CN115093759A - 一种水性木器漆及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种水性木器漆,其包括主剂和固化剂，所述主剂和固化剂按重量比100：（1‑5）比例混合；所述主剂包括以下重量份组分：丙烯酸分散体30‑80份；成膜助剂0.5‑10份；润湿剂0.05‑2份；消泡剂0.01‑2份；聚乙烯蜡0.1‑10份；流变助剂0.5‑5份；流平剂0.05‑2份；pH调节剂0.05‑2份；色浆0‑40份；水5‑25份；其制备方法为：先将丙烯酸分散体、润湿剂、水和配方量50%的消泡剂混合；再依次加入成膜助剂、聚乙烯蜡、流变助剂、流平剂、色浆、pH调节剂和剩余的消泡剂混合，得到主剂；然后将主剂和固化剂混合均匀得到水性木器漆；其使用方法为将水性木器漆直接刷涂于基材表面。本申请具有可免打磨直接刷涂，减少了一道打磨工序的效果。
Description
技术领域
本申请涉及涂料领域，尤其是涉及一种水性木器漆及其制备方法和使用方法。
背景技术
目前市场上的木器漆大多还是油性漆，但油性漆存在污染和对有机溶剂的需求量大等问题。与油性木器漆相比，水性木器漆具有低危害、低污染特性，逐渐为市场所接受，用于装修家具及翻新使用。
但目前市面上的水性木器漆在油性涂层底材翻新上都不能做到免打磨直接刷涂，附着力不能满足需求，与直接使用油性木器漆相比，需要额外加一道打磨工艺，由此需要耗费大量的时间和精力取打磨，施工工艺繁琐。
发明内容
为了减少打磨工艺的时间、减少人力资源浪费，本申请提供一种水性木器漆及其制备方法和使用方法。
本申请提供的一种水性木器漆，采用如下的技术方案：包括主剂和固化剂，所述主剂和固化剂按重量比100：(1-5)比例混合；
所述主剂包括以下重量份组分：
丙烯酸分散体30-80份；
成膜助剂0.5-10份；
润湿剂0.05-2份；
消泡剂0.01-2份；
聚乙烯蜡0.1-10份；
流变助剂0.5-5份；
流平剂0.05-2份；
pH调节剂0.05-2份；
色浆0-40份；
水5-25份。
所述丙烯酸分散体经过环氧硅烷偶联剂改性预处理。
所述预处理步骤具体为：向丙烯酸分散体中加入环氧硅烷偶联剂，混合均匀后静置20-24h。
所述环氧硅烷偶联剂占丙烯酸分散体的(0.1-10)wt％。
所述预处理过程中还添加有乳化剂。
所述乳化剂占环氧硅烷偶联剂的(0.1-5)wt％。
所述成膜助剂与丙烯酸分散体的质量比为1：(8-15)。
所述润湿剂与丙烯酸分散体的质量比为1：(100-200)。
第二方面，本申请还提供一种水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：
先将丙烯酸分散体、润湿剂、水和配方量50％的消泡剂混合；
再依次加入成膜助剂、聚乙烯蜡、流变助剂、流平剂、色浆、pH调节剂和剩余的消泡剂混合，得到主剂；
然后将主剂和固化剂混合均匀得到水性木器漆。
第三方面，本申请还提供一种水性木器漆的使用方法，将主剂和固化剂混合均匀后直接刷涂于基材表面。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：通过配方设计和原料选择，并对丙烯酸分散体进行改性交联预处理，从而增强漆膜强度，并形成致密的交联网络，提高附着力，从而可以免打磨直接施工，减少一道工序，减少打磨工艺的时间，也可以减少人力资源浪费；同时能够提高木器家具表面的耐污渍性能，从而可以延长家具的使用时间，且在使用过程中更易于对污渍进行清理。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请提供了一种水性木器漆，包括主剂和固化剂，所述主剂和固化剂按重量比100：(1-5)比例混合；
所述主剂包括以下重量份组分：
丙烯酸分散体30-80份；
成膜助剂0.5-10份；
润湿剂0.05-2份；
消泡剂0.01-2份；
聚乙烯蜡0.1-10份；
流变助剂0.5-5份；
流平剂0.05-2份；
pH调节剂0.05-2份；
色浆0-40份；
水5-25份。
所述固化剂选用硅烷附着力促进剂，其通式为RnSiX(4-m)，其中，R为非水解的有机部分，可以是烷基、芳基、有机功能基或这些基团的任意组合。R对其他化合物提供相容性，可以让硅烷和丙烯酸分散体形成互穿网络聚合物，烷基和芳基硅烷还能够改进漆膜光泽度、遮盖力、混溶性以及改进对颜料的润湿性与分散性能，从而在木器家具表面形成均匀颜色的漆膜；X代表可水解的烷氧基部分，如甲氧基或乙氧基，它们易被空气中的水分或木器家具表面的水分所水解，生成硅醇，进一步和不同形式的羟基反应并释放甲醇或乙醇，及烷基或硅醇基可以和家具基材表面、颜料以共价键或氢键连接，从而改进漆膜的附着力，同时烷氧基也能够直接和原料中其他的羟基聚合物产生交联反应，从而提高漆膜的整体强度，改善漆膜的耐水性和耐污性。具体地，固化剂可以选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷。
本发明中，主剂和固化剂的重量比可以为100:1、100:2、100:3、100:4或100:5等，优选的，主剂和固化剂的重量比选100：2。
本发明中，所述丙烯酸分散体经过环氧硅烷偶联剂改性预处理。
在一具体实施例中，所述预处理步骤具体为：向丙烯酸分散体中加入环氧硅烷偶联剂，混合均匀后静置20-24h。
在一优选实施例中，所述环氧硅烷偶联剂占丙烯酸分散体的(0.1-10)wt％。具体地，环氧硅烷偶联剂的占比可以为0.1、1、2、5、6、8、10等。
本发明中，通过环氧硅烷偶联剂对丙烯酸分散体先进行交联预处理，环氧硅烷偶联剂首先与丙烯酸形成互穿网络聚合物，从而有利于降低该涂料在木器家具表面的临界表面张力，从而产生自发润湿效果，又环氧硅烷偶联剂的相对分子质量低，远低于丙烯酸分散体，能够在木器家具表面的界面上达到分子级的接触，从而实现燕尾楔效应，增强漆膜的附着力。
而且环氧硅烷偶联剂还可以与原料中其他组分以共价键或氢键连接，从而改善各原料之间的相容性和交联作用力，形成均一且强度高的漆膜，进而提高漆膜的耐水性。与此同时，环氧硅烷偶联剂还具有疏水疏油的基团，可以改善漆膜的耐水性和耐油污性。
环氧硅烷偶联剂可以选用乙烯基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷等中的至少一种。
本发明中，所述预处理过程中还添加有乳化剂。
所述乳化剂占环氧硅烷偶联剂的(0.1-5)wt％。
具体的，乳化剂选用聚氧乙烯醚、环氧乙烷和环氧丙烷嵌段共聚物等中的一种，能够在环氧硅烷偶联剂和水体系中形成界面膜，保护环氧硅烷偶联剂，降低环氧硅烷偶联剂与水反应的几率，从而使环氧硅烷偶联剂能够与丙烯酸充分接触。
本发明中，所述成膜助剂与丙烯酸分散体的质量比为1：(8-15)。通过成膜助剂与丙烯酸分散体的配比设计，使得成膜助剂和丙烯酸分散体之间的相容性好，且两者之间通过共价键或氢键相互作用，形成均一、稳定的漆膜。
具体的，所述成膜助剂为DPNB和DPM的混合物，且DPNB和DPM的质量比为(0.1-1)：(0.1-1)，能够加快附着成膜的速率，并提高漆膜的强度。
本发明中，所述润湿剂与丙烯酸分散体的质量比为1：(100-200)。
且更具体地，所述润湿剂优选有机硅润湿剂，使表面张力降低，改善基材润湿性能和防缩孔性能，同时还可以与聚乙烯蜡复配使用提高漆膜的耐划伤性；具体如BYK-346、BYK-348。
所述消泡剂为有机硅消泡剂，消泡剂为乳液型有机硅消泡剂或聚醚改性有机硅消泡剂，具体可以选用聚二甲基硅氧烷或聚醚改性聚二甲基硅氧烷，，如迪高810，具有低表面张力，减少气泡生成的效果。
所述流平剂为有机硅流平剂，与聚乙烯蜡配合使用，具有流平、提高手感的效果，如tego4100。
所述pH调节剂为碱性或弱碱性物质，如APM-95。
所述流变助剂为聚氨酯增稠剂，具有防沉、增稠的功能，如PU-40。
本发明中，所述色浆包括以下重量份组分：
水15-30份；
分散剂0.5-10份；
丙二醇0.1-5份；
消泡剂0.01-1份；
色粉65-85份。
在一具体实施例中，所述分散剂选用非离子型润湿分散剂、高分子型分散剂中的一种，可以包裹色粉粉料，如壬基酚聚氧乙烯醚NP-10；丙二醇具有保湿效果；消泡剂选乳液型有机硅消泡剂或聚醚改性有机硅消泡剂，如BYK-025；色粉常见为钛白粉，具有良好的遮盖力。
此外，本发明中，还可以添加防霉剂，以防止漆膜发霉；添加防腐剂，以防止漆膜腐败。
色浆的制备
制备例1
首先取2.5kg水、0.2kg丙二醇、0.02kg有机硅消泡剂、0.4kg非离子型润湿分散剂以及6.88kg钛白粉混合均匀，制得均一的色浆。
其中，有机硅消泡剂选用BYK-025；
非离子型润湿分散剂选用NP-10。
制备例2
取2.5kg水、0.2kg丙二醇、0.02kg有机硅消泡剂、0.4kg高分子型分散剂以及6.88kg钛白粉混合均匀，制得均一的色浆。
其中，有机硅消泡剂选用BYK-025；高分子型分散剂选用聚甲基丙烯酸酯-聚甲基丙烯酸嵌段共聚物。
实施例1
一种水性木器漆，其制备方法为：
1、向5kg丙烯酸分散体(粒径为85nm)中添加0.03kg有机硅润湿剂、1.5kg水和0.02kg有机硅消泡剂，混合均匀后，边搅拌边缓慢加入0.2kgDPNB和0.2kgDPM、0.4kg聚乙烯蜡、0.15kg聚氨酯增稠剂、0.03kg有机硅流平剂、3.5kg制备例1的色浆、0.01kgpH调节剂和0.025kg有机硅消泡剂，混合均匀，得到主剂。
2、将主剂和硅烷附着力固化剂以100:2的比例混合均匀，制得水性木器漆。
其中，有机硅润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷；有机硅消泡剂为聚二甲基硅氧烷；聚氨酯增稠剂为TEGO ViscoPlus 3010；有机硅流平剂为tego4100；pH调节剂为0.9％APM-95；硅烷附着力固化剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷。
实施例2
与实施例1的区别在于，色浆采用等质量制备例2制得的色浆。
实施例3
一种水性木器漆，其制备方法为：
1、取5kg丙烯酸分散体(粒径为85nm)，然后添加0.02kg聚二甲基硅氧烷，混合均匀后静置24小时后添加0.03kg有机硅润湿剂、1.5kg水和0.02kg有机硅消泡剂，混合均匀后，边搅拌边缓慢加入0.2kgDPNB和0.2kgDPM、0.4kg聚乙烯蜡、0.15kg聚氨酯增稠剂、0.03kg有机硅流平剂、3.5kg制备例1的色浆、0.01kgpH调节剂和0.025kg有机硅消泡剂，混合均匀，得到主剂。
2、将主剂和硅烷附着力固化剂以100:2的比例混合均匀，制得水性木器漆。
其中，有机硅润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷；有机硅消泡剂为聚二甲基硅氧烷；聚氨酯增稠剂为TEGO ViscoPlus 3010；有机硅流平剂为tego4100；pH调节剂为0.9％APM-95；硅烷附着力固化剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷。
实施例4
与实施例3的区别在于，丙烯酸分散体的粒径为75nm。
实施例5
与实施例3的区别在于，丙烯酸分散体的粒径为65nm。
实施例6
与实施例3的区别在于，丙烯酸分散体的粒径为50nm。
实施对比例7
与实施例3的区别在于，丙烯酸分散体的粒径为100nm。
实施对比例8
与实施例3的区别在于，步骤1中丙烯酸分散体进行硅烷化交联处理后直接与其他原料混合。
实施例9
一种水性木器漆，其制备方法为：
1、取0.02kg聚二甲基硅氧烷和0.2g聚氧乙烯醚混合均匀后投加至5kg丙烯酸分散体(粒径为85nm)中，混合均匀后静置24小时，然后再添加0.03kg有机硅润湿剂、1.5kg水和0.02kg有机硅消泡剂，混合均匀后，边搅拌边缓慢加入0.2kgDPNB和0.2kgDPM、0.4kg聚乙烯蜡、0.15kg聚氨酯增稠剂、0.03kg有机硅流平剂、3.5kg制备例1的色浆、0.01kgpH调节剂和0.025kg有机硅消泡剂，混合均匀，得到主剂。
2、将主剂和硅烷附着力固化剂以100:2的比例混合均匀，制得水性木器漆。
其中，有机硅润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷；有机硅消泡剂为聚二甲基硅氧烷；聚氨酯增稠剂为TEGO ViscoPlus 3010；有机硅流平剂为tego4100；pH调节剂为0.9％APM-95；硅烷附着力固化剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷。
对比例1
与实施例1的区别在于，采用等量的丙烯酸乳液(粒径为85nm)替代丙烯酸分散体。
一种水性木器漆的应用
将上述实施例以及对比例的木器漆分别以直接涂刷的方式分别涂刷于三聚氰胺板和PU板表面，且厚度均为0.1mm。
试验测试
1、附着力测试：涂刷木器漆后，对三聚氰胺板和PU板表面按照《GB/T9286-98色漆与清漆划格试验》进行测试，结果填入下表。
2、耐脏污测试：干燥7天后按照《GB/T 4893.1—2005家具表面耐冷液测定法》测试耐污渍性能，选用家庭常用品测试，如咖啡、酱油、红茶、绿茶、红酒、陈醋、清洁剂等，以出现轻微印记的时间为测试结果，本测试中对咖啡的测试结果填入下表。
表1
表2
表3
根据实施例1-3以及对比例1的对比可知，采用本申请的水性木器漆，不仅可以免打磨直接在木器器材表面刷涂，而且附着力达到0级，具有优异的附着力；且耐污测试6H才出现轻微印记，远超国标测试时间2H，具有优异的耐水性和耐污性；而采用丙烯酸乳液的水性木器漆，在木器器材表面的附着力达到1级，具有良好的附着力，但是其耐脏污测试在2H即出现轻微印记，虽然也能达到国标测试结果，但是其耐脏污性能远不如本申请技术方案的效果。
根据实施例3-7的对比可知，丙烯酸分散体的粒径在100nm(实施例7)及以上时期附着力等级为1级，耐污测试5H出现轻微印记，而实施例3(丙烯酸分散体的粒径在85nm)的附着力等级为0级，耐污测试7H出现轻微印记，而再结合实施例4和、实施例5和实施例6的数据可知，随着丙烯酸分散体粒径逐渐降低，漆膜的强度增强，有利于提高漆膜的耐脏污性能；但是丙烯酸分散体粒径也不能过于细，当丙烯酸分散体粒径在50nm及以下时，则会随着粒径不断降低，导致颗粒聚集，降低其分散效果，影响漆膜的成膜，也影响木器漆的内聚力，因此随着丙烯酸分散体粒径的不断下降，有可能会影响漆膜的附着力和耐脏污性能。
根据实施例3和实施例8的对比可知，需要给丙烯酸分散体和硅烷偶联剂充分的时间反应，才能起到良好的改善漆膜附着力和耐脏污性能的作用。
根据实施例3和实施例9的对比可知，首先将硅烷偶联剂和乳化剂反应后，能够减少硅烷偶联剂与丙烯酸分散体中水溶液的接触，从而使硅烷偶联剂能够和丙烯酸分散体充分接触，起到改善漆膜附着力和耐脏污性能的作用。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水性木器漆，其特征在于，包括主剂和固化剂，所述主剂和固化剂按重量比100：（1-5）比例混合；
所述主剂包括以下重量份组分：
丙烯酸分散体30-80份；
成膜助剂 0.5-10份；
润湿剂 0.05-2份；
消泡剂 0.01-2份；
聚乙烯蜡 0.1-10份；
流变助剂 0.5-5份；
流平剂 0.05-2份；
pH调节剂 0.05-2份；
色浆 0-40份；
水 5-25份。
2.根据权利要求1所述的水性木器漆，其特征在于：所述丙烯酸分散体经过环氧硅烷偶联剂改性预处理。
3.根据权利要求2所述的水性木器漆，其特征在于：所述预处理步骤具体为：向丙烯酸分散体中加入环氧硅烷偶联剂，混合均匀后静置20-24h。
4.根据权利要求2所述的水性木器漆，其特征在于：所述环氧硅烷偶联剂占丙烯酸分散体的（0.1-10）wt%。
5.根据权利要求2所述的水性木器漆，其特征在于：所述预处理过程中还添加有乳化剂。
6.根据权利要求5所述的水性木器漆，其特征在于：所述乳化剂占环氧硅烷偶联剂的（0.1-5）wt%。
7.根据权利要求1所述的水性木器漆，其特征在于：所述成膜助剂与丙烯酸分散体的质量比为1：（8-15）。
8.根据权利要求1所述的水性木器漆，其特征在于：所述润湿剂与丙烯酸分散体的质量比为1：（100-200）。
9.一种水性木器漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
先将丙烯酸分散体、润湿剂、水和配方量50%的消泡剂混合；
再依次加入成膜助剂、聚乙烯蜡、流变助剂、流平剂、色浆、pH调节剂和剩余的消泡剂混合，得到主剂；
然后将主剂和固化剂混合均匀得到水性木器漆。
10.一种水性木器漆的使用方法，其特征在于，将如权利要求9制得的水性木器漆直接刷涂于基材表面。
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