CN107298910A - 一种底面通用型水性木器透明漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种底面通用型水性木器透明漆，其包括以下原料组分及重量百分比：丙烯酸树脂55‑75％；水性聚氨酯树脂5‑25％；水性消泡剂0.2‑3％；水性润湿剂0.2‑3％；水性流平剂0.2‑5％；渗透剂0.2‑5％；表面活性剂1.8‑6％；耐磨助剂0.2‑2％；胶体二氧化硅3‑8％；水性增稠剂0.5‑2％；水余量。本发明获得木器透明漆的甲醛释放量比一般水性涂料更低，并且本发明从源头杜绝添加挥发性有机化合物，避免了甲醛和挥发性有机化合物对人体的伤害；并且本发明获得的底面通用型水性木器透明漆可重复喷涂或刷涂，打磨性和填充性好，丰满度和光泽可调整。

Description

一种底面通用型水性木器透明漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及木器漆领域，具体公开了一种底面通用型水性木器透明漆及其制备方法。
背景技术
在中国家具产业中，出口家具占有很大比重，美国、欧盟和日本都已经出台了限制和禁止使用溶剂型木器涂料的相关法规，溶剂型涂料含有大量的VOC(挥发性有机化合物)和甲醛，VOC是挥发性有机化合物(Total Volatile Organic Compounds)的英文缩写。VOC的主要成分有：烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，它包括：苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。在室内装饰过程中，VOC主要来自油漆涂料。VOC有刺激性气味，而且有些化合物具有基因毒性。一般认为，VOC能引起机体免疫水平失调，影响中枢神经***功能，出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等自觉症状；还可能影响消化***，出现食欲不振、恶心等，严重时可损伤肝脏和造血***，出现***反应等。甲醛是一种无色有害气体，长期接触可能引起鼻腔、口腔、咽喉、皮肤和消化道癌症。而住宅内的甲醛主要来源于各类木板、家具以及油漆等装饰材料。
溶剂型涂料将会逐渐被更加环保的水性漆所替代。木器漆作为家具产业的重要原辅料，其质量直接影响家具产业的低碳环保水平。
目前水性木器漆用水性树脂较少，质量也参差不齐；配漆用的助剂，其可供选择的品种也不多。基于以上一些原因，水性木器漆的性能与溶剂型涂料相比尚有一定差距，它在耐醇性、耐水性、耐茶性、耐醋性和耐碱性等方而仍逊于同类型的溶剂型木器涂料。这是由水性体系自身特点决定的，也与水性木器漆的生产技术还不成熟有关。水性木器漆由于其表面张力小，因此对木材的润湿差，而且在制造和施工过程中容易起泡，泡沫也难消除，并且水性木器漆一般硬度不够，导致水性木器漆的涂饰效果欠佳。
木器漆在施工喷涂过程中，一般在木器家具表面，依次喷涂一层封闭底漆，1-3层底漆和1-2层面漆，需要一种底面通用型水性木器透明漆代替底漆和面漆，该底面通用型水性木器透明漆需兼具底漆和面漆的优点，从而节省成本，提高生产效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种底面通用型水性木器透明漆及其制备方法，该木器透明漆可底、面通用，可重复喷涂或刷涂，打磨性和填充性好，透明性好，漆膜具有优良的耐醇性、耐水性、耐茶性、耐醋性以及耐碱性，并且产品甲醛、VOC释放量十分低，避免环境污染。
为了实现以上目的及其他目的，本发明是通过包括以下技术方案实现的：一种底面通用型水性木器透明漆，其包括以下原料组分及重量百分比：
优选地，所述底面通用型水性木器透明漆还包括液态硅酸钾，所述液态硅酸钾与所述胶体二氧化硅的重量比为(0.2-3)：(3-8)。
更优选地，所述底面通用型水性木器透明漆包括以下原料组分及重量百分比：
优选地，所述丙烯酸树脂的固含量为39-41％，其成膜温度为40-44℃，其粘度为10-200mPa·s。
更优选地，所述丙烯酸树脂的型号为Lacper 4509。
优选地，所述水性聚氨酯树脂为脂肪族水性聚氨酯树脂，其固含量34-36％，其粘度为1500-2000mPa·s，其成膜温度为-10～25℃。
更优选地，所述水性聚氨酯树脂的型号为科天化工KT200、KT807或KT600。
优选地，所述水性消泡剂选自有机硅、矿物油和聚醚类改性消泡剂中的任意一种或多种。
更优选地，所述水性消泡剂的型号为迪高TEGO902W、谦DF-677或明凌AGITAN 158。
优选地，所述水性润湿剂选自有机硅改性润湿剂和丙烯酸改性的润湿剂中任意一种或者两种。添加水性润湿剂可以改善水性木器透明漆的润湿和流动性，迅速地降低表面张力，并可以抑制泡沫。
更优选地，所述水性润湿剂的型号为迪高TEGO270或者迪高TEGO245。
优选地，所述水性流平剂为有机硅流平剂。
更优选地，所述水性流平剂的型号为迪高TEGO450、斯洛克350或BYK346。
优选地，所述渗透剂为非离子渗透剂。添加渗透剂提高水性木器漆的渗透性，避免木器漆涂刷后出现针孔等问题。
更优选地，所述渗透剂的型号为WT-100、斯洛克8141或东泰快速渗透剂T。
优选地，所述表面活性剂为低泡表面活性剂。选用低泡表面活性剂，避免气泡对漆膜的副作用，同时起到润湿和助成膜的作用。
更优选地，所述表面活性剂的型号选自EnviroGem 360或EnviroGem AD01。
优选地，所述水性增稠剂为缔合型聚氨酯类增稠剂。
更优选地，所述水性增稠剂选自型号为美国罗门哈斯RM2020润湿剂。
优选地，所述胶体二氧化硅的固含量为20-40％。胶体二氧化硅的直径范围为10-20nm。添加所述胶体二氧化硅提高漆膜的硬度。
更优选地，所述胶体二氧化硅的型号选自万景VK-S01B或晶材JC-SP20W。
优选地，所述液态硅酸钾的型号为DY-0021。所述液态硅酸钾与所述胶体二氧化硅配合使用提高木器透明漆的硬度。
本发明还公开一种如上述所述底面通用型水性木器透明漆的制备方法，其包括以下步骤：
1)在300-400r/min的转速条件下，按照重量百分比将所述丙烯酸树脂、所述水性聚氨酯树脂投入搅拌机，然后加入所述水性润湿剂、所述水性消泡剂和所述水性流平剂进行混合分散；
2)采用A方式或者B方式进行：
A、将转速升至500-600r/min，按照重量百分比加入所述渗透剂、所述表面活性剂、所述耐磨助剂、所述胶体二氧化硅和所述水，搅拌8-20min，将转速降至300-400r/min，然后加入所述水性增稠剂，搅拌均匀后，获得底面通用型水性木器透明漆；
B、将转速升至500-600r/min，按照重量百分比加入所述渗透剂、所述表面活性剂、所述耐磨助剂、所述胶体二氧化硅、所述液态硅酸钾和所述水，搅拌8-20min，将转速降至300-400r/min，然后加入所述水性增稠剂，搅拌均匀后，获得底面通用型水性木器透明漆。
综上所述，本发明提供一种底面通用型水性木器透明漆及其制备方法，本发明的有益效果：
本发明获得木器透明漆的甲醛释放量比一般水性涂料更低，并且本发明从源头杜绝添加挥发性有机化合物，避免了甲醛和挥发性有机化合物对人体的伤害。并且本发明获得的底面通用型水性木器透明漆可底、面通用，可重复喷涂或刷涂，打磨性和填充性好，丰满度和光泽可调整，在质量分数为50％的乙醇水溶液中1h无异常，漆膜耐醇性性能好。本发明制备底面通用型水性木器透明漆喷涂至木器上，符合安全、环保、节能要求且有利于人身健康，喷涂效率高，成本低，适合工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明的范围。
水性脂肪族聚氨酯具有优异的渗透性和柔软性，成膜清透高光泽。用水性脂肪族聚氨酯树脂可制备的水性聚氨脂漆综合性能好，强度大，成膜性好，高光泽，强附着力，耐磨性优异，抗冲击性能好，所有指标均达到或超过溶剂型聚氨酯漆的国家标准。从而成为溶剂型聚氨酯漆的替代品。选择科天化工KT200、KT807或KT600水性聚氨酯树脂，其无毒纯环保，不含甲醛、苯等有害溶剂，对人体无伤害，VOC含量符合国际环保标准。
丙烯酸树脂具有较好的耐水性、耐候性。水性脂肪族聚氨酯和丙烯酸树脂配合使用，可用丙烯酸树脂提高水性聚氨酯耐候性和耐水性。充分发挥两种树脂的长处，从而使聚氨酯涂料的性能得到明显改善。水性脂肪族聚氨酯与丙烯酸树脂的重量比为(5-25)：(55-75)。更优选地，水性脂肪族聚氨酯与丙烯酸树脂的重量比为(10-20)：(60-70)，进一步优选地，水性脂肪族聚氨酯与丙烯酸树脂的重量比为(14-17)：(64-68)。
影响树脂最低成膜温度的因素很多，最重要的就是它的化学组成和聚合物结构。它的化学组成决定了其玻璃化温度(Tg)，而该Tg是影响最低成膜温度(MFT)的最主要因素，通常情况下，MFT低于相应聚合物的Tg。本发明中丙烯酸树脂的成膜温度为42℃左右，水性聚氨酯树脂的Tg相对较低，水性聚氨酯树脂的MFT比较低。另外，水性脂肪族聚氨酯和丙烯酸树脂配合使用使得乳液颗粒的Tg也呈梯度变化，形成的涂层具有较宽的温度转移区间，从而使水性聚氨酯分散体的MFT降低。
水性木器漆在基材表面充分流平的条件为二者之间的接触角为零，即基材的表面能和水性木器漆的表面能近似相等。对于水性涂料体系而言，在某些具有低表面能的基材上极有可能出现润湿的问题。而通过添加少量的润湿剂，便可达到降低漆涂膜表面张力的目的，使漆变得易于涂布。一种润湿剂的效果取决于在应用过程不会发生某些不良副作用(如：涂层间附着力不良，容易起泡，增加体系的水敏感性等)。即润湿剂除了能有效降低体系的表面张力，增加对木材润湿性和渗透性外，还能促进消泡剂和体系的相容性，提高层间附着力。
润湿剂的种类和用量应根据水性木器漆树脂的表面张力、基材的界面张力、消泡剂的种类和用量等因素确定。并且由于水性木器漆主要采用刷涂施工。这就要求润湿剂在高动态施工过程中也能改善润湿和流动性能，迅速地降低表面张力，并可以抑制泡沫，促进脱泡。以水性聚氨酯树脂乳液为基料的水性木器漆，本发明选用有机硅改性润湿剂和丙烯酸改性的润湿剂，优选地，选用迪高TEGO270润湿剂，可达到降低体系表面张力，促进脱泡的效果。水性润湿剂的加入量一定要适中，过多的基材润湿剂会形成胶束，使加入的消泡剂有一部分进入其中，从而降低了消泡效果。水性润湿剂的加入量一股以0.2-3％为佳，并且需在搅拌的情况下缓慢加入。
消泡剂在水性木器漆中的作用主要表现在两方而：一是保证生产能顺利进行；二是保证施工时不产生泡沫，赋予良好的漆膜。消泡剂在木器漆中使用不当会产生副作用，除了引起缩孔外，还会引起漆膜光泽下降，附着力和耐水性降低。注意综合性能的考核，注意消泡剂品种的选择和控制其添加量。使用以下方法来选择消泡剂。本发明选用的水性消泡剂是有机硅、矿物油或聚醚类改性消泡剂中任意一种，优选地，水性消泡剂选自型号迪高TEGO902W，其加入量以0.2-3％为宜，进一步优选地，水性消泡剂的添加量为0.2-0.8％。
本发明通过添加胶体二氧化硅提高木器透明漆的硬度，胶体二氧化硅是以水为分散介质的无机高分子聚偏硅酸的胶体溶液。其二氧化硅粒子多以球状单个或多个聚结分散，干燥过程随着水分的不断蒸发，二氧化硅粒子间能形成牢固的Si-O键，其粒子也不断地增大最终稳定分散于树脂中，胶体二氧化硅的添加量需控制在一定范围内，其加入量以3-8％为宜。本发明通过添加液态硅酸钾进一步提高木器透明漆的硬度，液态硅酸钾与胶体二氧化硅配合使用使得木器透明漆的硬度达到最优，液态硅酸钾的添加量与胶体二氧化硅的添加量的重量比控制在(0.5-1)：(3-8)。
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行说明。
表1 中为实施例1～7中各原料组分的重量配比
实施例1
在300r/min的转速条件下，取75kg的Lacper 4509丙烯酸树脂、5kg的科天化工KT600水性聚氨酯树脂投入搅拌机，然后加入0.5kg的TEGO245水性润湿剂、0.4kg的TEGO902W水性消泡剂和0.3kg的TEGO450水性流平剂进行混合分散。
将转速升至550r/min，加入0.6kg的WT-100渗透剂、2.2kg的EnviroGem 360表面活性剂、0.7kg的道康宁51耐磨助剂、5.5kg的胶体二氧化硅和9.1kg水，搅拌10min，将转速降至350r/min，然后加入0.8kg的RM2020水性增稠剂，搅拌均匀后，获得底面通用型水性木器透明漆。
实施例2
在300r/min的转速条件下，取70kg的Lacper 4509丙烯酸树脂、10kg的科天化工KT600水性聚氨酯树脂投入搅拌机，然后加入0.4kg的TEGO245水性润湿剂、0.5kg的TEGO902W水性消泡剂和0.2kg的TEGO450水性流平剂进行混合分散。
将转速升至600r/min，加入0.8kg的WT-100渗透剂、2.1kg的EnviroGem 360表面活性剂、0.8kg的道康宁51耐磨助剂、4.9kg的胶体二氧化硅和9.4kg水，搅拌10min，将转速降至350r/min，然后加入0.9kg的RM2020水性增稠剂，搅拌均匀后，获得底面通用型水性木器透明漆。
实施例3
在300r/min的转速条件下，取65kg的Lacper 4509丙烯酸树脂、15kg的科天化工KT600水性聚氨酯树脂投入搅拌机，然后加入0.8kg的TEGO245水性润湿剂、0.6kg的TEGO902W水性消泡剂和0.4kg的TEGO450水性流平剂进行混合分散。
将转速升至580r/min，加入0.7kg的WT-100渗透剂、1.9kg的EnviroGem 360表面活性剂、1.0kg的道康宁51耐磨助剂、4kg的胶体二氧化硅和9.8kg水，搅拌10min，将转速降至380r/min，然后加入0.8kg的RM2020水性增稠剂，搅拌均匀后，获得底面通用型水性木器透明漆。
实施例4
在320r/min的转速条件下，取60kg的Lacper 4509丙烯酸树脂、20kg的科天化工KT600水性聚氨酯树脂投入搅拌机，然后加入0.7kg的TEGO245水性润湿剂、0.7kg的TEGO902W水性消泡剂和0.5kg的TEGO450水性流平剂进行混合分散。
将转速升至550r/min，加入0.6kg的WT-100渗透剂、1.8kg的EnviroGem 360表面活性剂、0.7kg的道康宁51耐磨助剂、4.8kg的胶体二氧化硅和9.2kg水，搅拌12min，将转速降至400r/min，然后加入1.0kg的RM2020水性增稠剂，搅拌均匀后，获得底面通用型水性木器透明漆。
实施例5
在300r/min的转速条件下，取55kg的Lacper 4509丙烯酸树脂、25kg的科天化工KT600水性聚氨酯树脂投入搅拌机，然后加入0.5kg的TEGO245水性润湿剂、0.5kg的TEGO902W水性消泡剂和0.3kg的TEGO450水性流平剂进行混合分散。
将转速升至550r/min，加入0.6kg的WT-100渗透剂、2.1kg的EnviroGem 360表面活性剂、0.5kg的道康宁51耐磨助剂、5kg的胶体二氧化硅、0.6kg液态硅酸钾和9kg水，搅拌12min，将转速降至350r/min，然后加入0.9kg的RM2020水性增稠剂，搅拌均匀后，获得底面通用型水性木器透明漆。
实施例6
在300r/min的转速条件下，取65kg的Lacper 4509丙烯酸树脂、15kg的科天化工KT600水性聚氨酯树脂投入搅拌机，然后加入0.3kg的TEGO245水性润湿剂、0.6kg的TEGO902W水性消泡剂和0.4kg的TEGO450水性流平剂进行混合分散。
将转速升至550r/min，加入0.5kg的WT-100渗透剂、2.5kg的EnviroGem 360表面活性剂、0.6kg的道康宁51耐磨助剂、4kg的胶体二氧化硅、0.8kg液态硅酸钾和9.5kg水，搅拌12min，将转速降至400r/min，然后加入0.8kg的RM2020水性增稠剂，搅拌均匀后，获得底面通用型水性木器透明漆。
实施例7
在300r/min的转速条件下，取65kg的Lacper 4509丙烯酸树脂、15kg的科天化工KT600水性聚氨酯树脂投入搅拌机，然后加入0.4kg的TEGO245水性润湿剂、0.5kg的TEGO902W水性消泡剂和0.5kg的TEGO450水性流平剂进行混合分散。
将转速升至550r/min，加入0.7kg的WT-100渗透剂、2kg的EnviroGem 360表面活性剂、0.3kg的道康宁51耐磨助剂、6kg的胶体二氧化硅、0.5kg液态硅酸钾和8.1kg水，搅拌12min，将转速降至380r/min，然后加入1kg的RM2020水性增稠剂，搅拌均匀后，获得底面通用型水性木器透明漆。
检测结果：
根据国家标准GBT23999-2009对实施例1至7中底面通用型水性木器透明漆的贮存稳定性、附着力、硬度、表面光泽、附着力、耐醇性、耐水性、耐茶性、耐醋性、耐碱性等性能进行测试，根据国家标准GB18582-2008对实施例1至7中底面通用型水性木器透明漆的甲醛含量进行测试。
实施例1～7中的底面通用型水性木器透明漆的技术性能结果如表2、3所示，从表2、3可以看出，实施例1～7获得底面通用型水性木器透明漆的pH均符合检测指标；在50℃贮存7天并未发生异常，说明该木器漆贮存稳定性符合检测指标；在附着力、表面光泽方面均符合检测指标；在质量分数为50％的乙醇水溶液中1h无异常，漆膜耐醇性性能好，将漆膜浸泡于水中24h无异常，说明漆膜的耐水性能优良；并且漆膜的耐茶性、耐醋性、耐碱性性能好；水性木器透明漆的甲醛释放量比一般水性涂料更低，甲醛释放量更低甚至ND(Notdetected简写，翻译为未检出)。
表2 实施例1至4中底面通用型水性木器透明漆的技术性能检测结果
表3 实施例5至7中底面通用型水性木器透明漆的技术性能检测结果
综上所述，本发明获得木器透明漆的甲醛释放量比一般水性涂料更低，并且本发明从源头杜绝添加挥发性有机化合物，避免了甲醛和挥发性有机化合物对人体的伤害。并且本发明获得的水性木器透明漆可底、面通用，可重复喷涂或刷涂，打磨性和填充性好，丰满度和光泽可调整，在质量分数为50％的乙醇水溶液中浸泡1h无异常，漆膜耐醇性性能好。本发明制备底面通用型水性木器透明漆喷涂至木器上，符合安全、环保、节能要求且有利于人身健康，底面通用型水性木器透明漆喷涂至木器上附着力符合检测标准，喷涂效率高，成本低，适合工业化生产。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种底面通用型水性木器透明漆，其特征在于：其包括以下原料组分及重量百分比：
2.如权利要求1所述的底面通用型水性木器透明漆，其特征在于，还包括液态硅酸钾，所述液态硅酸钾与所述胶体二氧化硅的重量比为(0.3-5)：(3-8)。
3.如权利要求1或2所述的底面通用型水性木器透明漆，其特征在于，所述丙烯酸树脂的固含量为39-41％，其成膜温度为40-44℃，其粘度为10-200mPa·s。
4.如权利要求1或2所述的底面通用型水性木器透明漆，其特征在于，所述水性聚氨酯树脂为脂肪族水性聚氨酯树脂，其固含量34-36％，其粘度为1500-2000mPa·s，其成膜温度为-10～25℃。
5.如权利要求1或2所述的底面通用型水性木器透明漆，其特征在于，所述水性消泡剂选自有机硅、矿物油和聚醚类改性消泡剂中的任意一种或多种。
6.如权利要求1或2所述的底面通用型水性木器透明漆，其特征在于，所述水性润湿剂选自有机硅改性润湿剂和丙烯酸改性的润湿剂中任意一种或者两种；
和/或，所述水性流平剂为有机硅流平剂。
7.如权利要求1或2所述的底面通用型水性木器透明漆，其特征在于，所述渗透剂为非离子渗透剂。
8.如权利要求1或2所述的底面通用型水性木器透明漆，其特征在于，所述表面活性剂为低泡表面活性剂；
和/或，所述水性增稠剂为缔合型聚氨酯类增稠剂。
9.如权利要求1或2所述的底面通用型水性木器透明漆，其特征在于，所述胶体二氧化硅的固含量为20-40％。
10.一种如权利要求1或2所述底面通用型水性木器透明漆的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
1)在300-400r/min的转速条件下，按照重量百分比将所述丙烯酸树脂、所述水性聚氨酯树脂投入搅拌机，然后加入所述水性润湿剂、所述水性消泡剂和所述水性流平剂进行混合分散；
2)采用A方式或者B方式进行：
A、将转速升至500-600r/min，按照重量百分比加入所述渗透剂、所述表面活性剂、所述耐磨助剂、所述胶体二氧化硅和所述水，搅拌8-20min，将转速降至300-400r/min，然后加入所述水性增稠剂，搅拌均匀后，获得底面通用型水性木器透明漆；
B、将转速升至500-600r/min，按照重量百分比加入所述渗透剂、所述表面活性剂、所述耐磨助剂、所述胶体二氧化硅、所述液态硅酸钾和所述水，搅拌8-20min，将转速降至300-400r/min，然后加入所述水性增稠剂，搅拌均匀后，获得底面通用型水性木器透明漆。
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