CN116120797A - 一种生物质基超细水性木器漆及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质基超细水性木器漆及其制备方法与应用，所述生物质基超细水性木器漆按重量百分比计包括以下组分：纤维素类分散剂0.5~5%、润湿剂0.1~3%、颜料1~30%、消泡剂0.01~1%、成膜物质10~50%、成膜助剂0.5~10%、pH调节剂0~1%、防腐防霉剂0.01~3%，余量为水。本发明通过配方设计、原料选择和漆体各组分混合分散方式选择，提高生物质基超细水性木器漆的绿色环保性能；配方中使用的纤维素类分散剂自身具有自然降解性且用量较少，可以改善现有木器漆配方中分散剂的自然降解性问题，减少分散剂用量，降低水性木器漆颜料颗粒粒度。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种生物质基超细水性木器漆及其制备方法与应用。
背景技术
目前油性木器漆依旧是市场上使用的主流木器漆，但油性木器漆因自身的挥发性对环境和人体存在污染和伤害且对有机溶剂的需求量较大。与油性木器漆相比，水性木器漆具有低危害和低污染的特性，与国家提出的低碳环保战略统一，逐渐被木器家具市场所接受，用于装修家具器材及老旧家具器材翻新使用。
目前市面上的木器漆主要以研磨制备为主，如CN202221151223.4和CN202122508792.1两个实用新型专利，这种制备方式可能存在木器漆内部残留颜料原料颗粒的问题，且这些残留在木器漆中的大颗粒往往颗粒大小尺寸不同，对水性木器漆的品质具有影响。此外，木器漆所使用的分散剂通常自然降解性较差，部分分散剂对土壤环境具有一定危害。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种生物质基超细水性木器漆。
本发明的另一目的在于提供上述生物质基超细水性木器漆的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述生物质基超细水性木器漆的应用。
本发明的首要目的通过以下技术方案实现：
一种生物质基超细水性木器漆，按重量百分比计包括以下组分：纤维素类分散剂0.5~5%、润湿剂0.1~3%、颜料1~30%、消泡剂0.01~1%、成膜物质10~50%、成膜助剂0.5~10%、pH调节剂0~1%、防腐防霉剂0.01~3%，余量为水；
所述纤维素类分散剂的单根纤维长度为1~1000 nm、宽度为1~500 nm；
所述纤维素类分散剂为纤维素纳米纤维或纤维素纳米晶中的至少一种，更优选为纤维素纳米晶。
优选地，所述成膜物质为水性丙烯酸乳液。
优选地，所述润湿剂为有机硅润湿剂、阴离子表面活性剂、多元醇型表面活性剂、聚氧乙烯型表面活性剂中的至少一种。
优选地，所述颜料为钛白粉、炭黑、酞菁绿、酞菁蓝、永固黄、永固紫、氧化铁红、氧化铁黄中的至少一种。
优选地，所述消泡剂为矿物油类消泡剂、醇类消泡剂、脂肪酸类消泡剂、脂肪酸酯类消泡剂、酰胺类消泡剂、磷酸酯类消泡剂、有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂、聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂中的至少一种。
优选地，所述成膜助剂为醇类、醇酯类、醇醚类、醇醚酯类、醇醚酯类复配物中的至少一种。
优选地，所述pH调节剂为酸性物质或碱性物质中的至少一种。
优选地，所述防腐防霉剂为苯酚取代物类防霉防腐剂、阳离子表面活性剂类防霉防腐剂、氧化剂类防霉防腐剂、醇类防霉防腐剂、醛类防霉防腐剂中的至少一种。
优选地，所述成膜助剂与所述成膜物质的质量比为1:(1~50)。
优选地，所述纤维素类分散剂与所述颜料的质量比为1:(1~50)。
优选地，所述润湿剂与所述颜料的质量比为1:(1~100)。
一种生物质基超细水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将纤维素类分散剂加入水中，超声混合；
S2、依次将润湿剂、颜料和配方量60%的消泡剂加入到S1制得的液体中，超声混合；
S3、依次将成膜物质、成膜助剂、pH调节剂、防霉防腐剂和剩余的消泡剂加入到S2制得的液体中，超声搅拌或研磨混合，即制得生物质基超细水性木器漆。
本发明的生物质基超细水性木器漆的应用于刷涂于基材表面。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
（1）通过配方设计、原料选择和漆体各组分混合分散方式选择，所制备的生物质基超细水性木器漆具有良好的稳定性和分散性，在使用时可降低VOC排放，提高生物质基超细水性木器漆的绿色环保性能。
（2）配方中使用的纤维素类分散剂自身具有自然降解性且用量较少，可以改善现有木器漆配方中分散剂的自然降解性问题，减少分散剂用量，降低水性木器漆颜料颗粒粒度。
（3）本发明生物质基超细水性木器漆的颜料颗粒粒径处于纳米级，较小的粒度可以使得颜料颗粒相对更加均一，更好地与成膜物质混合，提高木器漆附着力，避免出现因木器漆内部残留原料颗粒或较大粒度颗粒影响木器漆品质的问题。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行说明，但本发明的实施方式并不受实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
本发明所述技术方案，如未特别说明，均为本领域的常规技术。
在本发明中，除特别声明，所述的份均为重量份。
在本发明中，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。
实施例1
一种生物质基超细水性木器漆，按重量百分比计包括以下组分：纤维素类分散剂1%、润湿剂1%、颜料12%、消泡剂1%、成膜物质45.5%、成膜助剂3%、pH调节剂0.5%、防腐防霉剂1%，去离子水35%。
所述纤维素类分散剂为纤维素纳米晶，单根纤维长度为1~300 nm、宽度为1~50nm。
所述润湿剂为十二烷基酚聚氧乙烯醚op-10。
所述颜料为酞菁绿。
所述消泡剂为有机硅消泡剂AFE1410。
所述成膜物质为水性丙烯酸乳液ECO9400。
所述成膜助剂为二丙二醇丁醚。
所述pH调节剂为三乙醇胺。
所述防霉防腐剂为乙醇。
上述生物质基超细水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将纤维素纳米晶加入去离子水中，超声混合；
S2、依次将润湿剂op-10、颜料酞菁绿和配方量60%的有机硅消泡剂加入到S1制得的液体中，超声混合；
S3、依次将水性丙烯酸乳液、二丙二醇丁醚、三乙醇胺、乙醇和剩余的有机硅消泡剂加入到S2制得的液体中，超声混合，即制得生物质基超细水性木器漆。
实施例2
一种生物质基超细水性木器漆，按重量百分比计包括以下组分：纤维素类分散剂2%、润湿剂1%、颜料12%、消泡剂1%、成膜物质45.5%、成膜助剂3%、pH调节剂0.5%、防腐防霉剂1%，去离子水34%。
所述纤维素类分散剂为纤维素纳米晶，单根纤维长度为1~300 nm、宽度为1~50nm。
所述润湿剂为十二烷基酚聚氧乙烯醚op-10。
所述颜料为酞菁绿。
所述消泡剂为有机硅消泡剂AFE1410。
所述成膜物质为水性丙烯酸乳液ECO9400。
所述成膜助剂为二丙二醇丁醚。
所述pH调节剂为三乙醇胺。
所述防霉防腐剂为乙醇。
上述生物质基超细水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将纤维素纳米晶加入去离子水中，超声混合；
S2、依次将润湿剂op-10、颜料酞菁绿和配方量60%的有机硅消泡剂加入到S1制得的液体中，超声混合；
S3、依次将水性丙烯酸乳液、二丙二醇丁醚、三乙醇胺、乙醇和剩余的有机硅消泡剂加入到S2制得的液体中，超声混合，即制得生物质基超细水性木器漆。
实施例3
一种生物质基超细水性木器漆，按重量百分比计包括以下组分：纤维素类分散剂2%、润湿剂1.5%、颜料15%、消泡剂1%、成膜物质40.5%、成膜助剂2%、pH调节剂0%、防腐防霉剂1%，去离子水37%。
所述纤维素类分散剂为纤维素纳米晶，单根纤维长度为1~300 nm、宽度为1~50nm。
所述润湿剂为十二烷基酚聚氧乙烯醚op-10。
所述颜料为酞菁绿。
所述消泡剂为有机硅消泡剂AFE1410。
所述成膜物质为水性丙烯酸乳液ECO9400。
所述成膜助剂为二丙二醇丁醚。
所述防霉防腐剂为乙醇。
上述生物质基超细水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将纤维素纳米晶加入去离子水中，超声混合；
S2、依次将润湿剂op-10、颜料酞菁蓝和配方量60%的有机硅消泡剂加入到S1制得的液体中，超声混合；
S3、依次将水性丙烯酸乳液、二丙二醇丁醚、乙醇和剩余的有机硅消泡剂加入到S2制得的液体中，超声混合，即制得生物质基超细水性木器漆。
对比例1
一种水性木器漆，按重量百分比计包括以下组分：纤维素类分散剂0%、润湿剂1%、颜料12%、消泡剂1%、成膜物质45.5%、成膜助剂3%、pH调节剂0.5%、防腐防霉剂1%，去离子水36%。
所述润湿剂为十二烷基酚聚氧乙烯醚op-10。
所述颜料为酞菁绿。
所述消泡剂为有机硅消泡剂AFE1410。
所述成膜物质为水性丙烯酸乳液ECO9400。
所述成膜助剂为二丙二醇丁醚。
所述pH调节剂为三乙醇胺。
所述防霉防腐剂为乙醇。
上述水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将润湿剂op-10、颜料酞菁绿和配方量60%的有机硅消泡剂加入到去离子水中，超声混合；
S2、依次将水性丙烯酸乳液、二丙二醇丁醚、三乙醇胺、乙醇和剩余的有机硅消泡剂加入到S1制得的液体中，超声混合，即制得水性木器漆。
对比例2
一种水性木器漆，按重量百分比计包括以下组分：纤维素类分散剂0%、润湿剂0%、颜料12%、消泡剂1%、成膜物质45.5%、成膜助剂3%、pH调节剂0.5%、防腐防霉剂5%，去离子水33%。
所述颜料为酞菁绿。
所述消泡剂为有机硅消泡剂AFE1410。
所述成膜物质为水性丙烯酸乳液ECO9400。
所述成膜助剂为二丙二醇丁醚。
所述pH调节剂为三乙醇胺。
所述防霉防腐剂为乙醇。
上述水性木器漆的制备方法，包括以下步骤：
S1、用乙醇润湿颜料酞菁绿；
S2、将去离子水和配方量60%的有机硅消泡剂加入到S1制得的样品中，超声混合；
S3、依次将水性丙烯酸乳液、二丙二醇丁醚、三乙醇胺和剩余的有机硅消泡剂加入到S2制得的液体中，超声混合，即制得水性木器漆。
为了进一步证明本发明的效果，对以上实施例和对比例制备的木器漆进行了以下测试：
1、粒径测试：取部分制备好的水性木器漆稀释至透明，用纳米粒度测定仪测定所制得的水性木器漆粒度，将颜料颗粒小于1 μm的木器漆定义为纳米级，将颜料颗粒小于1mm并且大于等于1 μm的木器漆定义为微米级，测试结果如表1所示。
2、离心稳定性测试：用离心机将制备好的水性木器漆在5000 rpm下离心，测试水性木器漆离心后的紫外吸光度与离心前的紫外吸光度百分比，即r值，r值越高表明离心稳定性越强，测试结果如表1所示。
3、贮存稳定性测试：将制备好的水性木器漆按照《GB/T6753.3-86涂料贮存稳定性试验方法》进行测试，测试项目包括：结皮、压力、腐败、腐蚀味评级，沉降程度评级，漆膜颗粒、胶块、刷痕评级，测试结果如表1所示。
4、附着力测试：将制备好的水性木器漆涂刷在三聚氰胺板表面按照《GB/T 9286-2021 色漆和清漆 划格试验》进行测试，测试结果如表1所示。
表1
由表1中的数据可知，本发明实施例制备的生物质基超细水性木器漆粒径细、稳定性好、附着力强，制备方法简单易行，使用的生物质材料分散剂具有天然的自然降解性能，在配方中用量低、综合性价比高，且对环境无毒害，与国家提出的低碳环保战略一致。
对比实施例1~3可知，不同原料配比能够在一定范围内影响生物质基超细水性木器漆的离心稳定性，且纤维素类分散剂的含量对离心稳定性起主要作用。
对比实施例1、对比例1~2可知，纤维素类分散剂对生物质基超细水性木器漆的离心稳定性和沉降程度起主要作用。纤维素类分散剂在生物质基超细水性木器漆中的主要作用是使颜料颗粒的分散和稳定，对比例1~2中未添加纤维素类分散剂，故而离心稳定性较差，且沉降程度较大。
对比实施例1~3、对比例2可知，纤维素类分散剂和润湿剂会影响生物质基超细水性木器漆的附着力。对比例2中没有添加纤维素类分散剂和润湿剂，颜料颗粒在分散后会逐渐聚集形成较大颗粒，且发生沉降，影响成膜的附着力。而对比例1中加入的润湿剂op-10在一定程度上对酞菁绿具有分散稳定性，故颜料颗粒在一定时间内不易聚集并沉降，因此成膜的附着力依旧良好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种生物质基超细水性木器漆，其特征在于，按重量百分比计包括以下组分：纤维素类分散剂0.5~5%、润湿剂0.1~3%、颜料1~30%、消泡剂0.01~1%、成膜物质10~50%、成膜助剂0.5~10%、pH调节剂0~1%、防腐防霉剂0.01~3%，余量为水；
所述纤维素类分散剂的单根纤维长度为1~1000 nm、宽度为1~500 nm；
所述纤维素类分散剂为纤维素纳米纤维或纤维素纳米晶中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的生物质基超细水性木器漆，其特征在于，所述成膜物质为水性丙烯酸乳液。
3.根据权利要求1所述的生物质基超细水性木器漆，其特征在于，所述润湿剂为有机硅润湿剂、阴离子表面活性剂、多元醇型表面活性剂、聚氧乙烯型表面活性剂中的至少一种；
所述颜料为钛白粉、炭黑、酞菁绿、酞菁蓝、永固黄、永固紫、氧化铁红、氧化铁黄中的至少一种；
所述消泡剂为矿物油类消泡剂、醇类消泡剂、脂肪酸类消泡剂、脂肪酸酯类消泡剂、酰胺类消泡剂、磷酸酯类消泡剂、有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂、聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂中的至少一种；
所述成膜助剂为醇类、醇酯类、醇醚类、醇醚酯类、醇醚酯类复配物中的至少一种；
所述pH调节剂为酸性物质或碱性物质中的至少一种；
所述防腐防霉剂为苯酚取代物类防霉防腐剂、阳离子表面活性剂类防霉防腐剂、氧化剂类防霉防腐剂、醇类防霉防腐剂、醛类防霉防腐剂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的生物质基超细水性木器漆，其特征在于，所述成膜助剂与所述成膜物质的质量比为1:(1~50)。
5.根据权利要求1所述的生物质基超细水性木器漆，其特征在于，所述纤维素类分散剂与所述颜料的质量比为1:(1~50)。
6.根据权利要求1所述的生物质基超细水性木器漆，其特征在于，所述润湿剂与所述颜料的质量比为1:(1~100)。
7.一种根据权利要求1所述的生物质基超细水性木器漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将纤维素类分散剂加入水中，超声混合；
S2、依次将润湿剂、颜料和配方量60%的消泡剂加入到S1制得的液体中，超声混合；
S3、依次将成膜物质、成膜助剂、pH调节剂、防霉防腐剂和剩余的消泡剂加入到S2制得的液体中，超声、搅拌或研磨混合，即制得生物质基超细水性木器漆。
8.权利要求1~6任一项所述的生物质基超细水性木器漆的应用，其特征在于，将所述的生物质基超细水性木器漆刷涂于基材表面。
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