CN107033748A - 一种多功能木器用水漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水性涂料技术领域，具体公开了一种多功能木器用水漆及其制备方法，通过多种水性树脂乳液与各功能助剂、颜填料的复配，制得水漆VOC含量超低，具有防火、耐水、防虫、抑菌、自清洁功能。

Description

一种多功能木器用水漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性涂料技术领域，尤其是涉及一种木器漆。

背景技术

木器漆用于木制品的涂装，对木制品起到防护和美观的作用。传统木器漆为油性漆，其所含有机溶剂量大，导致其挥发性有机化合物（volatile organic compounds，简称VOC）含量高，释放甲醛、氨、乙二醇、酯类等，对人体造成损害，污染环境。

随着人们环保意识的增强，水性木器漆以其无毒环保、无气味、可挥发物少、不燃不爆的高安全性、不黄变、涂刷面积大等优点，越来越受到市场的欢迎。

但是即便是水性涂料，仍然含有一定量的VOC，并且水性涂料防护性能较溶剂型涂料弱，防虫、耐湿性能较差，例如在阴暗、潮湿的环境下，由于清洁不到位，容易受腐蚀，滋生病菌和蟑螂等害虫，成为害虫聚集的场所。同时，木器具备燃烧的特点，在明火出现的情况下容易引发火灾，因此有必要开发出一种VOC含量超低，且具有防火、耐水、防虫、抑菌、自清洁木器用水漆。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多功能木器用水漆，VOC含量超低，具有防火、耐水、防虫、抑菌、自清洁功能。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种多功能木器用水漆，是由以下重量份数的原料组分混合制成：

35～50份的水性丙烯酸改性环氧乳液、5～20份的脂肪酸改性聚氨酯乳液、5～10份的聚偏二氯乙烯（PVDC）乳液、0份～10份钛白粉、1份～10份高岭土、10份～30份阻燃剂、0.1份～1份氧化石墨烯、1份～10份的有机硅酮粉、0.1份～0.2份的pH调节剂、0.1份～0.2份的消泡剂、2份～5份的成膜助剂、1份～10份高效荷叶疏水剂、0.1份～1份纳米银溶液、0.1份～5份的防水防油剂、0.3份～0.5份的润湿分散剂、0.3份～0.5份的基材润湿剂、5份～20份的去离子水、0.05份～1份的防虫剂、0.1份～5份的防霉杀菌剂、0.5～1.0份的增稠剂。

作为优选，所述水性丙烯酸改性环氧乳液为安徽传奇新材料的CQ-3240，所述脂肪酸改性聚氨酯乳液为同德的WPA5035，所述聚偏二氯乙烯乳液为同德的WPA5060。

进一步地，所述钛白粉为金红石型钛白粉，其中的0.1～5重量份为纳米级，其余为普通级。

进一步地，所述防霉杀菌剂为异噻唑啉酮衍生物。

进一步地，所述防虫剂包括A和B，其中，A为樟脑香油和荆芥油中的一种或两种，B为拟除虫菊酯类、联苯菊酯类、新烟碱类杀虫剂中的一种或几种，所述防虫剂中A和B的重量比为1:2～10。

进一步地，所述成膜助剂包括丙二醇苯醚类成膜助剂和醇酯十二成膜助剂，重量比为1:1～2。

进一步地，所述有机硅酮粉为聚甲基硅倍半氧烷。

进一步地，所述防水防油剂为氟碳化合物共聚物。

进一步地，所述氧化石墨烯为纳米级片层。

本发明还提供一种如前所述多功能木器用水漆的制备方法，包括以下步骤：

步骤a，按照所述原料组分配比，首先将氧化石墨烯溶解在去离子水中，高速分散，然后添加纳米银溶液并进行超声波分散，之后在搅拌状态下向其中依次加入一半的pH值调节剂、润湿分散剂、一半的消泡剂、钛白粉、有机硅酮粉进行混合，搅拌均匀；

步骤b，将步骤a所得混合料液通过研磨机进行研磨处理，使细度小于25微米，待用；

步骤c，将水性丙烯酸改性环氧乳液加入到备料锅中，搅拌状态下向其中加入脂肪酸改性聚氨酯乳液和聚偏二氯乙烯乳液，搅拌均匀，然后将成膜助剂、一半的PH值调节剂、一半的消泡剂、基材润湿剂、高效荷叶疏水剂、防水防油剂、基材润湿剂、防虫剂、防霉杀菌剂依次加入备料锅中，搅拌均匀，再加入步骤b所得混合料液，最后加入增稠剂，调节漆液粘度，即得所述多功能木器用水漆。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明多功能木器用水漆选用水性丙烯酸改性环氧酯、脂肪酸改性聚氨酯、PVDC等成膜物，搭配高沸点环保的成膜助剂，能够得到高硬度、高光泽、高装饰性、高疏水性的水性漆涂层，其VOC≤20g/L，气味非常低，不会人体造成损害，避免污染环境。

本发明多功能木器用水漆组分中采用了纳米银溶液、防虫剂和防霉杀菌剂的复配，既能够在涂层中形成防虫药膜，起到高效、快速的击倒灭杀害虫和良好的驱避作用，又能够使涂层具有持久稳定的的杀菌、防污、除臭、自洁的功效，有效杀灭有害细菌。

本发明还采用了高效荷叶疏水剂作为多功能木器用水漆组分，其为新型有机硅、丙烯酸酯类聚合物、无机原料反应而成，具有双重疏水机理，使涂料成膜后具有良好的疏水性、自洁性、憎水性、防水性、耐污性、耐擦洗性等性能。

本发明中所添加氧化石墨烯为片层纳米材料，具有良好的柔韧性和亲水性能，质量轻、强度高，较小的添加量，就能够使涂层获得良好的致密涂层，粒径较大和含有较多极性官能团的氧化石墨烯与树脂等有机物、填料等无机物或者基材有很好的相互作用，能够替代一半的膨润土和增稠剂，增强涂料抗流挂性能和防沉降性能，使漆膜表面清洁、美观，容易提升膜厚。

有机硅酮粉具有不溶不熔的热固性，集无机粉体和有机粉体的优点为一体，具有良好的润滑性，还能促进颜料分散，防止颜料和粉粒结块，增强涂料的自洁性、憎水性、防水性、耐污性、耐擦洗性等性能。另外作为杂化填料还具有以下优点：(1)可以使涂料的使用温度增加；(2)可以提高涂料的力学性能；(3)可以使涂料具有显著的延迟燃烧特性。

具体实施方式

针对现有技术木器用水性涂料功能性和环保性的不足，本发明提供一种多功能木器用水漆，通过多种水性树脂乳液与各功能助剂、颜填料的复配，制得水漆VOC含量超低，具有防火、耐水、防虫、抑菌、自清洁功能。

下面对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种多功能木器用水漆，其原料组分包括：

35～50份的水性丙烯酸改性环氧乳液、5～20份的脂肪酸改性聚氨酯乳液、5～10份的聚偏二氯乙烯（PVDC）乳液、0份～10份钛白粉、1份～10份高岭土、10份～30份阻燃剂、0.1份～1份氧化石墨烯、1份～10份的有机硅酮粉、0.1份～0.2份的pH调节剂、0.1份～0.2份的消泡剂、2份～5份的成膜助剂、1份～10份高效荷叶疏水剂、0.1份～1份纳米银溶液、0.1份～5份的防水防油剂、0.3份～0.5份的润湿分散剂、0.3份～0.5份的基材润湿剂、5份～20份的去离子水、0.05份～1份的防虫剂、0.1份～5份的防霉杀菌剂、0.5～1.0份的增稠剂。

本发明多功能木器用水漆的一种制备方法，具体包括以下步骤：

步骤a，按照所述原料组分配比，首先将氧化石墨烯溶解在去离子水中，高速分散，然后添加纳米银溶液并进行超声波分散，之后在搅拌状态下向其中依次加入一半的pH值调节剂、润湿分散剂、一半的消泡剂、钛白粉、有机硅酮粉进行混合，以500r/min的速度搅拌15分钟，使混合均匀；

步骤b，将步骤a所得混合料液通过研磨机进行研磨处理，使细度小于25微米，待用；

步骤c，将水性丙烯酸改性环氧乳液加入到备料锅中，在500r/min的转速下向其中加入脂肪酸改性聚氨酯乳液和聚偏二氯乙烯乳液，以600r/min的速度搅拌5分钟使均匀，然后将成膜助剂、一半的PH值调节剂、一半的消泡剂、基材润湿剂、高效荷叶疏水剂、防水防油剂、基材润湿剂、防虫剂、防霉杀菌剂依次加入备料锅中，1200r/min的速度搅拌10分钟，再加入步骤b所得混合料液，1200r/min的速度搅拌10分钟，最后加入增稠剂，1000r/min的速度搅拌10分钟，调节漆液粘度，即得所述多功能木器用水漆。

调节漆液粘度优选为在25℃，涂-4杯粘度为70～90s。

其中，所用水性丙烯酸改性环氧乳液为安徽传奇新材料的CQ-3240，与同类产品相比具有优良的附着力、耐候性、耐冲击、耐化学品、高硬度、耐黄变、鲜映性、高光泽及透明度等性能；所用脂肪酸改性聚氨酯乳液为同德的WPA5035，其为芳香族脂肪酸改性聚氨酯，具有快干、高硬度、耐水性好的优点，适用于金属、木器及塑胶等底材；所用PVDC乳液为同德的WPA5060，具有干燥快、硬度高、极佳的耐盐雾性能。

所用钛白粉为金红石型钛白粉，可搭配纳米级和普通级混合使用。混合使用时，纳米级钛白粉优选为其中的0.1～5重量份，其余为普通级。纳米级金红石型钛白粉可选用杜邦公司R-103或江沪钛白公司的JHNM-W中的一种或两种，普通级金红石型钛白粉可选用杜邦公司的R706或TPIAQUE公司的R-980中的一种或两种。纳米钛白粉具有一定的杀菌、防污、除臭、自洁的功效，将含有纳米钛白粉的涂料应用于医院病房、手术室及家庭卫生间等细菌密集、易繁殖的场所，可净化空气、防止感染、除臭除味。

所用防霉杀菌剂为异噻唑啉酮衍生物，如拓新达的长效杀菌剂或冠志化工的BEK-569中的一种或两种，具有持久稳定的杀菌抑菌效果，可取代巨毒的有机砷等化合物，是性能优异的杀菌灭藻剂。

所用纳米银溶液为晋大JDTKS-001纳米银溶液，具有很好的安全性，可靠性，超凡的杀菌功能，无论使用多长时间都不会变色，不氧化，比普通的有色单体纳米银溶液或离子态纳米银溶液抗菌性强几十倍，并有迅速的杀菌功能。

纳米级钛白粉和纳米银溶液搭配异噻唑啉酮衍生物类的防霉杀菌剂, 无机与有机类搭配使用，使涂层具有持久稳定的的杀菌、防污、除臭、自洁的功效，能够有效杀灭有害细菌。

所用阻燃剂为道尔化工氮、磷阻燃剂，如阻燃剂Doher-6504，具有低烟、抑烟性能；烟毒性比传统型阻燃剂大为降低；由于其良好渗透性，可以在很短时间内达到明显的阻燃效果；无卤、无毒，符合国际上对环保的要求；可以达到高的阻燃等级。

所用高岭土为法国英格瓷公司的Eckalite ED，添加高岭土不但可以提高涂层硬度、膜厚，还因为其自身为无机含结晶水的矿物质，可以促进氮磷等阻燃剂发挥阻燃性能。

所用氧化石墨烯为片层纳米材料，可由Hummers方法制备，经分离提纯后得到，纳米片层氧化石墨烯厚度达到几十纳米左右，直径在几百微米，具有纳米尺寸效应，片层结构有利于其在涂料中覆盖在基材表面，使涂层获得良好的致密涂层，并且与树脂等有机物、填料等无机物或者基材有很好的相互作用，能够替代一半的膨润土和增稠剂，增强涂料抗流挂性能和防沉降性能。

所用高效荷叶疏水剂为有机硅、丙烯酸酯类聚合物、无机原料反应而成的微乳液，如成都市兆江化工科技有限公司的HY-4021高效荷叶疏水剂，有机物的高分子成膜性与建筑基面的表面形成一道既透气又憎水的保护膜，生成憎水基团，产生拒水功能，使雨水跌落在墙体表面如跌落在荷叶上那样滑落，不留水迹。无机物的渗透性与建筑物内层碱性物质发生交联反应，其生成物将建筑物内毛细通道堵塞，从而达到阻水、不渗的目的，水珠仍像在荷叶上一样滚动滑落，双重防护可使拒水效果治标又治本，达到长期疏水。

所用防虫剂包括A和B两类成分，其中，A类成分为樟脑香油和荆芥油中的一种或两种，B类成分为拟除虫菊酯类、联苯菊酯类、新烟碱类杀虫剂中的一种或几种，所述防虫剂中A和B两类成分的重量比为1:2～10，能够在涂层中形成防虫药膜，对蚊、蝇、蚤、虱、蛀虫等具有高效、快速的击倒灭杀效果和良好的驱避作用。

樟脑香油和荆芥油为天然提取物，绿色安全无污染。B类成分可选用木洁宝的MJB-FS型木材杀虫剂，具有杀虫范围广，瞬间超强渗透，抗流失性能好，注入木材固化后瞬间生成非溶性化合物，不易挥发、不易受雨水或土壤水份影响而流失、耐候性强、不影响涂料施工、不降低木材强度和绝缘性、提高阻燃性能等特点。

所用有机硅酮粉为聚甲基硅倍半氧烷，如广州巴泰化工有限公司的BT-9273硅酮粉，其为采用特殊工艺技术制成的真球形结构聚硅氧烷聚合物类的高性能有机无机杂化材料，具有不溶不熔的热固性，集无机粉体和有机粉体的优点为一体，具有良好的润滑性，还能促进颜料分散，防止颜料和粉粒结块，可以使涂料的使用温度增加，提高涂料的力学性能，使涂料具有显著的延迟燃烧特性。

所用防水防油剂为氟碳化合物共聚物，如开翊公司的Kefrier 106，可赋予涂料优秀的抗防水防油性能及防污性能，与各种类型的树脂、粘合剂产品有很好的相容性。

原料组分中所用成膜助剂选择丙二醇苯醚类成膜助剂和醇酯十二成膜助剂，两种成膜助剂搭配使用时重量比为1:1～2。两种成膜助剂均为高沸点环保助剂，是乳液聚合物的强溶剂，可以有效降低乳胶漆的最低成膜温度，提高乳胶漆的耐擦洗性及涂膜质量，能明显改善成膜性能，提高漆膜的光泽度、强度以及抗粉化性能和增进流平性；优异的湿膜性能、提高耐候性及展色性。

所用pH值调节剂选择二甲基乙醇胺、多功能助剂AMP-95中的一种或两种。所用消泡剂选择聚醚硅氧烷共聚物类消泡剂和有机硅类消泡剂，如TEGO（迪高公司）的脱泡作用助剂Tego-902w和BYK（比克公司）的消泡作用助剂BYK-028，重量配比在1:1左右；所用润湿分散剂为聚酯改性聚磷酸酯类分散剂，如AFCONA（埃夫科纳）的AFCONA-5010，其是专为钛白粉而设计的高效分散剂；所用基材润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷类的润湿剂，如选用TEGO（迪高公司）的Tego-245、AFCONA（埃夫科纳）的AFCONA-3031中的一种或两种，可以起到增滑剂、基材润湿剂的作用，使漆膜达看起来比较丰满；所用增稠剂为聚氨酯型增稠剂和碱溶涨型增稠剂，如宁柏迪的聚氨酯型增稠剂PS202和宁柏迪的碱溶涨型增稠剂ASE60，其重量配比在1:1至2:1。

下表实施例1-4为按以上具体实施方式制得的多功能木器用水漆。

以上各实施例多功能内墙水漆按相应国家标准进行检测，检测结果如下表。

实施例1、2制得多功能木器用水漆为白色漆，硬度较好为H、耐擦洗性能适中，耐水性能良好，表面光滑，防霉抑菌效果良好，有一定的阻燃效果。其中实施例1多功能木器用水漆的手感更好，但实施例2价格更低。

实施例3、4制得多功能木器用水漆为清漆，具有一定的黑色效果，但仍透明，硬度为2H～3H,耐擦洗性能更好，耐水性能更好，表面最光滑，防霉抑菌效果好，有一定的阻燃效果。

以上对本发明进行了详细介绍，本发明中应用具体个例对本发明的实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可对本发明进行若干改进，这些改进也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多功能木器用水漆，其特征在于：是由以下重量份数的原料组分混合制成：

35～50份的水性丙烯酸改性环氧乳液、5～20份的脂肪酸改性聚氨酯乳液、5～10份的聚偏二氯乙烯乳液、0份～10份钛白粉、1份～10份高岭土、10份～30份阻燃剂、0.1份～1份氧化石墨烯、1份～10份的有机硅酮粉、0.1份～0.2份的pH调节剂、0.1份～0.2份的消泡剂、2份～5份的成膜助剂、1份～10份高效荷叶疏水剂、0.1份～1份纳米银溶液、0.1份～5份的防水防油剂、0.3份～0.5份的润湿分散剂、0.3份～0.5份的基材润湿剂、5份～20份的去离子水、0.05份～1份的防虫剂、0.1份～5份的防霉杀菌剂、0.5～1.0份的增稠剂。

2.根据权利要求１所述的多功能木器用水漆，其特征在于所述水性丙烯酸改性环氧乳液为安徽传奇新材料的CQ-3240，所述脂肪酸改性聚氨酯乳液为同德的WPA5035，所述聚偏二氯乙烯乳液为同德的WPA5060。

3.根据权利要求１所述的多功能木器用水漆，其特征在于所述钛白粉为金红石型钛白粉，其中的0.1～5重量份为纳米级，其余为普通级。

4.根据权利要求１所述的多功能木器用水漆，其特征在于所述防霉杀菌剂为异噻唑啉酮衍生物。

5.根据权利要求１所述的多功能木器用水漆，其特征在于所述防虫剂包括A和B，其中，A为樟脑香油和荆芥油中的一种或两种，B为拟除虫菊酯类、联苯菊酯类、新烟碱类杀虫剂中的一种或几种，所述A和B的重量比为1:2～10。

6.根据权利要求１所述的多功能木器用水漆，其特征在于所述成膜助剂包括丙二醇苯醚类成膜助剂和醇酯十二成膜助剂，重量比为1:1～2。

7.根据权利要求１所述的多功能木器用水漆，其特征在于所述有机硅酮粉为聚甲基硅倍半氧烷。

8.根据权利要求１所述的多功能木器用水漆，其特征在于所述防水防油剂为氟碳化合物共聚物。

9.根据权利要求１所述的多功能木器用水漆，其特征在于所述氧化石墨烯为纳米级片层。

10.如权利要求１-9中任一项所述多功能木器用水漆的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤a，按照所述原料组分配比，首先将氧化石墨烯溶解在去离子水中，高速分散，然后添加纳米银溶液并进行超声波分散，之后在搅拌状态下向其中依次加入一半的pH值调节剂、润湿分散剂、一半的消泡剂、钛白粉、有机硅酮粉进行混合，搅拌均匀；

步骤b，将步骤a所得混合料液通过研磨机进行研磨处理，使细度小于25微米，待用；

步骤c，将水性丙烯酸改性环氧乳液加入到备料锅中，搅拌状态下向其中加入脂肪酸改性聚氨酯乳液和聚偏二氯乙烯乳液，搅拌均匀，然后将成膜助剂、一半的PH值调节剂、一半的消泡剂、基材润湿剂、高效荷叶疏水剂、防水防油剂、基材润湿剂、防虫剂、防霉杀菌剂依次加入备料锅中，搅拌均匀，再加入步骤b所得混合料液，最后加入增稠剂，调节漆液粘度，即得所述多功能木器用水漆。