CN114891406A - 一种用于木材的渗透性水性封闭底漆及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及一种用于木材的渗透性水性封闭底漆及其制备方法与应用。渗透性水性封闭底漆的制备原料包括：羟基丙烯酸乳液树脂和助剂，羟基丙烯酸乳液树脂的粒径分布在50‑150nm、150‑300nm、300‑500nm中的至少两个区间。本发明以具有特定的粒径及粒径分布的羟基丙烯酸乳液树脂为成膜树脂，成膜后具有良好的耐水性、封闭性、抗打穿性能和功能特性，涂膜表面加水72小时无变化；加水24小时无渗透；经砂纸打磨后24小时仍无渗透，并具有良好的防虫、防霉和抑菌持久性能。在施工时，一次涂装即可达到良好的封闭与渗透性能，不仅使涂装更为简单方便，更有效地保证了后续涂装的质量。
Description
技术领域
本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及一种用于木材的渗透性水性封闭底漆及其制备方法与应用。
背景技术
为避免木材虫蛀、污染以及腐朽等现象，使之使用的时间变长，通常需在木材上刷一层底漆。底漆不仅可有效避免木材跟空气进行接触，保护木材，使之在使用时更加耐用，还可以改变木材的外观以及光泽，使整体的装饰效果更佳。
现有用于木材领域的水性底漆，渗透性与封闭性是相矛盾的两个性能，渗透性好，封闭性就下降；封闭性比较理想时，渗透性则难以达到较优。封闭性差，难以填充集采的导空；渗透性差，则容易打穿，均会使整个涂装体系造成缺陷。目前在水性木材漆应用上，出现涂装质量方面的因素，大部分都是由于封闭底漆渗透性不够或封闭性不足的原因所导致。
因此，亟需研发一种同时可兼具良好的封闭性与渗透性，以保证后续涂装质量的木材渗透性封闭底漆。
发明内容
针对现有技术中木材底漆的渗透性与封闭性无法同时兼顾，仅能通过多次涂装加以解决的技术问题。本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于木材的渗透性水性封闭底漆，所述渗透性水性封闭底漆可有效解决对木材导孔的封闭，防止单宁酸的渗出，可一次性完成对木材的封闭与渗透，并通过添加适当的助剂，能够达到防虫、防变形、防渗色的效果。
本发明的第一方面提供了一种渗透性水性封闭底漆。
具体的，一种渗透性水性封闭底漆，所述渗透性水性封闭底漆的制备原料包括：羟基丙烯酸乳液树脂和助剂，所述羟基丙烯酸乳液树脂的粒径分布在50-150nm、150-300nm、300-500nm中的至少两个区间。
本发明通过采用羟基丙烯酸乳液作为成膜树脂，该乳液为改性丙烯酸乳液，含有羟基，可单独使用，也可与异氰酸酯固化剂配合使用，具有干燥快，强度、硬度高，附着力强，耐水、耐老化等优点；且该乳液具有较强的渗透性，成膜后可对多孔性基材形成良好的封闭性，并具有一定的耐水性和良好的透明性，尤其对于含高油脂的基材，可有效克服在施工过程中出现的“打穿”现象。
同时，本发明的羟基丙烯酸乳液具有特定的粒径及粒径分布，可实现对木质基材的一次涂装，无需进行多次涂装即可达到良好的封闭与渗透性能，不仅使涂装施工更为简单方便，更能有效地保证后续涂装的质量。
优选的，所述羟基丙烯酸乳液树脂的粒径分布在50-150nm、150-300nm、300-500nm三个区间。
进一步优选的，所述羟基丙烯酸乳液树脂的粒径分布为50-150nm占31-36％；150-300nm占37-41％；300-500nm占25-30％。
更进一步优选的，所述羟基丙烯酸乳液树脂选自四川南乔树脂化工有限公司的M-1635D乳液树脂。
优选的，所述羟基丙烯酸乳液树脂的粒径分布在50-150nm和150-300nm两个区间。
进一步优选的，所述羟基丙烯酸乳液树脂的粒径分布为50-150nm占70-75％；150-300nm占25-30％。
更进一步优选的，所述羟基丙烯酸乳液树脂选自四川南乔树脂化工有限公司的M-2022乳液树脂。
优选的，所述羟基丙烯酸乳液树脂的粒径分布在150-300nm和300-500nm两个区间。
进一步优选的，所述羟基丙烯酸乳液树脂的粒径分布为150-300nm占37-41％；300-500nm占59-63％。
更进一步优选的，所述羟基丙烯酸乳液树脂选自四川南乔树脂化工有限公司的M1951乳液树脂。
作为上述方案的进一步改性，所述羟基丙烯酸乳液树脂的羟值为20-32mg/g。
作为上述方案的进一步改性，所述羟基丙烯酸乳液树脂的pH值为4.5-9。
作为上述方案的进一步改性，所述助剂包括功能性助剂和成膜性助剂；所述功能性助剂选自防霉剂、防虫剂、杀菌剂中的至少一种；所述成膜性助剂包括润湿剂和/或消泡剂。
具体的，本发明的羟基丙烯酸乳液树脂与防霉剂、防虫剂、杀菌剂具有良好的相容性，可保证其功能的长效释放。
优选的，所述防霉剂选自硫酸铵、银离子化合物、铜离子化合物、联苯基苯酚、邻苯基苯酚中的至少一种。
优选的，所述防虫剂选自菊酯类化合物。
进一步优选的，所述防虫剂选自苯醚氰菊酯、苯醚菊酯、氯菊酯、氟氯氰菊酯、甲醚菊酯、烯丙菊酯、右旋炔丙菊酯、四氟苯菊酯、甲氧苄氟菊酯、四氟甲醚菊酯中的至少一种。
优选的，所述杀菌剂选自5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、甲基异噻唑啉酮、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮中的至少一种。
作为上述方案的进一步改性，按重量份计，所述渗透性水性封闭底漆的制备原料包括：羟基丙烯酸乳液树脂80-93份、防霉剂0.05-0.1份、防虫剂0.5-1份、杀菌剂0.2-0.6份、润湿剂0.1-0.3份、消泡剂0.1-2份。
进一步的，所述渗透性水性封闭底漆的制备原料还包括水，所述水的加入量按重量份计为10-20份。
具体的，本发明通过调整羟基丙烯酸乳液树脂与各助剂间的最佳配比关系，各原料间协同作用，以使制备的漆膜可同时兼具封闭性和渗透性，并保证各功能性助剂的长效释放。
本发明的第二方面提供了一种渗透性水性封闭底漆的制备方法，包括以下步骤：
在搅拌的条件下，将各制备原料依次加入，进行混合分散，得所述渗透性水性封闭底漆。
作为上述方案的进一步改性，所述渗透性水性封闭底漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将防虫剂、防霉剂和杀菌剂分别加水进行稀释至固含量为1-5wt％；
(2)在搅拌条件下，将经步骤(1)稀释后的各功能性助剂和成膜性助剂加入羟基丙烯酸乳液树脂中，进行分散，得所述渗透性水性封闭底漆。
本发明的第三方面提供了一种渗透性水性封闭底漆的应用。
具体的，一种木材表面涂层，所述木材表面涂层包括底漆层和面漆层，所述底漆层由本发明所述的渗透性水性封闭底漆制得。
本发明的上述技术方案相对于现有技术，至少具有如下技术效果或优点：
本发明以具有特定的粒径及粒径分布的羟基丙烯酸乳液树脂为成膜树脂，该乳液树脂不仅具有干燥快，强度、硬度高，附着力强，耐水、耐老化等优点，且具有较强的渗透性，成膜后可对多孔性基材形成良好的封闭性，同时具有良好的耐水性和透明性，可有效克服在施工过程中出现的“打穿”现象。
本发明所制备的渗透性水性封闭底漆具有良好的耐水性、封闭性、抗打穿性能和功能特性，涂膜表面加水72小时无变化；24小时无渗透；经砂纸打磨后24小时无渗透，并具有良好的防虫、防霉和抑菌持久性能。
本发明制备的渗透性水性封闭底漆在施工时，可实现对木质基材的一次涂装，无需进行多次涂装即可达到良好的封闭与渗透性能，不仅使涂装施工更为简单方便，更有效地保证了后续涂装的质量。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解，有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围，同时，下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品，未详细提及的工艺步骤或制备方法均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。
实施例1
一种渗透性水性封闭底漆，按重量份计，其制备原料为：羟基丙烯酸乳液树脂82份、防霉剂0.05份、防虫剂1份、杀菌剂0.4份、润湿剂0.1份、消泡剂0.2份、水16.25份。
其中：羟基丙烯酸乳液树脂的羟值为20mg/g，pH值为8，25℃粘度为15s，玻璃化温度为58℃，最低成膜温度为不高于35℃。
羟基丙烯酸乳液树脂的粒径为50-500nm，其粒径分布为50-150nm占32％；150-300nm占40％；300-500nm占28％。
上述制备原料分别具体选自以下原料：
羟基丙烯酸乳液树脂：四川南乔树脂化工有限公司的M-2022；
防霉剂：硫酸铵；
防虫剂：烯丙菊酯；
杀菌剂：5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮；
润湿剂：迪高公司的245；
消泡剂：德固赛公司的2290。
一种渗透性水性封闭底漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将防虫剂、防霉剂和杀菌剂分别加水进行稀释至固含量为5wt％；
(2)在搅拌条件下，将经步骤(1)稀释后的各功能性助剂、润湿剂、消泡剂和水加入羟基丙烯酸乳液树脂中，进行分散，得本实施例的渗透性水性封闭底漆。
实施例2
一种渗透性水性封闭底漆，按重量份计，其制备原料为：羟基丙烯酸乳液树脂85份、防霉剂0.06份、防虫剂0.5份、杀菌剂0.5份、润湿剂0.2份、消泡剂0.3份、水13.44份。
其中：羟基丙烯酸乳液树脂的羟值为25mg/g，pH值为7，25℃粘度为125s，玻璃化温度不低于35℃，最低成膜温度为8℃。
羟基丙烯酸乳液树脂的粒径为50-300nm，其粒径分布为50-150nm占75％；150-300nm占25％。
上述制备原料分别具体选自以下原料：
羟基丙烯酸乳液树脂：四川南乔树脂化工有限公司的M-1635D；
防霉剂：联苯基苯酚；
防虫剂：苯醚氰菊酯；
杀菌剂：甲基异噻唑啉酮；
润湿剂：迪高公司的245；
消泡剂：德固赛公司的2290。
一种渗透性水性封闭底漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将防虫剂、防霉剂和杀菌剂分别加水进行稀释至固含量为4wt％；
(2)在搅拌条件下，将经步骤(1)稀释后的各功能性助剂、润湿剂、消泡剂和水加入羟基丙烯酸乳液树脂中，进行分散，得本实施例的渗透性水性封闭底漆。
实施例3
一种渗透性水性封闭底漆，按重量份计，其制备原料为：羟基丙烯酸乳液树脂90份、防霉剂0.08份、防虫剂0.8份、杀菌剂0.5份、润湿剂0.3份、消泡剂0.4份、水20份。
其中：羟基丙烯酸乳液树脂的羟值为30mg/g，pH值为6.5，25℃粘度为50s，玻璃化温度69℃，最低成膜温度为不高于33℃。
羟基丙烯酸乳液树脂的粒径为150-500nm，其粒径分布为150-300nm占40％；300-500nm占60％。
上述制备原料分别具体选自以下原料：
羟基丙烯酸乳液树脂：四川南乔树脂化工有限公司的M-1951；
防霉剂：邻苯基苯酚；
防虫剂：四氟苯菊酯；
杀菌剂：1,2-苯并异噻唑啉-3-酮；
润湿剂：迪高公司的245；
消泡剂：德固赛公司的2290。
一种渗透性水性封闭底漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将防虫剂、防霉剂和杀菌剂分别加水进行稀释至固含量为3wt％；
(2)在搅拌条件下，将经步骤(1)稀释后的各功能性助剂、润湿剂、消泡剂和水加入羟基丙烯酸乳液树脂中，进行分散，得本实施例的渗透性水性封闭底漆。
对比例1
一种渗透性水性封闭底漆，按重量份计，其制备原料为：羟基丙烯酸乳液树脂82份、防霉剂0.05份、防虫剂1份、杀菌剂0.4份、润湿剂0.1份、消泡剂0.2份、水16.25份。
其中：羟基丙烯酸乳液树脂的羟值为20mg/g，pH值为8，25℃粘度为15s，玻璃化温度为58℃，最低成膜温度为不高于35℃。
羟基丙烯酸乳液树脂的粒径为50-150nm，其粒径分布为50-150nm占100％。
上述制备原料分别具体选自以下原料：
羟基丙烯酸乳液树脂：四川南乔树脂化工有限公司的M-2022；
防霉剂：硫酸铵；
防虫剂：烯丙菊酯；
杀菌剂：5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮；
润湿剂：迪高公司的245；
消泡剂：德固赛公司的2290。
一种渗透性水性封闭底漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将防虫剂、防霉剂和杀菌剂分别加水进行稀释至固含量为5wt％；
(2)在搅拌条件下，将经步骤(1)稀释后的各功能性助剂、润湿剂、消泡剂和水加入羟基丙烯酸乳液树脂中，进行分散，得本对比例的渗透性水性封闭底漆。
对比例1与实施例1的区别仅在于：对比例1的渗透性水性封闭底漆的原料组分中，羟基丙烯酸乳液树脂的粒径及粒径分布与实施例1不同，其他原料的组分、原料选择以及渗透性水性封闭底漆的制备方法均与实施例1相同。
对比例2
对比例2与对比例1的区别仅在于：对比例2中羟基丙烯酸乳液树脂的粒径为150-300nm，其粒径分布为150-300nm占100％。
对比例3
对比例3与对比例1的区别仅在于：对比例3中羟基丙烯酸乳液树脂的粒径为300-500nm，其粒径分布为300-500nm占100％。
对比例4
对比例4与实施例1的区别仅在于：对比例4的渗透性水性封闭底漆的原料组分中，将市售的未经改性的丙烯酸乳液树脂等量替换羟基丙烯酸乳液树脂，其他原料的组分、原料选择以及渗透性水性封闭底漆的制备方法均与实施例1相同。
性能测试
将实施例1-3及对比例1-4所制得的水性封闭底漆，以每方米120克的量，施涂于松木板的表面，经室温下干燥3天后，测试各样板的耐水性、封闭性、抗打穿性和抑菌性能，测试结果如表1所示。
其中：各性能的评价标准如下：
1.耐水性：在样板的表面加水，观测涂膜的变化，其评价等级为：
(1)72小时无任何变化，评价为“优”；
(2)72小时有轻微泛白，48小时无任何变化，评价为“良好”；
(3)48小时有轻微泛白，24小时无任何变化，评价为“一般”；
(4)24小时有泛白起泡，24小时无任何变化，评价为“较差”；
(5)12小时出现泛白起泡，评价为“差”。
2.封闭性：在样板的表面加水，观测水通过涂膜向基材内的渗透变化，其评价等级为：
(1)24小时无任何渗透，评价为“优”；
(2)24小时有轻微渗透，12小时无任何渗透，评价为“良好”；
(3)12小时有轻微渗透，8小时无任何变化，评价为“一般”；
(4)8小时有轻微渗透，4小时无任何变化，评价为“较差”；
(5)4小时出现渗透，评价为“差”。
3.抗打穿性：在样板表面采用320号砂纸打磨1分钟，然后按上述方法测试封闭性，其评价等级为：
(1)24小时无任何渗透，评价为“优”；
(2)24小时有轻微渗透，12小时无任何渗透，评价为“良好”；
(3)12小时有轻微渗透，8小时无任何变化，评价为“一般”；
(4)8小时有轻微渗透，4小时无任何变化，评价为“较差”；
(5)4小时出现渗透，评价为“差”。
4.抑菌性能：
抑菌性能测试按《抗菌木(竹)质地板抗菌性能检验方法与抗菌效果(LY/T1926-2010)》测试样板的长霉等级。
表1：实施例1-3及对比例1-2的测试结果对比表
由表1的测试结果可知，本发明实施例1-3制得的渗透性水性封闭底漆，其样板加水后，涂膜至少48小时无任何变化，水通过涂膜至少可在12小时内无任何渗透，涂膜经打磨后至少12小时内无任何变化，且长霉等级可达0-1级。
而未采用本发明粒径及粒径分布的对比例1-3，涂膜的耐水性、封闭性、抗打穿性和防霉性能的综合性能均不及实施例1-3。
采用市售未经羟基改性的丙烯酸乳液的对比例4，其涂膜的耐水性、封闭性、抗打穿性和抑菌性能均不佳，尤其是抑菌性能，比对比例1-3均差，说明本发明的羟基丙烯酸树脂乳液与杀菌剂具有更好的相容性。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种渗透性水性封闭底漆，其特征在于，所述渗透性水性封闭底漆的制备原料包括：羟基丙烯酸乳液树脂和助剂，所述羟基丙烯酸乳液树脂的粒径分布在50-150nm、150-300nm、300-500nm中的至少两个区间。
2.根据权利要求1所述的渗透性水性封闭底漆，其特征在于，所述羟基丙烯酸乳液树脂的羟值为20-32mg/g。
3.根据权利要求1所述的渗透性水性封闭底漆，其特征在于，所述羟基丙烯酸乳液树脂的pH值为4.5-9。
4.根据权利要求1所述的渗透性水性封闭底漆，其特征在于，所述助剂包括功能性助剂和成膜性助剂；所述功能性助剂选自防霉剂、防虫剂、杀菌剂中的至少一种；所述成膜性助剂包括润湿剂和/或消泡剂。
5.根据权利要求4所述的渗透性水性封闭底漆，其特征在于，所述防霉剂选自硫酸铵、银离子化合物、铜离子化合物、联苯基苯酚、邻苯基苯酚中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的渗透性水性封闭底漆，其特征在于，所述防虫剂选自菊酯类化合物。
7.根据权利要求4所述的渗透性水性封闭底漆，其特征在于，所述杀菌剂选自5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、甲基异噻唑啉酮、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮中的至少一种。
8.根据权利要求4所述的渗透性水性封闭底漆，其特征在于，按重量份计，所述渗透性水性封闭底漆的制备原料包括：羟基丙烯酸乳液树脂80-93份、防霉剂0.05-0.1份、防虫剂0.5-1份、杀菌剂0.2-0.6份、润湿剂0.1-0.3份、消泡剂0.1-2份。
9.权利要求1至8任意一项所述的渗透性水性封闭底漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在搅拌的条件下，将各制备原料依次加入，进行混合分散，得所述渗透性水性封闭底漆。
10.一种木材表面涂层，其特征在于，所述木材表面涂层包括底漆层和面漆层，所述底漆层由权利要求1至8任意一项所述的渗透性水性封闭底漆制得。
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