧化铁色浆为水性透明格丽斯主剂用量的20％；水性透明氧化铁色浆的型号为Brown3581。
应用例2-11
应用例2-11与应用例1的应用方法完全相同，区别在于分别选用实施例2-11得到的水性透明格丽斯主剂。
应用对比例1-4
应用对比例1-4与应用例1的应用方法完全相同，区别在于分别选用对比例1-4得到的水性透明格丽斯主剂。
性能检测
采用如下检测标准或方法分别对不同的应用例1-11和应用对比例1-4进行性能检测，检测结果详见表3。
选取33个50cm×20cm×2cm经过打磨的木板，分为11组，每组3个，11组模板分别刷应用例1-11和应用对比例1-4的格丽斯主剂，用抹布顺着纹理擦均匀，收干净，无流挂，等待干燥；干燥后重擦，打磨并修色，然后重涂上水性清漆，晾干后，对以下性能指标进行检测，具体详见表3所示。
防雾性：将涂有水性透明格丽斯主剂的模板置于5℃环境下，向涂膜表面呼气，如无发白现象，则符合防雾要求。
耐擦拭性：在每次进行防雾性能检测后，用干净的棉布或者卷纸将上面的水迹擦拭完，然后继续进行防雾实验，观察在保持涂膜防雾效果不下降的情况下擦拭的次数，擦拭次数越多表明耐擦拭性能越好。
附着力：采用GB/T9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》检测水性透明格丽斯主剂的附着力。
透明度：采用GB/T 2410-2008《透明塑料透光率和雾度的测定》检测水性透明格丽斯主剂的透光率。
柔韧性：采用GB/T1731-1993《漆膜柔韧性测定法》检测水性透明格丽斯主剂的柔韧性。
表3不同水性透明格丽斯主剂的性能检测结果
Figure BDA0003590951370000071
由表3的检测结果表明，本申请中得到的水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性、透光率和柔韧性最高分别为103次、89.3％和7号，具有较高的耐擦拭性、透光率和柔韧性；同时水性透明格丽斯主剂再经防雾测试后，均无发白现象，且附着力最优为0级，具有较强的层间结合力，表明本申请得到的水性透明格丽斯主剂在具有较优的透光率、柔韧性和附着力的同时，提高了水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性能。
应用例1-5中，应用例4水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性、透光率和柔韧性分别为88次、87.3％和6号，均高于应用例1-3和应用例5的水性透明格丽斯主剂；且应用例4水性透明格丽斯主剂附着力为1级，均高于应用例1-3和应用例5的水性透明格丽斯主剂，表明当应用例4的水性透明格丽斯主剂原料中的有机膨润土和四聚甘油的掺量较为合适，具有较高的耐擦拭性，可能与四聚甘油能在不影响其他性能的前提下，显著提升涂料的擦拭性能有关。
结合应用例4与应用例6水性透明格丽斯主剂的性能检测数据可以发现，应用例6水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性和透光率分别为89次和88.2％，均高于应用例4的水性透明格丽斯主剂；且应用例4水性透明格丽斯主剂附着力为0级，均高于应用例4的水性透明格丽斯主剂，表明当应用例6的水性透明格丽斯主剂原料中的有机膨润土选用锂蒙脱石有机膨润土时较为合适，具有较高的耐擦拭性和附着力，可能与锂蒙脱石有机膨润土可防止触变体系发生分水现象，提高了格丽斯主剂的耐擦拭性有关。
应用例7-10中，应用例8水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性、透光率和柔韧性分别为95次、88.8％和6号，均高于应用例7和应用例9-10的水性透明格丽斯主剂；且应用例8水性透明格丽斯主剂附着力为0级，均高于应用例7和应用例9-10的水性透明格丽斯主剂，表明当应用例8的水性透明格丽斯主剂原料中添加碳酸丙烯酯，且当碳酸丙烯酯与有机膨润土的重量份配比为1:3时较为合适，提高了水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性，可能与碳酸丙烯酯一方面可作为有机膨润土的活化剂，对有机膨润土具有较高的活化效率有关。
结合应用例11和应用例8水性透明格丽斯主剂的性能检测数据可以发现，应用例7水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性、透光率和柔韧性分别为103次、89.3％和7号，均高于应用例6的水性透明格丽斯主剂；表明当应用例7的水性透明格丽斯主剂原料中的在于脂肪族水性聚氨酯分散体进行预改性处理时较为合适，具有较高的耐擦拭性、透光率、柔韧性和附着力，可能与脂肪族水性聚氨酯分散体中端羟基的数目越多，格丽斯主剂的耐擦拭性能就越好，通过多羟基酸对脂肪族水性聚氨酯分散体进行改性，可进一步提高格丽斯主剂的耐擦拭性能有关。
结合应用对比例1-4和应用例1水性透明格丽斯主剂的性能检测数据发现，在水性透明格丽斯主剂原料中加入四聚甘油、粘度为15-40mPa·s的水性丙烯酸树脂、粘度为10-1000mPa·s的脂肪族水性聚氨酯分散体以及水性透明格丽斯主剂在制备过程中多次进行高速分散，均不同程度的提高了水性透明格丽斯主剂的耐擦拭性。
本具体应用例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本应用例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种水性透明格丽斯主剂，其特征在于，其包括如下重量份的原料：水性丙烯酸树脂5-10份、脂肪族水性聚氨酯分散体5-10份、有机膨润土0.2-0.5份、四聚甘油2-4份、抑泡剂0.1-0.3份、脱泡剂0.1-0.3份和去离子水70-90份；所述水性丙烯酸树脂的粘度为15-40mPa·s；所述脂肪族水性聚氨酯分散体的粘度为10-1000mPa·s。
2.根据权利要求1所述的水性透明格丽斯主剂，其特征在于，其包括如下重量份的原料：水性丙烯酸树脂7-9份、脂肪族水性聚氨酯分散体7-9份、有机膨润土0.25-0.45份、四聚甘油2.5-3.5份、抑泡剂0.15-0.25份、脱泡剂0.15-0.25份和去离子水75-85份。
3.根据权利要求1所述的水性透明格丽斯主剂，其特征在于：所述有机膨润土为锂蒙脱石有机膨润土。
4.根据权利要求3所述的水性透明格丽斯主剂，其特征在于：所述水性透明格丽斯主剂还包括0.1-0.2份的碳酸丙烯酯。
5.根据权利要求4所述的水性透明格丽斯主剂，其特征在于：所述碳酸丙烯酯与有机膨润土的重量份配比为1：（2-4）。
6.根据权利要求1所述的水性透明格丽斯主剂，其特征在于，所述脂肪族水性聚氨酯分散体通过多羟基酸进行枝接改性，具体通过如下操作制备得到：将多羟基酸与脂肪族水性聚氨酯分散体以体积比1：（2-3）比例混合，加入二甲苯，在惰性气氛、180-200℃条件下搅拌2h，得到改性后的脂肪族水性聚氨酯分散体。
7.根据权利要求1所述的水性透明格丽斯主剂，其特征在于：所述抑泡剂为疏水性固体聚乙二醇、聚硅氧烷、水性磷酸酯类抑泡剂和水性脂肪酸酰胺类抑泡剂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的水性透明格丽斯主剂，其特征在于：所述脱泡剂为有机改性聚硅氧烷、聚酰胺蜡和安息香中的至少一种。
9.一种权利要求1-8任一所述的水性透明格丽斯主剂的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
将水性丙烯酸树脂与脂肪族水性聚氨酯分散体混合，在500-600r/min条件下分散5min，然后在1000-1100r/min条件下加入有机膨润土分散15min，得到混合物A；
将四聚甘油和抑泡剂混合，在800-900r/min条件下分散15min，得到混合液B；
将脱泡剂和去离子水混合在1200-1300r/min条件下高速分散20min，得到混合液C；
将混合物A、混合液B和混合液C和其他原料混合，在1000-1100r/min条件下分散15min，得到水性透明格丽斯主剂。
10.一种权利要求1-8任一所述的水性透明格丽斯主剂的应用方法，其特征在于：将水性透明格丽斯主剂与水性透明氧化铁色浆混合，搅拌均匀使用；所述水性透明氧化铁色浆为水性透明格丽斯主剂用量的15-25%。
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