CN105482587B - 一种环境友好型水性纳米结构木器漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环境友好型水性纳米结构木器漆,以重量份计,包括以下组分:自交联丙烯酸纳米乳液20‑30份,水性聚氨酯树脂乳液20‑35份,银离子溶液3‑7份,纳米TiO2浆料2‑5份,成膜助剂1‑3份,乳化剂2‑4份,分散剂1‑2份,交联剂0.5‑1份,消泡剂1‑1.5份,其他助剂1‑3份,去离子水20‑30份。本发明还公开了该木器漆的制备方法。该木器漆无刺激性气味,无毒无害、无环境污染,不燃,使用方便,且稳定性好,硬度大,耐玷污性能好,固含量高,且制备简单,成本低。
Description
技术领域:
本发明涉及家装涂料技术领域,具体的涉及一种环境友好型水性纳米结构木器漆。
背景技术:
木器漆在日常生活中随处可见,它不仅有装饰美化效果,而且对木材起着很好的保护作用。但是目前使用的木器漆大多为溶剂型,从早期的酚醛漆、醇酸漆、硝基漆发展到目前大量使用的聚氨酯漆,这些木器漆都含有大量有毒的有机挥发性化合物,严重危害生产和施工人员的身体健康,且污染大气环境。近年来,随着环保意识的增强和能源的紧张,水性木器漆越来越受人们的关注和青睐。
水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂与溶剂型产品相比,具有安全、不燃、无毒、不污染环境等优点,丙烯酸树脂具有快干、良好的透明性、保光保色性等优点,而且附着力、光泽、硬度和耐候性能也较好,其缺点是最低成膜温度高,成膜性及柔韧性较差。耐水耐溶剂性差、热粘冷脆。聚氨酯分子结构中具有硬链段和软链段组成的链段结构,决定了其既坚硬又柔韧的独特性能,其两相结构使水性聚氨酯具有优异的低温成膜性、流平性及柔韧性,抗热回粘性好,由于氢键的存在,使其具有耐磨、高硬度,但在稳定性、自增稠性、固含量、保光性等方面存在不足。因此,水性丙烯酸酯树脂和水性聚氨酯树脂存在一定的互补性,利用二者有机结合来提高材料的综合性能,已成为研制新一代水性木器漆的重要途径。由于纳米材料的优异性能,可以大大提高涂料的综合性能。
中国专利(03113622.2)公开了一种水分散环境友好型纳米结构木器漆,该漆以乳胶粒径小于100nm的水分散环境友好型(甲基)丙烯酸聚氨酯,水分散环境友好型干性油改性(甲基)丙烯酸聚氨酯纳米聚合物乳液为基料,与颜料、填料、催干剂、及其他助剂相配合,经研磨、分散等工序加工而成。该纳米结构水性木器漆无毒,对环境无污染,对施工人员身体健康无害,使用安全方便,涂膜干燥快、机械强度高,装饰性好,防护性能优异。但是该涂料涂膜固含量低,稳定性差。
发明内容:
本发明的目的是提供一种环境友好型水性纳米结构木器漆,其无刺激性气味,无毒无害、无环境污染,不燃,使用方便,且稳定性好,硬度大,耐玷污性能好,固含量高。
本发明的另一个目的是提供该木器漆的制备方法。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种环境友好型水性纳米结构木器漆,以重量份计,包括以下组分:
自交联丙烯酸纳米乳液20-30份,
水性聚氨酯树脂乳液20-35份,
银离子溶液3-7份,
纳米TiO2浆料2-5份,
成膜助剂1-3份,
乳化剂2-4份,
分散剂1-2份,
交联剂0.5-1份,
消泡剂1-1.5份,
其他助剂1-3份,
去离子水20-30份。
作为上述技术方案的优选,一种环境友好型水性纳米结构木器漆,以重量份计,包括以下组分:
自交联丙烯酸纳米乳液30份,
水性聚氨酯树脂乳液22份,
银离子溶液3.5份,
纳米TiO2浆料4份,
成膜助剂2份,
乳化剂3份,
分散剂2份,
交联剂0.7份,
消泡剂1份,
其他助剂1.5份,
去离子水25份。
作为上述技术方案的优选,所述自交联丙烯酸纳米乳液的Tg为40-50℃。
作为上述技术方案的优选,所述水性聚氨酯树脂乳液是由桐油改性聚氨酯树脂乳化得到。
作为上述技术方案的优选,所述银离子为季铵氯化银、季铵硫酸银、季铵硝酸银溶液中的一种。
作为上述技术方案的优选,所述纳米TiO2浆料的制备方法为:将纳米TiO2和去离子水混合搅拌均匀,加入表面活性剂,超声20-50min即得。
作为上述技术方案的优选,所述表面分散剂为烷基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选,所述纳米TiO2、去离子水、表面活性剂的质量比为5-10:15:1。
一种环境友好型水性纳米结构木器漆的制备方法,包括以下步骤:
(1)将自交联丙烯酸纳米乳液、水性聚氨酯树脂乳液和去离子水混合搅拌均匀,加入交联剂、分散剂和纳米TiO2浆料,升温至70-80℃,反应2-3h,冷却至室温,得到混合液;
(2)向步骤(1)得到的混合液中,加入银离子溶液、乳化剂、成膜助剂、消泡剂、其他助剂,混合搅拌均匀后研磨机研磨,得到环境友好型水性纳米结构木器漆。
作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,所述反应的温度为80℃,所述反应的时间为2.5h。
本发明具有以下有益效果:
本发明在丙烯酸纳米乳液和桐油改性聚氨酯树脂乳液中添加纳米TiO2浆料,并在交联剂和分散剂的作用下,于一定的温度发生交联,使得纳米浆料在乳液中的分散稳定,从而制得的木器漆性能优异;
本发明在木器漆中添加银离子溶液,其与乳液相容性好,制备得到得到的木器漆具有一定的抗菌性能;
本发明制备的木器漆无刺激性气味,无毒无害、无环境污染,不燃,使用方便,且稳定性好,硬度大,耐玷污性能好,固含量高。
具体实施方式:
为了更好的理解本发明,下面通过实施例对本发明进一步说明,实施例只用于解释本发明,不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种环境友好型水性纳米结构木器漆,以重量份计,包括以下组分:
自交联丙烯酸纳米乳液20份,
水性聚氨酯树脂乳液20份,
银离子溶液3份,纳米TiO2浆料2份,
成膜助剂1份,乳化剂2份,
分散剂1份,交联剂0.5份,
消泡剂1份,其他助剂1份,
去离子水20份。
其制备方法包括以下步骤:
(1)将自交联丙烯酸纳米乳液、水性聚氨酯树脂乳液和去离子水混合搅拌均匀,加入交联剂、分散剂和纳米TiO2浆料,升温至70-80℃,反应2h,冷却至室温,得到混合液;
(2)向步骤(1)得到的混合液中,加入银离子溶液、乳化剂、成膜助剂、消泡剂、其他助剂,混合搅拌均匀后研磨机研磨,得到环境友好型水性纳米结构木器漆。
实施例2
一种环境友好型水性纳米结构木器漆,以重量份计,包括以下组分:
自交联丙烯酸纳米乳液30份,
水性聚氨酯树脂乳液35份,
银离子溶液7份,纳米TiO2浆料5份,
成膜助剂3份,乳化剂4份,
分散剂2份,交联剂1份,
消泡剂1.5份,其他助剂3份,
去离子水30份。
其制备方法包括以下步骤:
(1)将自交联丙烯酸纳米乳液、水性聚氨酯树脂乳液和去离子水混合搅拌均匀,加入交联剂、分散剂和纳米TiO2浆料,升温至70-80℃,反应3h,冷却至室温,得到混合液;
(2)向步骤(1)得到的混合液中,加入银离子溶液、乳化剂、成膜助剂、消泡剂、其他助剂,混合搅拌均匀后研磨机研磨,得到环境友好型水性纳米结构木器漆。
实施例3
一种环境友好型水性纳米结构木器漆,以重量份计,包括以下组分:
自交联丙烯酸纳米乳液30份,
水性聚氨酯树脂乳液22份,
银离子溶液3.5份,纳米TiO2浆料4份,
成膜助剂2份,乳化剂3份,
分散剂2份,交联剂0.7份,
消泡剂1份,其他助剂1.5份,
去离子水25份。
其制备方法包括以下步骤:
(1)将自交联丙烯酸纳米乳液、水性聚氨酯树脂乳液和去离子水混合搅拌均匀,加入交联剂、分散剂和纳米TiO2浆料,升温至70-80℃,反应2.2h,冷却至室温,得到混合液;
(2)向步骤(1)得到的混合液中,加入银离子溶液、乳化剂、成膜助剂、消泡剂、其他助剂,混合搅拌均匀后研磨机研磨,得到环境友好型水性纳米结构木器漆。
实施例4
一种环境友好型水性纳米结构木器漆,以重量份计,包括以下组分:
自交联丙烯酸纳米乳液24份,
水性聚氨酯树脂乳液24份,
银离子溶液4份,纳米TiO2浆料3份,
成膜助剂1.5份,乳化剂2.5份,
分散剂1.2份,交联剂0.6份,
消泡剂1.1份,其他助剂1.5份,
去离子水22份。
其制备方法包括以下步骤:
(1)将自交联丙烯酸纳米乳液、水性聚氨酯树脂乳液和去离子水混合搅拌均匀,加入交联剂、分散剂和纳米TiO2浆料,升温至70-80℃,反应2.4h,冷却至室温,得到混合液;
(2)向步骤(1)得到的混合液中,加入银离子溶液、乳化剂、成膜助剂、消泡剂、其他助剂,混合搅拌均匀后研磨机研磨,得到环境友好型水性纳米结构木器漆。
实施例5
一种环境友好型水性纳米结构木器漆,以重量份计,包括以下组分:
自交联丙烯酸纳米乳液26份,
水性聚氨酯树脂乳液28份,
银离子溶液5份,纳米TiO2浆料3.5份,
成膜助剂2份,乳化剂3份,
分散剂1.4份,交联剂0.7份,
消泡剂1.2份,其他助剂2份,
去离子水24份。
其制备方法包括以下步骤:
(1)将自交联丙烯酸纳米乳液、水性聚氨酯树脂乳液和去离子水混合搅拌均匀,加入交联剂、分散剂和纳米TiO2浆料,升温至70-80℃,反应2.6h,冷却至室温,得到混合液;
(2)向步骤(1)得到的混合液中,加入银离子溶液、乳化剂、成膜助剂、消泡剂、其他助剂,混合搅拌均匀后研磨机研磨,得到环境友好型水性纳米结构木器漆。
实施例6
一种环境友好型水性纳米结构木器漆,以重量份计,包括以下组分:
自交联丙烯酸纳米乳液28份,
水性聚氨酯树脂乳液32份,
银离子溶液6份,纳米TiO2浆料4.5份,
成膜助剂2.5份,乳化剂3.5份,
分散剂1.6份,交联剂0.8份,
消泡剂1.4份,其他助剂2.5份,
去离子水28份。
其制备方法包括以下步骤:
(1)将自交联丙烯酸纳米乳液、水性聚氨酯树脂乳液和去离子水混合搅拌均匀,加入交联剂、分散剂和纳米TiO2浆料,升温至70-80℃,反应2.8h,冷却至室温,得到混合液;
(2)向步骤(1)得到的混合液中,加入银离子溶液、乳化剂、成膜助剂、消泡剂、其他助剂,混合搅拌均匀后研磨机研磨,得到环境友好型水性纳米结构木器漆。
下面对本发明制备的木器漆进行性能测试。
按GB3186规定对水性木器漆取样,再按国家标准《漆膜一般制备方法(GB-T1727-1992)》操作方法,制备漆膜试件。使用漆膜涂布器(80μm)按漆膜厚度规定要求进行涂布,按45%固含计算,理论干膜厚度为36μm。将制备的漆膜置于恒温恒湿避光的条件下干燥一周,放置于阴凉、干燥贮存。
(1)抗菌试验
对于纳米水性木器漆漆膜抗菌性依据日本标准《抗菌加工制品-抗菌活性实验方法抗菌效果(JISZ2801:2000)》来检测,此标准是对抗菌交工制品表面的抗菌效果进行评价的。分别用革兰氏阴、阳两种菌:金黄色葡萄球菌和大肠杆菌进行检测,比较全面的表现了物体表面的抗菌性能。抗菌试验结果见表1:
表1
从表1来看,本发明制得的木器漆具有明显的表面抑菌作用。
(2)涂膜附着力
用划格法测试涂膜的附着力,按GB/T9286的规定,具体是将试板涂膜平方在水平的平台上,划格工具刀在涂膜表面分别以横向和竖向划出一组细小均匀的正方形网格,观察涂膜损坏程度,结果以0-5级表示,0级表示附着力最好。测试结果如表2所示:
表2
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
附着力 | 0级 | 0级 | 0级 | 0级 | 0级 | 0级 |
从表1看,本发明制得的木器漆附着力性能好。
Claims (6)
1.一种环境友好型水性纳米结构木器漆,其特征在于,以重量份计,包括以下组分:
自交联丙烯酸纳米乳液 20-30份,
水性聚氨酯树脂乳液 20-35份,
银离子溶液 3-7份,
纳米TiO2浆料 2-5份,
成膜助剂 1-3份,
乳化剂 2-4份,
分散剂 1-2份,
交联剂 0.5-1份,
消泡剂 1-1.5份,
其他助剂 1-3份,
去离子水 20-30份;
其中,所述纳米TiO2浆料的制备方法为:将纳米TiO2和去离子水混合搅拌均匀,加入表面活性剂,超声20-50min即得;纳米TiO2、去离子水、表面活性剂的质量比为5-10:15:1;所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇中的一种或多种混合;
该木器漆的制备方法包括以下步骤:
(1)将自交联丙烯酸纳米乳液、水性聚氨酯树脂乳液和去离子水混合搅拌均匀,加入交联剂、分散剂和纳米TiO2浆料,升温至70-80℃,反应2-3h,冷却至室温,得到混合液;
(2)向步骤(1)得到的混合液中,加入银离子溶液、乳化剂、成膜助剂、消泡剂、其他助剂,混合搅拌均匀后研磨机研磨,得到环境友好型水性纳米结构木器漆。
2.如权利要求1所述的一种环境友好型水性纳米结构木器漆,其特征在于,以重量份计,包括以下组分:
自交联丙烯酸纳米乳液 30份,
水性聚氨酯树脂乳液 22份,
银离子溶液 3.5份,
纳米TiO2浆料 4份,
成膜助剂 2份,
乳化剂 3份,
分散剂 2份,
交联剂 0.7份,
消泡剂 1份,
其他助剂 1.5份,
去离子水 25份。
3.如权利要求1所述的一种环境友好型水性纳米结构木器漆,其特征在于,所述自交联丙烯酸纳米乳液的Tg为40-50℃。
4.如权利要求1所述的一种环境友好型水性纳米结构木器漆,其特征在于,所述水性聚氨酯树脂乳液是由桐油改性聚氨酯树脂乳化得到。
5.如权利要求1所述的一种环境友好型水性纳米结构木器漆,其特征在于,所述银离子为季铵氯化银、季铵硫酸银、季铵硝酸银溶液中的一种。
6.如权利要求1所述的一种环境友好型水性纳米结构木器漆,其特征在于,步骤(1)中,所述反应的温度为80℃,所述反应的时间为2.5h。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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