CN116333534A - 一种耐老化木质板材用水性涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐老化木质板材用水性涂料及其制备方法,耐老化木质板材用水性涂料包括以下质量份数的组分:苯丙乳液65‑85份、改性纳米纤维素2‑8份、助溶剂5‑10份、水8‑15份、消泡剂0.2‑0.4份、润湿剂0.3‑0.6份、流平剂0.3‑0.6份。本申请制备的水性涂料附着力较佳,且具有优异的耐水性和耐老化性,能较好地满足人们对水性涂料的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及水性涂料的领域,尤其是涉及一种耐老化木质板材用水性涂料及其制备方法。
背景技术
水性漆是以水作为稀释剂的漆,在日益重视涂料安全和环保指标的今天,水性木器涂料正因其所具有的低危害、低污染特性,逐渐为市场所接受。
水性涂料具有环保的优点,苯丙乳液成膜后与木材具有良好的附着力,具有初期干燥快且不易变黄的优点,是制作木质板材用涂料的主要材料。受外界环境影响,苯丙乳液制备的水性涂料耐老化性较差,使用后较容易出现开裂、脱落的问题,因此,仍需进一步改善。
发明内容
为了提高水性涂料的耐老化效果,本申请提高一种耐老化木质板材用水性涂料及其制备方法。
一种耐老化木质板材用水性涂料,包括以下质量份数的组分:
苯丙乳液65-85份
改性纳米纤维素2-8份
助溶剂5-10份
水8-15份
消泡剂0.2-0.4份
润湿剂0.3-0.6份
流平剂0.3-0.6份。
苯丙乳液成膜后自身耐水性较差,且受紫外线照射影响容易引起自由基运动,造成降解,是造成木质板材用水性涂料耐老化效果差的主要原因。
将纳米纤维素加入苯丙乳液后,制得的涂料与木质基材的附着力提升,但涂膜在耐水性、耐老化性以及耐高低温性能方面仍难以满足使用要求。本申请对纳米纤维素进行改性,改性后的纳米纤维素不易自聚,能在涂料中实现稳定的分散效果,并且改性的纳米纤维素与苯丙乳液产生良好的相互作用,提高涂膜密度,并且能更好地发挥清除自由基并且吸收紫外线作用,使涂膜的耐水性和耐老化性提升效果十分突出,并且还能提升涂膜的丰满度,能较好地满足人们对水性涂料的使用要求。
优选的,所述改性纳米纤维素主要由以下质量份数的原料制备而成:2,3-喹啉二甲酸10份
纳米纤维素15-20份
分散剂0.3-0.5份
水30-50份。
优选的,所述喹啉二甲酸改性纳米纤维素的制备方法如下:将2,3-喹啉二甲酸、纳米纤维素、分散剂和水混合均匀,然后滴加乙酸调节pH至5-6.5,110-120℃反应4-6h,接着水洗,烘干后得到喹啉二甲酸改性纳米纤维素。
当2,3-喹啉二甲酸和纳米纤维素按照上述比例混合,得到在水中具有较佳乳化分散性的改性纳米纤维素,能显著提升涂料的耐水性、耐老化性和丰满度。2,3-喹啉二甲酸的添加量过大,2,3-喹啉二甲酸与纳米纤维素过度结合,加入水中后出现成团难分散的现象,或者2,3-喹啉二甲酸的添加量过少,制得的改性纳米纤维素在水性涂料中的表现出较差的分散性,涂膜的耐水性、耐老化性以及丰满度均明显下降。
优选的,所述纳米纤维素为含木质素的纳米纤维素晶体(L-CNC)。
含木质素的纳米纤维素晶能与木质基材的亲和力较佳,能有效提升涂膜于木质基材之间的附着力。
优选的,所述分散剂为烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基溴化铵复合,所述烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基溴化铵投入的质量比为1:1-1.2。
将烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基溴化铵按照上述质量比复配作为分散剂,能有效提高改性纳米纤维素与其他组分在苯丙乳液中的分散稳定性,降低涂料黏度,促使涂料获得良好的施工性能。
优选的,所述苯丙乳液的固含量为40-45%,黏度小于1000cps(30℃,60r/min)。
当苯丙乳液选择上述固含量和黏度时,苯丙乳液与涂料中的改性纳米纤维素搭配后,涂膜的耐水性、耐老化性能表现优异。
优选的,所述助溶剂为乙二醇丁醚。
优选的,所述消泡剂为水性有机硅消泡剂。
优选的,所述润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷,所述流平剂为聚醚改性有机硅溶液。
一种耐老化木质板材用水性涂料的制备方法如下,将苯丙乳液和改性纳米纤维素混合,研磨均匀,接着加入剩余原料混合,继续搅拌均匀,得到耐老化木质板材用水性涂料。
综上所述,本申请具有以下有益效果:
1、本申请对纳米纤维素进行改性,改性后的纳米纤维素不易自聚,能在涂料中实现稳定的分散效果,能提高涂膜密度,使涂膜的耐水性和耐老化性提升效果十分突出,并且还能提升涂膜的丰满度,能较好地满足人们对水性涂料的使用要求。
2、含木质素的纳米纤维素晶能与木质基材的亲和力较佳,能有效提升涂膜于木质基材之间的附着力,且当2,3-喹啉二甲酸和纳米纤维素按照上述比例混合,得到在水中具有较佳乳化分散性的改性纳米纤维素,能显著提升涂料的耐水性、耐老化性和丰满度。
3、将烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基溴化铵按照上述质量比复配作为分散剂,能有效提高改性纳米纤维素与其他组分在苯丙乳液中的分散稳定性,降低涂料黏度,促使涂料获得良好的施工性能。
具体实施方式
以下实施例以及对比例采用的原料均可通过市售获得,其中消泡剂为选用赢创TEGO Airex 901W,润湿剂选用厚洹HD270,流平剂选用EA-Y08。苯丙乳液选用海纳DS-3098,实施例1
一种耐老化木质板材用水性涂料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,制备改性纳米纤维素:将10g2,3-喹啉二甲酸、15g纳米纤维素、0.4g烷基酚聚氧乙烯醚和50g水混合均匀,然后滴加乙酸调节pH至5,110℃反应6h,接着用水冲洗三次,55℃的烘箱烘烤2h,得到改性纳米纤维素。
步骤2,制备涂料:将65g苯丙乳液和4g改性纳米纤维素混合,研磨20min,接着加入5g乙二醇丁醚、0.2g消泡剂、0.3g润湿剂、0.3g流平剂和8g水混合,继续搅拌10min,搅拌均匀后,得到耐老化木质板材用水性涂料。
实施例2
一种耐老化木质板材用水性涂料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,制备改性纳米纤维素:将10g2,3-喹啉二甲酸、18g纳米纤维素、0.2g烷基酚聚氧乙烯醚、0.2g十六烷基三甲基溴化铵和60g水混合均匀,然后滴加乙酸调节pH至6,115℃反应5h,接着用水冲洗三次,55℃的烘箱烘烤2h,得到改性纳米纤维素。
步骤2,制备涂料:将70g苯丙乳液和7g改性纳米纤维素混合,研磨20min,接着加入8g乙二醇丁醚、0.3g消泡剂、0.45g润湿剂、0.45g流平剂和10g水混合,继续搅拌10min,搅拌均匀后,得到耐老化木质板材用水性涂料。
实施例3
一种耐老化木质板材用水性涂料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,制备改性纳米纤维素:将10g2,3-喹啉二甲酸、20g纳米纤维素、0.2g烷基酚聚氧乙烯醚、0.24g十六烷基三甲基溴化铵和70g水混合均匀,然后滴加乙酸调节pH至6.5,120℃反应4h,接着用水冲洗三次,55℃的烘箱烘烤2h,得到改性纳米纤维素。
步骤2,制备涂料:将85g苯丙乳液和10g改性纳米纤维素混合,研磨20min,接着加入10g乙二醇丁醚、0.4g消泡剂、0.6g润湿剂、0.6g流平剂和10g水混合,继续搅拌10min,搅拌均匀后,得到耐老化木质板材用水性涂料。
对比例1
一种耐老化木质板材用水性涂料的制备方法,包括以下步骤:
将70g苯丙乳液和7g纳米纤维素混合,研磨20min,接着加入8g乙二醇丁醚、0.3g消泡剂、0.45g润湿剂、0.45g流平剂和10g水混合,继续搅拌10min,搅拌均匀后,得到耐老化木质板材用水性涂料。
对比例2
一种耐老化木质板材用水性涂料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,制备改性纳米纤维素:将10g2,3-喹啉二甲酸、10g纳米纤维素、0.18g烷基酚聚氧乙烯醚、0.15g十六烷基三甲基溴化铵和60g水混合均匀,然后滴加乙酸调节pH至6,115℃反应5h,接着用水冲洗三次,55℃的烘箱烘烤2h,得到改性纳米纤维素。
步骤2,制备涂料:将70g苯丙乳液和7g改性纳米纤维素混合,研磨20min,接着加入8g乙二醇丁醚、0.3g消泡剂、0.45g润湿剂、0.45g流平剂和10g水混合,继续搅拌10min,搅拌均匀后,得到耐老化木质板材用水性涂料。
对比例3
一种耐老化木质板材用水性涂料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,制备改性纳米纤维素:将10g2,3-喹啉二甲酸、25g纳米纤维素、0.18g烷基酚聚氧乙烯醚、0.15g十六烷基三甲基溴化铵和60g水混合均匀,然后滴加乙酸调节pH至6,115℃反应5h,接着用水冲洗三次,55℃的烘箱烘烤2h,得到改性纳米纤维素。
步骤2,制备涂料:将70g苯丙乳液和7g改性纳米纤维素混合,研磨20min,接着加入8g乙二醇丁醚、0.3g消泡剂、0.45g润湿剂、0.45g流平剂和10g水混合,继续搅拌10min,搅拌均匀后,得到耐老化木质板材用水性涂料。
实验1
附着力测试
根据GB/T 5210-2006《色漆和清漆拉开法附着力试验》,将涂料涂覆在木板基材上,在30℃下养护7d,测试涂膜性能。
实验2
耐水性测试
将涂料涂覆在木板基材上,在30℃下养护7d,在40℃的去离子水中(单位电导率2μs/cm以下)浸泡240小时后进行水洗,放置2小时后检查涂膜状态。
实验3
耐老化测试
将涂料涂覆在木板基材上,在30℃下养护7d,根据GB/T14522-2008《机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候老化试验方法荧光紫外灯》对涂膜进行耐人工老化测试。
实验1-3的测试结果见表1。
表1
表1中耐老化木质板材用水性涂料的测试结果表面,本申请制备的耐老化木质板材用水性涂料与木材具有良好的附着力,且该水性涂料耐水性和耐老化性较佳,克服了苯丙乳液成膜后耐水性以及耐老化性较差的缺陷。
相较于对比例1制备涂料时直接添加纳米纤维素,实施例2采用经2,3-喹啉二甲酸改性处理的纳米纤维素,涂料与木材的附着力提升,且耐水性和耐老化性能也提升,表明2,3-喹啉二甲酸改性处理的纳米纤维素能与苯丙乳液产生较佳的相互作用,从而提高涂膜致密程度,对提升涂膜的耐水性以及耐老化效果的作用较为明显。
在实施例2的基础上,对比例2、对比例3中的改变了喹啉二甲酸的添加量,对比例2制备的涂膜在附着力、耐水性以及耐老化性方面均下降,证明对比例2和对比例3制备的涂膜致密程度较低,当喹啉二甲酸和纳米纤维素调整至特定比例反应,制得的喹啉二甲酸改性纳米纤维素对改善涂膜致密程度效果较佳,因此对改善涂膜的附着力、耐水性以及耐老化性效果则十分优异。
本具体实施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实施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)
1.一种耐老化木质板材用水性涂料,其特征在于:包括以下质量份数的组分:
苯丙乳液65-85份
改性纳米纤维素2-8份
助溶剂5-10份
水8-15份
消泡剂0.2-0.4份
润湿剂0.3-0.6份
流平剂0.3-0.6份。
2.根据权利要求1所述的一种耐老化木质板材用水性涂料,其特征在于:所述改性纳米纤维素主要由以下质量份数的原料制备而成:
2,3-喹啉二甲酸10份
纳米纤维素15-20份
分散剂0.3-0.5份
水50-70份。
3.根据权利要求2所述的一种耐老化木质板材用水性涂料,其特征在于:所述喹啉二甲酸改性纳米纤维素的制备方法如下:将2,3-喹啉二甲酸、纳米纤维素、分散剂和水混合均匀,然后滴加乙酸调节pH至5-6.5,110-120℃反应4-6h,接着水洗,烘干后得到喹啉二甲酸改性纳米纤维素。
4.根据权利要求2所述的一种耐老化木质板材用水性涂料,其特征在于:所述纳米纤维素为含木质素的纳米纤维素晶体(L-CNC)。
5.根据权利要求2所述的一种耐老化木质板材用水性涂料,其特征在于:所述分散剂为烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基溴化铵复合,所述烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基溴化铵投入的质量比为1:1-1.2。
6.根据权利要求1所述的一种耐老化木质板材用水性涂料,其特征在于:所述苯丙乳液的固含量为40-45%,黏度小于1000cps(30℃,60r/min)。
7.根据权利要求1所述的一种耐老化木质板材用水性涂料,其特征在于:所述助溶剂为乙二醇丁醚。
8.根据权利要求1所述的一种耐老化木质板材用水性涂料,其特征在于:所述消泡剂为水性有机硅消泡剂。
9.根据权利要求1所述的一种耐老化木质板材用水性涂料,其特征在于:所述润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷,所述流平剂为聚醚改性有机硅溶液。
10.一种如权利要求1-9任一所述的耐老化木质板材用水性涂料的制备方法,其特征在于:将苯丙乳液和改性纳米纤维素混合,研磨均匀,接着加入剩余原料混合,继续搅拌均匀,得到耐老化木质板材用水性涂料。
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