CN117384523A - 一种用于辊式涂装的水性木器涂料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于木器涂料及制备技术领域，具体涉及一种用于辊式涂装的水性木器涂料及制备方法，包括如下步骤：木材锯末液化，得到木材液化液；将水、二恶烷按照一定比例混合，得到二恶烷溶液；将木材液化液和二恶烷溶液混合，反应，获得第一溶液；在第一溶液中加入纤维素，搅拌均匀，获得第二溶液；取聚丙烯酸酯木器漆乳液，以一定的转速搅拌一定时间，将第二溶液按照一定比例逐渐添加到聚丙烯酸酯木器漆乳液中，搅拌均匀，获得用于辊式涂装的水性木器涂料。本发明应用纤维素和自制的添加剂作为涂层的改性剂，提高板材表面机械性能，既要增加漆料粘度使其与基材形成均匀涂膜，又要解决粘度过大带来的涂膜拉丝、断带、不平滑等问题。
Description
技术领域
本发明属于木器涂料及制备技术领域，具体涉及一种用于辊式涂装的水性木器涂料及制备方法。
背景技术
工业木器的涂装方法有多种形式，包括喷涂、刷涂、浸涂和辊涂等，各种方法对木材都有很好的保护作用，延长其使用寿命，使木材应用广泛。对于板式木质纤维基材表面的涂装方法，辊式涂装具有显著降低耗漆量、涂装过程中不产生漆雾、环保性更好，施工效率更高等优点。在水性木器涂料的合成过程中，丙烯酸酯乳液具有固含量高，干燥速度适中，耐候性好以及成本低等优点得到市场认可。同时，在设计水性木器涂料配方时，需要通过涂装工艺把这些性能表现到涂膜中，原材料选择和配方极其重要。由于涂装施工特殊性，因此对丙烯酸酯乳液本身提出了更高要求，尤其是工业化连续辊涂作业，需要解决涂料与基材之间粘接效果差、漆膜附着均匀性、涂布辊漆料堆积、流挂等问题。因此，既要增加漆料粘度使其与基材形成均匀涂膜，又要解决粘度过大带来的涂膜拉丝、断带、不平滑等病态现象。
为了提高树脂作为木器漆的性能，专利CN200910010717.3公布了聚丙烯酸酯木器漆乳液合成方法。该聚丙烯酸酯木器漆乳液是在丙烯酸及丙烯酸酯类等单体的乳液聚合过程中以简单的方式引入硅单元而制成，制作成本相对较低；且该乳液在成膜时，低表面能的含硅树脂可向漆膜表面迁移，使漆膜表面的原子致密排列，形成自分层结构。相关研究对于水性丙烯酸木器漆性能的提高有一定的帮助，但是效果不明显，特别是工业化连续辊涂方式并未解决丙烯酸树脂成膜与基材之间粘接效果差、漆膜附着不均匀、涂布辊漆料堆积、流挂等问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于辊式涂装的水性木器涂料及制备方法，目的是获得新的水性丙烯酸涂料，作为丙烯酸树脂产品的替代品，用于辊式涂装木器涂料。应用纤维素和自制的添加剂作为涂层的改性剂，提高板材表面机械性能，既要增加漆料粘度使其与基材形成均匀涂膜，又要解决粘度过大带来的涂膜拉丝、断带、不平滑等问题。
本发明是这样实现的，提供一种用于辊式涂装的水性木器涂料的制备方法，包括如下步骤：
1）木材锯末液化，得到木材液化液；
2）将水、二恶烷按照一定比例混合，得到二恶烷溶液；
3）将木材液化液和二恶烷溶液在常温下混合，获得第一溶液；
4）在第一溶液中加入纳米纤维素，搅拌均匀，获得第二溶液；
5）取聚丙烯酸酯木器漆乳液，以一定的转速搅拌一定时间，将第二溶液按照一定比例逐渐添加到聚丙烯酸酯木器漆乳液中，搅拌均匀，获得用于辊式涂装的水性木器涂料。
优选的，步骤1）中，木材锯末液化包括如下步骤：
101）按照重量比为1:1将甘油和木材锯末混合，得到锯末混合物；
102）将100份丙二醇溶剂和1份对甲苯磺酸置于配备有机械搅拌器的反应器中；
103）在连续搅拌的情况下，逐渐加入50份锯末混合物，进行液化反应，反应温度为105±10℃，持续3小时；
104）反应结束后冷却反应产物，过滤排出残留物，得到木材液化液。
进一步优选，步骤2）中，水、二恶烷的体积比为10:1。
进一步优选，步骤3）中，木材液化液和二恶烷溶液的体积比是2:1。
进一步优选，步骤4）中，在第一溶液中添加质量百分比为第一溶液10%的纳米纤维素。
进一步优选，步骤5）中，聚丙烯酸酯木器漆乳液的搅拌转速为8000–10000转/分钟，搅拌10分钟。
进一步优选，步骤5）中，第二溶液的添加质量比为聚丙烯酸酯木器漆乳液的5-8%。
进一步优选，步骤5）中，聚丙烯酸酯木器漆乳液为专利号CN200910010717.3的专利文件中公开的聚丙烯酸酯木器漆乳液。
本发明还提供一种用于辊式涂装的水性木器涂料，是基于上述的用于辊式涂装的水性木器涂料的制备方法制备的。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明用纤维素和自制的添加溶液对水性丙烯酸乳液进行了改性，得到了新的涂料组合物，适合于辊式涂装。新的涂料均匀分散，有助于提高涂层的机械性能，涂层比未改性的涂层更不容易破裂，耐磨性提高三倍左右。通过纤维素和自制的添加溶液之间的协同作用控制涂层的粘度，以及耐磨性等。
2、制备出一种适用于大面幅板材工业化连续作业的辊式涂装的水性木器涂料，解决了涂料快速干燥，板面均匀性好，即增加漆料粘度使其与基材形成均匀涂膜，又解决粘度过大带来的涂膜拉丝、断带、不平滑等问题。同时，施工全程VOC超低排放，涂漆量可在18-30g/㎡随意控制，施工成本大幅下降，实现了节能降耗、低碳环保的施工方案。
具体实施方式
下面结合具体的实施方案，对本发明进行进一步的解释说明，但并不用于限制本发明的保护范围。
本发明是基于专利号CN200910010717.3的发明专利中的聚丙烯酸酯木器漆乳液为基础，进行的改进。
实施例1、
本实施例提供一种用于辊式涂装的水性木器涂料的制备方法，包括如下步骤：
1）木材锯末液化，得到木材液化液，具体包括：
101）将甘油和木材锯末各25g混合，得到50g锯末混合物；
102）将300ml丙二醇溶剂和3ml对甲苯磺酸置于配备有机械搅拌器的反应器中；
103）在连续搅拌的情况下，逐渐加入锯末混合物，进行液化反应，反应温度为105±10℃，持续3小时；
104）反应结束后冷却反应产物，过滤排出残留物，得到木材液化液。
2）将水2.5ml、二恶烷0.25ml混合，得到二恶烷溶液；
3）将木材液化液5ml和二恶烷溶液2.5ml在常温下混合，获得第一溶液；
4）在第一溶液中加入0.75g纳米纤维素，搅拌均匀，获得第二溶液；
5）取聚丙烯酸酯木器漆乳液165ml，以8000–10000转/分钟的转速搅拌10 min，将第二溶液按照质量比为聚丙烯酸酯木器漆乳液的5%的比例逐渐添加到聚丙烯酸酯木器漆乳液中，搅拌均匀，获得用于辊式涂装的水性木器涂料。
实施例2、
本实施例提供一种用于辊式涂装的水性木器涂料的制备方法，包括如下步骤：
1）木材锯末液化，得到木材液化液，具体包括：
101）将甘油和木材锯末各25 g混合，得到50 g锯末混合物；
102）将300ml丙二醇溶剂和3ml对甲苯磺酸置于配备有机械搅拌器的反应器中；
103）在连续搅拌的情况下，逐渐加入锯末混合物，进行液化反应，反应温度为105±10℃，持续3小时；
104）反应结束后冷却反应产物，过滤排出残留物，得到木材液化液。
2）将3ml水、0.3ml二恶烷混合，得到二恶烷溶液；
3）将木材液化液6ml和二恶烷溶液3ml在常温下混合，获得第一溶液；
4）在第一溶液中加入质量百分比为第一溶液10%的纳米纤维素0.9g，搅拌均匀，获得第二溶液；
5）取聚丙烯酸酯木器漆乳液198ml，以8000–10000转/分钟的转速搅拌10 min，将第二溶液按照质量比为聚丙烯酸酯木器漆乳液的6%的比例逐渐添加到聚丙烯酸酯木器漆乳液中，搅拌均匀，获得用于辊式涂装的水性木器涂料。
实施例3、
本实施例提供一种用于辊式涂装的水性木器涂料的制备方法，包括如下步骤：
1）木材锯末液化，得到木材液化液，具体包括：
101）将甘油和木材锯末各25g混合，得到50g锯末混合物；
102）将300ml丙二醇溶剂和3ml对甲苯磺酸置于配备有机械搅拌器的反应器中；
103）在连续搅拌的情况下，逐渐加入锯末混合物，进行液化反应，反应温度为105±10℃，持续3小时；
104）反应结束后冷却反应产物，过滤排出残留物，得到木材液化液。
2）将水3.5ml、二恶烷0.35ml混合，得到二恶烷溶液；
3）将木材液化液7ml和二恶烷溶液3.5ml在常温下混合，获得第一溶液；
4）在第一溶液中加入质量百分比为第一溶液10%的纳米纤维素1.05g，搅拌均匀，获得第二溶液；
5）取聚丙烯酸酯木器漆乳液231ml，以8000–10000转/分钟的转速搅拌10 min，将第二溶液按照质量比为聚丙烯酸酯木器漆乳液的7%的比例逐渐添加到聚丙烯酸酯木器漆乳液中，搅拌均匀，获得用于辊式涂装的水性木器涂料。
实施例4、
本实施例提供一种用于辊式涂装的水性木器涂料的制备方法，包括如下步骤：
1）木材锯末液化，得到木材液化液，具体包括：
101）将甘油和木材锯末各25g混合，得到50g锯末混合物；
102）将300ml丙二醇溶剂和3ml对甲苯磺酸置于配备有机械搅拌器的反应器中；
103）在连续搅拌的情况下，逐渐加入锯末混合物，进行液化反应，反应温度为105±10℃，持续3小时；
104）反应结束后冷却反应产物，过滤排出残留物，得到木材液化液。
2）将水4ml、二恶烷0.4ml按照体积比10:1混合，得到二恶烷溶液；
3）将木材液化液8ml和二恶烷溶液4ml按照体积比为2:1在常温下混合，获得第一溶液；
4）在第一溶液中加入质量百分比为第一溶液10%的纳米纤维素1.2g，搅拌均匀，获得第二溶液；
5）取聚丙烯酸酯木器漆乳液264ml，以8000–10000转/分钟的转速搅拌10 min，将第二溶液按照质量比为聚丙烯酸酯木器漆乳液的8%的比例逐渐添加到聚丙烯酸酯木器漆乳液中，搅拌均匀，获得用于辊式涂装的水性木器涂料。
将改进前的涂料性能与实施例1-4制备的涂料性能进行检测比较，结果如下：
对比可知，改性后的涂料，粘度有所提高；光泽与改性前的涂料一致；硬度高，具有更高的抗冲击性，比未改性的涂层更不容易破裂；耐磨性至少提高三倍左右；不粘连，涂漆量可在18-30g/㎡随意控制，涂膜均匀。
水性涂料的主要缺点之一是耐磨性差，因此本申请在聚丙烯酸酯木器漆乳液的基础上，进一步改进水性涂料的应用和性能。通常通过使用各种增强剂来实现，例如无机纳米填料，例如SiO2和Al2O3等，但是这些材料在有机聚合物基体中的分散性有限，本申请选用纳米纤维素和木材液化液作为聚合物替代材料，大大增强了新的水性涂料的耐磨性。
Claims (9)
1.一种用于辊式涂装的水性木器涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）木材锯末液化，得到木材液化液；
2）将水、二恶烷按照一定比例混合，得到二恶烷溶液；
3）将木材液化液和二恶烷溶液在常温下混合，获得第一溶液；
4）在第一溶液中加入纳米纤维素，搅拌均匀，获得第二溶液；
5）取聚丙烯酸酯木器漆乳液，以一定的转速搅拌一定时间，将第二溶液按照一定比例逐渐添加到聚丙烯酸酯木器漆乳液中，搅拌均匀，获得用于辊式涂装的水性木器涂料。
2.根据权利要求1所述的用于辊式涂装的水性木器涂料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，木材锯末液化包括如下步骤：
101）按照重量比为1:1将甘油和木材锯末混合，得到锯末混合物；
102）将100份丙二醇溶剂和1份对甲苯磺酸置于配备有机械搅拌器的反应器中；
103）在连续搅拌的情况下，逐渐加入50份锯末混合物，进行液化反应，反应温度为105±10℃，持续3小时；
104）反应结束后冷却反应产物，过滤排出残留物，得到木材液化液。
3.根据权利要求1所述的用于辊式涂装的水性木器涂料的制备方法，其特征在于，步骤2）中，水、二恶烷的体积比为10:1。
4.根据权利要求1所述的用于辊式涂装的水性木器涂料的制备方法，其特征在于，步骤3）中，木材液化液和二恶烷溶液的体积比是2:1。
5.根据权利要求1所述的用于辊式涂装的水性木器涂料的制备方法，其特征在于，步骤4）中，在第一溶液中添加质量百分比为第一溶液10%的纳米纤维素。
6.根据权利要求1所述的用于辊式涂装的水性木器涂料的制备方法，其特征在于，步骤5）中，聚丙烯酸酯木器漆乳液的搅拌转速为8000–10000转/分钟，搅拌10分钟。
7.根据权利要求1所述的用于辊式涂装的水性木器涂料的制备方法，其特征在于，步骤5）中，第二溶液的添加质量比为聚丙烯酸酯木器漆乳液的5-8%。
8.根据权利要求1所述的用于辊式涂装的水性木器涂料的制备方法，其特征在于，步骤5）中，聚丙烯酸酯木器漆乳液为专利号CN200910010717.3的专利文件中公开的聚丙烯酸酯木器漆乳液。
9.一种用于辊式涂装的水性木器涂料，其特征在于，是基于权利要求1-8任一所述的用于辊式涂装的水性木器涂料的制备方法制备的。
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