CN107779078A - 一种低voc低气味水性木器涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水性木器涂料技术领域，具体的说是一种低VOC低气味水性木器涂料及其制备方法，所述低VOC低气味水性木器涂料由原料组合物制成，所述原料组合物包括：聚醚多元醇50～80重量份、二异氰酸酯50～80重量份、丙烯酸树脂60～100重量份、催化剂3～8重量份、氧化石墨烯2～10重量份、淀粉3～12重量份、蓖麻油5～15重量份、乳化剂2～9重量份、消泡剂1～5重量份、增稠剂2～8重量份、成膜助剂1～5重量份、防腐剂1～3重量份。本发明的水性木器涂料不含有有机挥发物，具有安全环保、绿色健康的特点。

Description

一种低VOC低气味水性木器涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性木器涂料技术领域，具体的说是一种低VOC低气味水性木器涂料及其制备方法。

背景技术

木器涂料指用于实木板、木纹面板、胶木板、木屑板、纤维板等制成的器材上之涂料，包括家具、地板、文体用品、乐器及建筑装修材料用漆。大致分成两类，一类是用于家具制造厂，一类是用于室内装修装饰。

当前木器涂料(包括家具和室内装饰装修涂料)的主要品种有硝基漆(NC)、聚氨酯涂料(PU)、不饱和聚酯涂料(PE)、胺基醇酸涂料(AC、简称酸固化涂料)、紫外光固化涂料(UV)和水性涂料等。溶剂性木器涂料存在生产和使用过程中大量有机溶剂挥发到大气中对环境造成污染和对生产人员身体产生毒害，同时生产与施工过程由于易燃有机溶剂的存在，所以整个过程都需防火，现在有使用丙酸酯类乳液、丙烯酸酯类加聚氨酯类改进制作的水性木器涂料，有机挥发剂的含量减少至5％-30％，这虽然大大减少了有机溶剂的含量，但仍然存在对使用者和环境产生较大的影响，同时由于有机溶剂的减少导致耐冷耐热的性能降低，而且该类水性木器涂料制备工艺复杂，投入成本高，需要大型的设备和专业的技术操作员才能制备。

木器涂料中的有机溶剂挥发到大气中严重影响到大气环境。机溶剂挥发造成的污染给生态环境造成破坏，给人身健康造成威胁，不利于涂料行业的长远发展，所以涂料行业对挥发性有机化合物(VOC)危害的重视、对VOC的控制从学术关注向产品质量实质转变，降低VOC已成为行业技术创新关注的重点和发展趋势。

聚氨酯木器涂料具有漆膜强韧，光泽丰满，附着力强，耐水耐磨、耐腐蚀性的优点。被广泛用于高级木器家具，也可用于金属表面。但是聚氨酯木器涂料的VOC较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的首要目的在于提一种低VOC低气味水性木器涂料及其制备方法，它具有较低的VOC以及很低的气味，具有安全环保、绿色健康的性能。

为实现上述目的，本发明提供一种低VOC低气味水性木器涂料，所述低VOC低气味水性木器涂料由原料组合物制成，所述原料组合物包括：聚醚多元醇50～80重量份、二异氰酸酯50～80重量份、丙烯酸树脂60～100重量份、催化剂3～8重量份、氧化石墨烯2～10重量份、淀粉3～12重量份、蓖麻油5～15重量份、乳化剂2～9重量份、消泡剂 1～5重量份、增稠剂2～8重量份、成膜助剂1～5重量份、防腐剂1～3重量份。

根据本发明，为了进一步优化所述低VOC低气味水性木器涂料的综合性能，优选条件下，所述低VOC低气味水性木器涂料由原料组合物制成，所述原料组合物包括：聚醚多元醇60～75重量份、二异氰酸酯60～75重量份、丙烯酸树脂80～95重量份、催化剂5～6重量份、氧化石墨烯3～8重量份、淀粉5～10重量份、蓖麻油8～12重量份、乳化剂3～8重量份、消泡剂2～3重量份、增稠剂3～5重量份、成膜助剂3～4重量份、防腐剂 1～3重量份。

本发明中，优选条件下，所述聚醚多元醇一方面可以与丙烯酸树脂进行复合反应，将刚性的丙烯酸树脂长链引入聚醚多元醇中，另一方面，所述聚醚多元醇可以与异氰酸酯反应生成聚氨酯，从而制备得到聚氨酯和丙烯酸树脂复合树脂。优选情况下，所述聚醚多元醇选自聚醚二元醇和/或聚醚三元醇，更具体为聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇和聚氧化丙烯三醇中的至少一种。

根据本发明，优选条件下，异氰酸酯可以与聚醚多元醇反应，生成聚氨酯，优选情况下，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种。根据本发明，优选条件下，所述丙烯酸树脂的分子量75000～120000，固含量为50～75％。

根据本发明，优选条件下，所述催化剂选自三乙基苄基氯化铵、三乙基苄基溴化铵和N，N-二甲基卞胺中的至少一种。

根据本发明，本发明对增稠剂的种类没有特殊的要求，可以为常用于抗渗色水性木器封闭底漆的增稠剂，例如，所述增稠剂可以为纤维素或硅酸铝镁，进一步的，所述纤维素选自羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素等中的至少一种。

根据本发明，优选条件下，所述消泡剂选自有机硅氧烷类、聚醚类、聚醚改性硅类中的至少一种，例如可以为聚二甲基硅氧烷、氟硅氧烷、乙二醇硅氧烷、HR聚醚消泡剂等中的至少一种。

根据本发明，优选条件下，所述防腐剂选自咪唑衍生物、正辛基异噻唑啉酮、芳基脲衍生物中的至少一种。

根据本发明，优选条件下，所述乳化剂选自聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯。

根据本发明，优选条件下，所述成膜助剂选自2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯、丙二醇苯醚、酯类高沸点混合物、三丙二醇正丁醚中的至少一种。

一种低VOC低气味水性木器涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚醚多元醇、二异氰酸酯和氧化石墨烯在催化剂存在的条件下，在水中混合均匀，然后在100～150℃下反应2～6h，得到改性聚氨酯；

(2)将改性聚氨酯、丙烯酸树脂、淀粉、蓖麻油、乳化剂、消泡剂、增稠剂、成膜助剂、防腐剂在80～120℃下反应3～5h，即得到低VOC低气味水性木器涂料。

根据本发明，优选条件下，所述氧化石墨烯的制备方法包括以下步骤：

将氧化石墨烯、二甲基甲酰胺、正己烷和二环己基碳酰亚胺混合，超声处理10～15min，然后在100～150℃下反应40～50h，加入无水乙醇，经静置，过滤，所得沉淀经洗涤，烘干处理后，得到氨基改性氧化石墨烯。

通过上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

本发明采用纯天然蓖麻油和纯天然植物来源的淀粉作为制备木器涂料的原料之一，其分子链与分子链之间的缔合程度大，成膜后抗冲击性好；采用乳化剂与淀粉糊配合乳化蓖麻油，然后与改性聚氨酯和聚丙烯酸复合反应，提高了分子间的交联度，提高了涂料干燥后的韧性和附着力，且本发明的水性木器涂料不含有有机挥发物，具有安全环保、绿色健康的特点。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种低VOC低气味水性木器涂料，由以下重量份的物质：聚四氢呋喃二醇70重量份、赖氨酸二异氰酸酯70重量份、丙烯酸树脂90重量份(分子量100000，固含量为 60％)、三乙基苄基氯化铵6重量份、氧化石墨烯5重量份、淀粉8重量份、蓖麻油10 重量份、聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯5重量份、聚二甲基硅氧烷3重量份、羧甲基纤维素4重量份、2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯3重量份、正辛基异噻唑啉酮2 重量份。

所述低VOC低气味水性木器涂料的制备方法，包括以下步骤:

1、将氧化石墨烯、二甲基甲酰胺、正己烷和二环己基碳酰亚胺混合，超声处理15min，然后在120℃下反应50h，加入无水乙醇，经静置，过滤，所得沉淀经洗涤，烘干处理后，得到氨基改性氧化石墨烯。

2、将聚四氢呋喃二醇、赖氨酸二异氰酸酯和氧化石墨烯在三乙基苄基氯化铵存在的条件下，在水中混合均匀，然后在120℃下反应3h，得到改性聚氨酯；将改性聚氨酯、丙烯酸树脂、淀粉、蓖麻油、聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯、聚二甲基硅氧烷、羧甲基纤维素、2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯、正辛基异噻唑啉酮在100℃下反应 4h，即得到低VOC低气味水性木器涂料。

实施例2

一种低VOC低气味水性木器涂料，由以下重量份的物质：四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇75重量份、甲苯二异氰酸酯75重量份、丙烯酸树脂80重量份(分子量90000，固含量为65％)、三乙基苄基溴化铵6重量份、氧化石墨烯3重量份、淀粉10重量份、蓖麻油8重量份、聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯8重量份、HR聚醚消泡剂2重量份、羧甲基纤维素5重量份、2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯3重量份、芳基脲衍生物1重量份。

所述低VOC低气味水性木器涂料的制备方法，包括以下步骤:

1、将氧化石墨烯、二甲基甲酰胺、正己烷和二环己基碳酰亚胺混合，超声处理15min，然后在100℃下反应45h，加入无水乙醇，经静置，过滤，所得沉淀经洗涤，烘干处理后，得到氨基改性氧化石墨烯。

2、将四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、甲苯二异氰酸酯和氧化石墨烯在三乙基苄基溴化铵存在的条件下，在水中混合均匀，然后在150℃下反6h，得到改性聚氨酯；将改性聚氨酯、丙烯酸树脂、淀粉、蓖麻油、聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯、HR聚醚消泡剂、羧甲基纤维素、2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯、芳基脲衍生物在120℃下反应 3h，即得到低VOC低气味水性木器涂料。

实施例3

一种低VOC低气味水性木器涂料，由以下重量份的物质：四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇60重量份、异佛尔酮二异氰酸酯75重量份、丙烯酸树脂95重量份(分子量80000，固含量为55％)、三乙基苄基氯化铵5重量份、氧化石墨烯8重量份、淀粉5重量份、蓖麻油12重量份、聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯3重量份、乙二醇硅氧烷3重量份、羟乙基纤维素3重量份、三丙二醇正丁醚4重量份、咪唑衍生物3重量份。

所述低VOC低气味水性木器涂料的制备方法，包括以下步骤:

1、将氧化石墨烯、二甲基甲酰胺、正己烷和二环己基碳酰亚胺混合，超声处理15min，然后在150℃下反应40h，加入无水乙醇，经静置，过滤，所得沉淀经洗涤，烘干处理后，得到氨基改性氧化石墨烯。

2、将四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和氧化石墨烯在三乙基苄基氯化铵存在的条件下，在水中混合均匀，然后在100℃下反应2h，得到改性聚氨酯；将改性聚氨酯、丙烯酸树脂、淀粉、蓖麻油、聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯、乙二醇硅氧烷、羟乙基纤维素、三丙二醇正丁醚、咪唑衍生物在80℃下反应3h，即得到低VOC 低气味水性木器涂料。

实施例4

一种低VOC低气味水性木器涂料，由以下重量份的物质：聚四氢呋喃二醇80重量份、赖氨酸二异氰酸酯80重量份、丙烯酸树脂60重量份(分子量120000，固含量为 50％)、三乙基苄基溴化铵8重量份、氧化石墨烯2重量份、淀粉12重量份、蓖麻油5 重量份、聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯9重量份、HR聚醚消泡剂5重量份、羟丙基甲基纤维素8重量份、三丙二醇正丁醚5重量份、正辛基异噻唑啉酮1重量份。

所述低VOC低气味水性木器涂料的制备方法，包括以下步骤:

1、将氧化石墨烯、二甲基甲酰胺、正己烷和二环己基碳酰亚胺混合，超声处理15min，然后在100℃下反应42h，加入无水乙醇，经静置，过滤，所得沉淀经洗涤，烘干处理后，得到氨基改性氧化石墨烯。

2、将聚四氢呋喃二醇、赖氨酸二异氰酸酯和氧化石墨烯在三乙基苄基溴化铵存在的条件下，在水中混合均匀，然后在120℃下反应2h，得到改性聚氨酯；将改性聚氨酯、丙烯酸树脂、淀粉、蓖麻油、聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯、HR聚醚消泡剂、羟丙基甲基纤维素、三丙二醇正丁醚、正辛基异噻唑啉酮在100℃下反应5h，即得到低VOC 低气味水性木器涂料。

实施例5

一种低VOC低气味水性木器涂料，由以下重量份的物质：四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇50重量份、六亚甲基二异氰酸酯50重量份、丙烯酸树脂100重量份(分子量75000，固含量为75％)、三乙基苄基溴化铵3重量份、氧化石墨烯10重量份、淀粉3重量份、蓖麻油15重量份、聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯2重量份、HR聚醚消泡剂1重量份、羟丙基甲基纤维素2重量份、三丙二醇正丁醚1重量份、芳基脲衍生物3重量份。

所述低VOC低气味水性木器涂料的制备方法，包括以下步骤:

1、将氧化石墨烯、二甲基甲酰胺、正己烷和二环己基碳酰亚胺混合，超声处理15min，然后在150℃下反应50h，加入无水乙醇，经静置，过滤，所得沉淀经洗涤，烘干处理后，得到氨基改性氧化石墨烯。

2、将四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、六亚甲基二异氰酸酯和氧化石墨烯在三乙基苄基溴化铵存在的条件下，在水中混合均匀，然后在100℃下反应6h，得到改性聚氨酯；将改性聚氨酯、丙烯酸树脂、淀粉、蓖麻油、聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯、HR聚醚消泡剂、羟丙基甲基纤维素、三丙二醇正丁醚、芳基脲衍生物在120℃下反应3h，即得到低VOC低气味水性木器涂料。

性能测试

测试方法按照家具表面漆膜国家标准测试，GB/T4893.2-2005家具表面漆膜理化性能测试：耐湿热测试法、GB/T4893.3-2005家具表面漆膜理化性能测试：耐干热测试法、GB/T4893.9家具表面漆膜理化性能测试：抗冲击测试法、GB/T4893.4家具表面漆膜理化性能测试：附着力交叉切割测试法。

实施例1～5中各低VOC低气味水性木器涂料的性能参数

实验结果：从上述的结果来看可以知道本发明的低VOC低气味水性木器涂料的膜性优异，耐湿热测试、耐干热测试均在2级或2级以上，无论是低温、高温或者湿热都对膜不产生影响，抵抗能力强，抗冲压测试更优异，等级为1级，表面只有印痕没有裂痕，附着力交叉切割测定为0级，切割边缘完全光滑，无一格脱落，性能最佳，而且不含挥发性有机物，环保没污染。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (10)

1.一种低VOC低气味水性木器涂料，其特征在于，所述低VOC低气味水性木器涂料由原料组合物制成，所述原料组合物包括：聚醚多元醇50～80重量份、二异氰酸酯50～80重量份、丙烯酸树脂60～100重量份、催化剂3～8重量份、氧化石墨烯2～10重量份、淀粉3～12重量份、蓖麻油5～15重量份、乳化剂2～9重量份、消泡剂1～5重量份、增稠剂2～8重量份、成膜助剂1～5重量份、防腐剂1～3重量份。

2.根据权利要求1所述的低VOC低气味水性木器涂料，其特征在于，所述低VOC低气味水性木器涂料由原料组合物制成，所述原料组合物包括：聚醚多元醇60～75重量份、二异氰酸酯60～75重量份、丙烯酸树脂80～95重量份、催化剂5～6重量份、氧化石墨烯3～8重量份、淀粉5～10重量份、蓖麻油8～12重量份、乳化剂3～8重量份、消泡剂2～3重量份、增稠剂3～5重量份、成膜助剂3～4重量份、防腐剂1～3重量份。

3.根据权利要求1所述的低VOC低气味水性木器涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇和聚氧化丙烯三醇中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的低VOC低气味水性木器涂料，其特征在于，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的低VOC低气味水性木器涂料，其特征在于，所述丙烯酸树脂的分子量75000～120000，固含量为50～75％。

6.根据权利要求1所述的低VOC低气味水性木器涂料，其特征在于，所述催化剂选自三乙基苄基氯化铵、三乙基苄基溴化铵和N，N-二甲基卞胺中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的低VOC低气味水性木器涂料，其特征在于，所述增稠剂选自羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的低VOC低气味水性木器涂料，其特征在于，所述成膜助剂选自2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯、丙二醇苯醚、酯类高沸点混合物、三丙二醇正丁醚中的至少一种。

9.一种根据权利要求1～8中任意一项所述的低VOC低气味水性木器涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将聚醚多元醇、二异氰酸酯和氧化石墨烯在催化剂存在的条件下，在水中混合均匀，然后在100～150℃下反应2～6h，得到改性聚氨酯；

(2)将改性聚氨酯、丙烯酸树脂、淀粉、蓖麻油、乳化剂、消泡剂、增稠剂、成膜助剂、防腐剂在80～120℃下反应3～5h，即得到低VOC低气味水性木器涂料。

10.根据权利要求9所述的低VOC低气味水性木器涂料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯的制备方法包括以下步骤：

将氧化石墨烯、二甲基甲酰胺、正己烷和二环己基碳酰亚胺混合，超声处理10～15min，然后在100～150℃下反应40～50h，加入无水乙醇，经静置，过滤，所得沉淀经洗涤，烘干处理后，得到氨基改性氧化石墨烯。