CN115785784A - 一种高生物基含量的木器用水性双组份面漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高生物基含量的木器用水性双组份面漆及其制备方法，涉及环保涂料领域。一种水性双组份面漆，包括A组份和B组份；所述A组份的制备原料包括：生物基羟基丙烯酸树脂、生物基聚氨酯树脂、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、湿润分散剂、成膜助剂、丙烯酸流平剂和增稠剂；所述B组份的制备原料包括生物基异氰酸酯类固化剂。该水性双组份面漆能够有效消除生物基中的植物油等导致的气味，活化期长，漆膜干燥后耐性好。

Description

一种高生物基含量的木器用水性双组份面漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及环保涂料技术领域，尤其是涉及一种高生物基含量的木器用水性双组份面漆及其制备方法。

背景技术

生物基材料是指利用可再生生物质为原料或经由生物制造得至的材料，注重生产原料的生物来源性和可再生性。对于水性双组份生物基涂料来说，其包含生物基乳液和生物基固化剂两个部分。生物基乳液的主要原材料来自于植物，包括糖、棕榈、天然油、淀粉和农业废弃物等，其中，使用天然植物油为原料时，植物油中的羧基过多，虽然通过氨盐化有利水乳化，但残留部分羧基或者成膜干燥后重新产生羧基，都会导致植物油气味偏大及成膜后耐水性不佳；而用糖、棕榈、淀粉等为原料，又有耐水和耐溶剂性较差的问题。生物基固化剂大多也是利用植物原料中的羟基、羧基等活性基团与六亚甲基-1,6-二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等的NCO基团反应扩链制得。而多羟基的植物基成分存在，也导致了生物基固化剂在使用时活化期偏短，耐性不足等问题。

因此，提供一种在配漆使用过程中活化期长、漆膜干燥后耐性好、后期基本无味的水性双组份生物基涂料非常重要。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种水性双组份面漆，能够有效消除生物基中的植物油等导致的气味，活化期长，漆膜干燥后耐性好。

本发明还提供上述水性双组份面漆的制备方法。

本发明还提供上述水性双组份面漆在木器加工中的应用。

根据本发明的第一方面实施例的一种水性双组份面漆，包括A组份和B组份；

所述A组份的制备原料包括：生物基羟基丙烯酸树脂、生物基聚氨酯树脂、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、湿润分散剂、成膜助剂、丙烯酸流平剂和增稠剂；

所述B组份的制备原料包括生物基异氰酸酯类固化剂。

根据本发明实施例的水性双组份面漆，至少具有如下有益效果：

实施例的水性双组份面漆能够有效消除生物基中的植物油等导致的气味，且活化期长，漆膜干燥后耐性好，各性能均能达到GB/T23999-2009标准的要求。

根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述A组份的制备原料包括：生物基羟基丙烯酸树脂45～85份，生物基聚氨酯树脂10～30份，有机硅消泡剂0.2～1份，有机硅流平剂0.1～1份，湿润分散剂0.1～0.5份，成膜助剂2～6份，丙烯酸流平剂0.5～2份，增稠剂0.1～1份。

根据本发明的一些实施例，所述生物基羟基丙烯酸树脂为水性生物基羟基丙烯酸树脂。所述生物基羟基丙烯酸树脂包括但不限于SP-7400。所述生物基羟基丙烯酸树脂中的生物基含量大于30％。优选为30％～50％。

根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述生物基羟基丙烯酸树脂为45～85份。例如45、55、60、65、70、75、80或85份。

根据本发明的一些实施例，所述生物基羟基丙烯酸树脂的羟值为1～2mgKOH/g。例如：

可以为1、1.2、1.4、1.6、1.8或2mgKOH/g。

根据本发明的一些实施例，所述生物基聚氨酯树脂为水性生物基聚氨酯树脂。所述生物基聚氨酯树脂包括但不限于2593-1。所述生物基聚氨酯树脂的中的生物基含量大于25％。优选为25％～45％。

相比于普通的丙烯酸树脂，利用生物基羟基丙烯酸树脂与生物基聚氨酯树脂配合，不仅能够有效保证水性双组份面漆的高生物基含量，还能够有效延长活化期，解决流平不足的问题。如果采用普通丙烯酸树脂与生物基聚氨酯树脂配合，会导致活化期低于30min。

根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述生物基聚氨酯树脂为10～30份。例如：

可以是10、13、15、17、20、23、25、27或30份。

根据本发明的一些实施例，所述生物基聚氨酯树脂的用量为生物基羟基丙烯酸树脂的10％以上。优选为10％～40％例如：可以为20％、30％或40％。由此，能够有效延长活化期。当所述生物基聚氨酯树脂的用量为生物基羟基丙烯酸树脂的20％以上，所述水性双组份面漆在常温(25℃)下的活化期超过4h。

根据本发明的一些实施例，所述水性双组份面漆的制备原料中，NCO基团的摩尔含量为OH基团的1.5倍及以上。优选为1.8倍以上。例如：可以为15、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4或2.5倍。由此，能够增加交联密度，以解决生物基组份中游离植物油导致的味道，使得制备得到的水性双组份面漆的植物油气味几乎轻不可闻，且漆膜耐水性也达到国标要求。

根据本发明的一些实施例，所述有机硅消泡剂包括聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂。有机硅消泡剂能够使得制备得到的水性双组份面漆在存储和施工中具备优异的消泡性能。

根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述有机硅消泡剂为0.2～1份。例如：可以为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1份。

根据本发明的一些实施例，所述有机硅消泡剂包括但不限于BYK 019、BYK 024、BYK028、Tego 810、Tego902w、Foamex822中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，有机硅流平剂包括聚硅氧烷流平剂。优选为聚醚改性硅氧烷类流平剂。有机硅流平剂能够进一步保证水性双组份面漆在成膜过程中形成平整、光滑、均匀的涂层。

根据本发明的一些实施例，有机硅型流平剂包括但不限于Glide 450、Tego Wet250、BYK307、BYK 333、BYK 345、BYK 346、BYK 348和BYK 349中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述有机硅流平剂为0.1～1份。例如：可以为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1份。

根据本发明的一些实施例，所述湿润分散剂包括含颜料亲和基团的共聚物溶液。

根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述湿润分散剂为0.1～0.5份。例如：可以为0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4或0.45份。

根据本发明的一些实施例，所述湿润分散剂包括但不限于BYK190、EFKA4575、Tego755W、Tego 750W、Tego 752W和Tego735W中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，成膜助剂包括但不限于二丙二醇甲醚(DPM)、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚(DPNB)、二乙二醇丁醚的至少一种。由此，有利于提高水性双组份面漆的漆膜形成，提高水性双组份面漆的成膜性能。

根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述成膜助剂为2～6份。例如：可以为2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5或6份。

根据本发明的一些实施例，所述成膜助剂包括DPM和DPNB。所述水性双组份面漆包括DPM 2～4份，DPNB 0.5～1.5份。

根据本发明的一些实施例，所述丙烯酸流平剂包括但不限于Modarez X 074、PW336和BYK 381中的至少一种。丙烯酸流平剂能够延长水性双组份面漆的活化期，解决因生物基异氰酸酯类固化剂用量高而导致的活化期缩短的问题。

根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述丙烯酸流平剂0.5～2份。例如：可以为0.5、0.7、1、1.2、1.5、1.7或2份。

根据本发明的一些实施例，所述增稠剂包括聚氨酯缔合型增稠剂。增稠剂能够有效改变面漆体系的流体特性，提高储存时的体系粘度和稳定性，利于使用。

根据本发明的一些实施例，所述增稠剂包括但不限于XS-71、Borchi Gel 0620、RM-8W、WT-105A、WT-102和U604中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述增稠剂0.1～1份。例如：可以为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1份。

根据本发明的一些实施例，所述水性双组份面漆还包括消光剂、水和色浆中的至少一种。其中，水可以使各组份更好地混合。

根据本发明的一些实施例，所述消光剂包括有机硅改性消光剂。利用不相容性与粒径差达到消光的效果，由此能够降低面漆透明度，使制备得到的面漆具有很好的耐水性和漆膜通透性。

根据本发明的一些实施例，所述消光剂包括OS-1405。

根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述水性双组份面漆包括消光剂0.1～1份。例如：可以为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1份。

根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述水性双组份面漆包括水5～12份。例如：可以为5、6、7、8、9、10、11或12份。

根据本发明的一些实施例，所述色浆包括但不限于白浆。

根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述水性双组份面漆包括色浆20～40份。例如：可以为20、22、24、26、28、30、32、34、36、38或40份。

根据本发明的一些实施例，所述生物基异氰酸酯类固化剂的NCO含量高于15％。优选为15％～20％。

根据本发明的一些实施例，所述生物基异氰酸酯类固化剂包括但不限于701-90。

根据本发明的一些实施例，所述生物基异氰酸酯类固化剂的生物基含量高于50％。优选高于60％。

根据本发明的一些实施例，所述水性双组份面漆的生物基含量为30％～50％。通过ASTM D6866-21方法B测试生物基含量。

根据本发明的一些实施例，所述生物基异氰酸酯类固化剂包括植物油改性异氰酸酯类固化剂。包括但不限于植物油基单异氰酸酯改性固化剂或植物油基二异氰酸酯改性固化剂。如通过利用植物基(如植物油中的羟基、羧基等)引入异氰酸酯(HDI)、二异氰酸酯(IPDI)，再用磺酸盐亲水改性得到。

根据本发明的一些实施例，所述生物基异氰酸酯类固化剂经磺酸盐改性。

根据本发明的一些实施例，所述A组份与B组份的质量比为100：10～20。例如：可以为100：10、100：12、100：15、100：17或100：20。

根据本发明的第二方面实施例的上述水性双组份面漆的制备方法，其中，所述A组分的制备方法包括以下步骤：

将生物基羟基丙烯酸树脂、生物基聚氨酯树脂混合后，继续与有机硅消泡剂、有机硅流平剂、湿润分散剂、消光剂和色浆混合，再与成膜助剂混合，最后与水、丙烯酸流平剂和增稠剂混合，即得A组份。

根据本发明的一些实施例，生物基羟基丙烯酸树脂、生物基聚氨酯树脂混合后，继续与有机硅消泡剂、有机硅流平剂、湿润分散剂、消光剂和色浆混合的混合条件为600～800转/分钟。

根据本发明的一些实施例，与成膜助剂混合的混合条件为1200～1500转/分钟。

根据本发明的一些实施例，与水、丙烯酸流平剂和增稠剂混合的混合条件为600～800转/分钟。

根据本发明的第三方面实施例的上述水性双组份面漆在木器加工中的应用。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

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。

在本发明的描述中，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

若无特殊说明，本发明中“约”表示允许误差在±2％之内。

下述实施例中的原料均为市售：

生物基羟基丙烯酸树脂：科思创公司SP-7400，生物基含量40％，羟值1.6mgKOH/g；

生物基聚氨酯树脂：科思创公司2593-1，生物基含量36％；

消泡剂：德国BYK公司BYK 024，有机硅消泡剂，改性聚硅氧烷、聚醚和疏水粒子的化合物；

流平剂A：德国BYK公司BYK 346，聚醚改性硅氧烷溶液；

湿润分散剂：德国BYK公司BYK 190，含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液；

消光剂：冠志OS-1405，水性有机硅改性消光剂；

成膜助剂A：陶氏DPM；

成膜助剂B：陶氏DPNB；

流平剂B：法国先创公司336W，丙烯酸流平剂；

增稠剂：法国高泰公司XS-71，聚氨酯缔合型增稠剂；

生物基异氰酸酯类固化剂：科思创公司701-90，NCO含量约17.9％，生物基含量61％。

实施例1

本实施例提供一种生物基水性双组分哑光清面漆，包括A组份和B组份。

按质量份数计，A组份配方如下：

B组份为生物基异氰酸酯类固化剂；

A组份与B组份的质量比为100：15。

A组份的制作工艺如下：

将生物基羟基丙烯酸树脂、生物基聚氨酯树脂混合后，以600～800转/分钟条件下搅拌，投入消泡剂、流平剂A、湿润分散剂、消光粉，在1200～1500转/分钟条件下搅拌，再加入成膜助剂A、成膜助剂B，以600～800转/分钟转速下搅拌均匀，并加入水、流平剂B和增稠剂，搅拌均匀，即得A组份。

经GB/T23999-2009标准测试生物基水性双组分哑光清面漆的性能，在容器中状态、贮存稳定性、干燥时间(包括表干和实干)、漆膜外观、耐水性、耐碱性、耐醇性等均达到标准要求，且无气味，活化期满足实际应用需要。

实施例2

本实施例提供一种生物基水性双组份哑光白面漆，包括A组份和B组份。

按质量份数计，A组份配方如下：

B组份为生物基异氰酸酯类固化剂；

A组份与B组份的质量比为100：15。

A组份的制作工艺如下：

将生物基羟基丙烯酸树脂、生物基聚氨酯树脂混合后，以600～800转/分钟条件下搅拌，投入消泡剂、流平剂A、湿润分散剂、消光粉、75％白浆，在1200～1500转/分钟条件下搅拌，再加入成膜助剂A、成膜助剂B，以600～800转/分钟转速下搅拌均匀，并加入水、流平剂B和增稠剂，搅拌均匀，即得A组份。

经GB/T23999-2009标准测试生物基水性双组份哑光白面漆的性能，在容器中状态、贮存稳定性、干燥时间(包括表干和实干)、漆膜外观、耐水性、耐碱性、耐醇性等均达到标准要求，且无气味，活化期满足实际应用需要。

上面结合实施例对本发明实施例作了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种水性双组份面漆，其特征在于，包括A组份和B组份；

所述A组份的制备原料包括：生物基羟基丙烯酸树脂、生物基聚氨酯树脂、有机硅消泡剂、有机硅流平剂、湿润分散剂、成膜助剂、丙烯酸流平剂和增稠剂；

所述B组份的制备原料包括生物基异氰酸酯类固化剂。

2.根据权利要求1所述的水性双组份面漆，其特征在于，所述生物基羟基丙烯酸树脂的羟值为1～2mgKOH/g；

优选地，所述水性双组份面漆的制备原料中，NCO基团的摩尔含量为OH基团的1.8倍及以上；

优选地，所述A组份与B组份的质量比为100：10～20。

3.根据权利要求1所述的水性双组份面漆，其特征在于，按重量份数计，所述A组份的制备原料包括：生物基羟基丙烯酸树脂45～85份，生物基聚氨酯树脂10～30份，有机硅消泡剂0.2～1份，有机硅流平剂0.1～1份，湿润分散剂0.1～0.5份，成膜助剂2～6份，丙烯酸流平剂0.5～2份，增稠剂0.1～1份；

优选地，所述有机硅消泡剂包括聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂；

优选地，所述有机硅消泡剂包括BYK 019、BYK 024、BYK 028、Tego 810、Tego902w、Foamex822中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的水性双组份面漆，其特征在于，有机硅流平剂包括聚硅氧烷流平剂；

优选地，有机硅型流平剂包括Glide 450、Tego Wet 250、BYK 307、BYK 333、BYK 345、BYK 346、BYK 348和BYK 349中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的水性双组份面漆，其特征在于，所述湿润分散剂包括含颜料亲和基团的共聚物溶液；

优选地，所述湿润分散剂包括BYK190、EFKA4575、Tego 755W、Tego 750W、Tego 752W和Tego735W中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的水性双组份面漆，其特征在于，成膜助剂包括但不限于二丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚的至少一种。

7.根据权利要求1所述的水性双组份面漆，其特征在于，所述增稠剂包括聚氨酯缔合型增稠剂；

优选地，所述增稠剂包括XS-71、Borchi Gel 0620、RM-8W、WT-105A、WT-102和U604中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的水性双组份面漆，其特征在于，所述水性双组份面漆还包括消光剂、水和色浆中的至少一种。

9.权利要求8所述的水性双组份面漆的制备方法，其特征在于，其中，所述A组分的制备方法包括以下步骤：

将生物基羟基丙烯酸树脂、生物基聚氨酯树脂混合后，继续与有机硅消泡剂、有机硅流平剂、湿润分散剂、消光剂和色浆混合，再与成膜助剂混合，最后与水、丙烯酸流平剂和增稠剂混合，即得A组份。

10.权利要求1至8任一项所述的水性双组份面漆在木器加工中的应用。