CN113502097A - 一种水性单组份环保防涂鸦涂料及制备方法和其涂膜 - Google Patents

一种水性单组份环保防涂鸦涂料及制备方法和其涂膜 Download PDF

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Abstract

本发明属于装饰涂料技术领域，公开了一种水性单组份环保防涂鸦涂料及制备方法和其涂膜。该防涂鸦涂料包括以下组分：自交联丙烯酸乳液、超疏水丙烯酸乳液、成膜剂、助剂和水。本发明提供的水性单组份环保防涂鸦涂料具有优异的耐污渍性能和环保性。

Description

一种水性单组份环保防涂鸦涂料及制备方法和其涂膜
技术领域
本发明属于装饰涂料技术领域，具体地，涉及一种水性单组份环保防涂鸦涂料及制备方法和其涂膜。
背景技术
防涂鸦涂料可用于儿童房、会议室、教室等场所，赋予墙面重复书写和擦除的功能，并能提供优异的耐污渍性能。当前的实现方式主要有两种：(1)双组份防涂鸦涂料，其实现方式为选用含羟基的丙烯酸乳液和含NCO基团的固化剂。这一类产品施工工艺较为复杂，并且固化剂需要使用有机溶剂来制备，VOC含量较高，不符合环保要求。(2)引入低表面能助剂的单组分防涂鸦涂料，其实现方式为在配方中引入含氟乳液、含氟助剂或蜡乳液等低表面能的物质，成膜过程中低表面能物质迁移至漆膜表面，形成一层疏水层。但由于疏水层容易被破坏，这一类产品存在抗涂鸦持久性差等缺点。
CN105176358A公开了一种水性防涂鸦涂料，为由A组分和B组分组成的双组分涂料：其中，A组分按重量百分比包括如下组分：水性羟基聚丙烯酸酯分散体15～35wt％；有机硅氧烷改性水性羟基聚丙烯酸树脂15～35wt％；耐紫外填料5～15wt％；消泡剂0.1～0.6wt％；流平剂0.5～1.5wt％；防老化剂0.5～2wt％；润湿分散剂0.5～1wt％；水至100wt％；其中，B组分按重量百分比包括如下组分：亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂60～80wt％；溶剂至100wt％。但在实际使用中，由于需要A组分和B组分以3:1的质量比混合后进行涂覆，容易出现混合不均匀或者不按预混要求进行操作，导致最终漆膜性能不佳。并且其B组分中使用有机溶剂，VOC含量高，对人体健康有害。
CN101698770A公开了一种水性防涂鸦涂料，由具有防污功能的功能材料(纯丙烯酸酯乳液、蜡乳液和氟助剂)、助剂(分散剂、润湿剂、成膜助剂、防冻剂、消泡剂、增稠剂、防霉剂和防腐剂)、玻璃粉填料以及水组成。该水性防涂鸦涂料具有良好的抗污和防涂鸦功能，但其中的VOC含量为52～65g/L，且苯系物含量未做到未检出(小于300mg/kg)。实际应用中，由于蜡乳液涂层极易被破坏，导致其抗涂鸦持久性不佳。
因此，目前亟待提出一种不含甲醛，VOC未检出，具有优异的耐污渍性能以及施工便捷等特点的，可以广泛应用于儿童房、会议室、教室等场所的单组分防涂鸦涂料。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种水性单组份环保防涂鸦涂料及制备方法和其涂膜。本发明提供的水性单组份环保防涂鸦涂料具有优异的耐污渍性能和环保性。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种水性单组份环保防涂鸦涂料，该防涂鸦涂料包括以下组分：
玻璃化温度Tg为25-75℃，最低成膜温度为30-60℃，干膜交联度高于95％的自交联丙烯酸乳液；
玻璃化温度Tg为15-65℃，最低成膜温度为20-50℃，接触角大于120°的超疏水丙烯酸乳液；
成膜剂；
助剂；
水。
本发明第二方面提供了所述的水性单组份环保防涂鸦涂料的制备方法，该制备方法包括：
S1：将所述水、自交联丙烯酸乳液、超疏水丙烯酸乳液和成膜剂混合搅拌，得到乳液预混浆；
S2：将所述乳液预混浆、助剂和水混合搅拌，得到所述水性单组份环保防涂鸦涂料。
本发明第三方面提供了一种涂膜，该涂膜由所述的水性单组份环保防涂鸦涂料形成。
本发明的技术方案的有益效果如下：
1)本发明提供的水性单组份环保防涂鸦涂料具有优异的耐污渍性能，产品耐污渍性和耐污渍持久性通过第三方检测，均可达到国标I级要求，赋予漆膜优异的水性笔书写擦除性，可有效防止水性笔污渍渗入漆膜，极大提高漆膜抗涂鸦持久性。可以广泛应用于家庭儿童房、会议室、教室、咖啡厅等场所，满足不同应用场景的需求。
2)本发明提供的水性单组份环保防涂鸦涂料具有优异的环保性，产品游离甲醛和VOC第三方检测结果均为未检出，气味低，净味体系，即刷快住。
3)本发明提供的水性单组份环保防涂鸦涂料施工前无需进行预混等处理流程，开罐即可直接施工，施工便捷，并且在湿度较高的天气也可进行施工，极大提高施工效率。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明第一方面提供了一种水性单组份环保防涂鸦涂料，该防涂鸦涂料包括以下组分：
玻璃化温度Tg为25-75℃，最低成膜温度为30-60℃，干膜交联度高于95％的自交联丙烯酸乳液；
玻璃化温度Tg为15-65℃，最低成膜温度为20-50℃，接触角大于120°的超疏水丙烯酸乳液；
成膜剂；
助剂；
水。
根据本发明，优选地，该防涂鸦涂料包括以下组分：
玻璃化温度Tg为45-55℃，最低成膜温度为40-50℃，干膜交联度高于95％的自交联丙烯酸乳液；
玻璃化温度Tg为35-45℃，最低成膜温度为30-40℃，接触角大于120°的超疏水丙烯酸乳液；
成膜剂；
助剂；
水。
根据本发明，优选地，该防涂鸦涂料包括以重量份计的以下组分：
Figure BDA0003127401850000041
根据本发明，优选地，所述自交联丙烯酸乳液的制备方法包括：将纯丙乳液经硅烷类偶联剂改性，得到所述自交联丙烯酸乳液。
根据本发明，优选地，所述硅烷类偶联剂的用量为所述纯丙乳液质量的0.5％-4％，优选为2％。
根据本发明，优选地，所述硅烷类偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三异丙氧基硅烷中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述超疏水丙烯酸乳液为阴离子型丙烯酸乳液。
根据本发明，优选地，所述自交联丙烯酸乳液与所述超疏水丙烯酸乳液的重量比为(2-6):(1-3)，优选为5：3。
根据本发明，优选地，所述成膜剂为醇酯类成膜剂。
根据本发明，优选地，所述醇酯类成膜剂为己二酸二异丁酯、戊二酸二异丁酯和琥珀酸二异丁酯中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述助剂包括以重量份计的以下组分：消泡剂0.05-0.5份、pH调节剂0.05-0.5份、流变助剂0.1-1份和杀菌防霉剂0.3-1份；
根据本发明，优选地，所述消泡剂为矿物油类消泡剂和/或有机硅类消泡剂，进一步优选为富含C10的乙氧基化异C9-C11醇与表氯醇的交联聚合物复合的矿物油类消泡剂；
根据本发明，优选地，所述pH调节剂为有机胺类pH调节剂；
根据本发明，优选地，所述流变助剂为聚氨酯类流变调节剂和/或碱溶胀型增稠剂。
根据本发明，优选地，所述杀菌防霉剂为吡啶硫酮锌、甲基异噻唑啉酮类和苯并异噻唑啉酮类中的至少一种。
本发明第二方面提供了所述的水性单组份环保防涂鸦涂料的制备方法，该制备方法包括：
S1：将所述水、自交联丙烯酸乳液、超疏水丙烯酸乳液和成膜剂混合搅拌，得到乳液预混浆；
S2：将所述乳液预混浆、助剂和水混合搅拌，得到所述水性单组份环保防涂鸦涂料。
本发明第三方面提供了一种涂膜，该涂膜由所述的水性单组份环保防涂鸦涂料形成。
以下通过实施例具体说明本发明。
下列实施例中：
所述自交联丙烯酸乳液为万华化学集团股份有限公司生产的
Figure BDA0003127401850000061
8578乳液，其玻璃化温度Tg为52℃，最低成膜温度为46℃，干膜交联度高于95％；
所述超疏水丙烯酸乳液为万华化学集团股份有限公司生产的
Figure BDA0003127401850000062
8580乳液，其玻璃化温度Tg为40℃，最低成膜温度为35℃，接触角大于120°；
所述成膜剂选用生兴行化学(上海)有限公司LOCADA；
所述杀菌防霉剂选用朗盛化学(常州)有限公司备防多BM5。
实施例1
本实施例提供一种水性单组份环保防涂鸦涂料，该防涂鸦涂料包括以下组分：自交联丙烯酸乳液40份、超疏水丙烯酸乳液40份、成膜剂7份、富含C10的乙氧基化异C9-C11醇与表氯醇的交联聚合物复合的矿物油类消泡剂0.1份、有机胺类pH调节剂0.1份、碱溶胀型增稠剂0.25份、杀菌防霉剂0.4份、水12.15份。
实施例2
本实施例提供一种水性单组份环保防涂鸦涂料，该防涂鸦涂料包括以下组分：自交联丙烯酸乳液50份、超疏水丙烯酸乳液30份、成膜剂9份、富含C10的乙氧基化异C9-C11醇与表氯醇的交联聚合物复合的矿物油类消泡剂0.1份、有机胺类pH调节剂0.1份、碱溶胀型增稠剂0.25份、杀菌防霉剂0.4份、水10.15份。
实施例3
本实施例提供一种水性单组份环保防涂鸦涂料，该防涂鸦涂料包括以下组分：自交联丙烯酸乳液60份、超疏水丙烯酸乳液20份、成膜剂10份、富含C10的乙氧基化异C9-C11醇与表氯醇的交联聚合物复合的矿物油类消泡剂0.1份、有机胺类pH调节剂0.1份、碱溶胀型增稠剂0.25份、杀菌防霉剂0.4份、水9.15份。
实施例4
本实施例提供一种水性单组份环保防涂鸦涂料，该防涂鸦涂料包括以下组分：自交联丙烯酸乳液70份、超疏水丙烯酸乳液10份、成膜剂11份、富含C10的乙氧基化异C9-C11醇与表氯醇的交联聚合物复合的矿物油类消泡剂0.1份、有机胺类pH调节剂0.1份、碱溶胀型增稠剂0.25份、杀菌防霉剂0.4份、水8.15份。
测试例
本测试例对实施例1-4的水性单组份环保防涂鸦涂料进行测试，包括：抗涂鸦性能，抗涂鸦持久性，低温成膜性能，VOC和游离甲醛含量检测。
抗涂鸦性能测试方法为：在涂有旧漆膜的墙面，施工两道实施例1-4样品，在保养3天和7天时，分别使用得力和晨光水彩笔在漆膜表面书写，然后使用对应的白板擦将所书写的字擦除。对擦除后漆膜表面的状态进行评分，评分规则为漆膜表面残留的笔迹越少，分数越高，最高为5分，最低为0分。
抗涂鸦持久性测试方法为：在涂有旧漆膜的墙面，施工两道实施例1-4样品，在保养7天后，分别使用得力和晨光水彩笔在漆膜表面书写，然后分别在书写后第3天和第7天使用对应的白板擦将所书写的字擦除。对擦除后漆膜表面的状态进行评分，评分规则为漆膜表面残留的笔迹越少，分数越高，最高为5分，最低为0分。
低温成膜性能的测试方法为：将实施例1-4样品分别使用200μm和400μm湿膜制备器在玻璃板上制膜，然后立即将玻璃板放置在3℃烘箱，观察漆膜成膜状态，漆膜无开裂情况为0分，严重开裂为5分。
VOC和游离甲醛含量检测根据GB 18582-2008进行。
实施例1-4的水性单组份环保防涂鸦涂料的抗涂鸦性能测试结果如表1所示。从表2可以看出，保养3天之后，实施例2的抗涂鸦性能就非常好，待到保养7天时，漆膜完全实干后，水彩笔在漆膜表面的书写痕迹可被完全擦除。而其他三个实施例均存在不同程度的书写痕迹残留。
表1
Figure BDA0003127401850000081
实施例1-4的水性单组份环保防涂鸦涂料的抗涂鸦持久性测试结果如表2所示。从表2可以看出，漆膜充分保养之后，实施例2样品漆膜在水彩笔书写后3天和书写后7天，其漆膜表面的书写痕迹均可被完全擦除。其他三个实施例的书写痕迹存在不同程度的残留，尤其是实施例1的样品，其漆膜表面有明显的痕迹。
表2
Figure BDA0003127401850000091
实施例1-4的水性单组份环保防涂鸦涂料的低温成膜性能的测试结果如表3所示。从表3可以看出，实施例1和实施例2在两种制膜情况下均可以保持优异的成膜性，而实施例3在漆膜厚度为400μm时开裂情况较明显，实施例4在漆膜厚度为400μm时，开裂情况较严重。
表3
Figure BDA0003127401850000092
实施例1-4的水性单组份环保防涂鸦涂料的VOC和游离甲醛含量检测结果如表4所示。从表4可以看出，实施例1-4样品的VOC和游离甲醛测试结果均为未检出，本发明的水性单组份环保防涂鸦涂料环保性能优异。
表4
性能指标 国标限量 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
挥发性有机物含量(VOC)，g/L ≤120 未检出 未检出 未检出 未检出
游离甲醛，mg/kg ≤100 未检出 未检出 未检出 未检出
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种水性单组份环保防涂鸦涂料，其特征在于，该防涂鸦涂料包括以下组分：
玻璃化温度Tg为25-75℃，最低成膜温度为30-60℃，干膜交联度高于95％的自交联丙烯酸乳液；
玻璃化温度Tg为15-65℃，最低成膜温度为20-50℃，接触角大于120°的超疏水丙烯酸乳液；
成膜剂；
助剂；
水。
2.根据权利要求1所述的水性单组份环保防涂鸦涂料，其中，该防涂鸦涂料包括以下组分：
玻璃化温度Tg为45-55℃，最低成膜温度为40-50℃，干膜交联度高于95％的自交联丙烯酸乳液；
玻璃化温度Tg为35-45℃，最低成膜温度为30-40℃，接触角大于120°的超疏水丙烯酸乳液；
成膜剂；
助剂；
水。
3.根据权利要求1或2所述的水性单组份环保防涂鸦涂料，其中，该防涂鸦涂料包括以重量份计的以下组分：
Figure FDA0003127401840000011
Figure FDA0003127401840000021
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的水性单组份环保防涂鸦涂料，其中，所述自交联丙烯酸乳液的制备方法包括：将纯丙乳液经硅烷类偶联剂改性，得到所述自交联丙烯酸乳液；
所述硅烷类偶联剂的用量优选为所述纯丙乳液质量的0.5％-4％；
所述硅烷类偶联剂优选为乙烯基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三异丙氧基硅烷中的至少一种。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的水性单组份环保防涂鸦涂料，其中，所述超疏水丙烯酸乳液为阴离子型丙烯酸乳液。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的水性单组份环保防涂鸦涂料，其中，所述自交联丙烯酸乳液与所述超疏水丙烯酸乳液的重量比为(2-6):(1-3)。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的水性单组份环保防涂鸦涂料，其中，所述成膜剂为醇酯类成膜剂；优选地，所述醇酯类成膜剂为己二酸二异丁酯、戊二酸二异丁酯和琥珀酸二异丁酯中的至少一种。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的水性单组份环保防涂鸦涂料，其中，所述助剂包括以重量份计的以下组分：消泡剂0.05-0.5份、pH调节剂0.05-0.5份、流变助剂0.1-1份和杀菌防霉剂0.3-1份；
优选地，所述消泡剂为矿物油类消泡剂和/或有机硅类消泡剂，进一步优选为富含C10的乙氧基化异C9-C11醇与表氯醇的交联聚合物复合的矿物油类消泡剂；
优选地，所述pH调节剂为有机胺类pH调节剂；
优选地，所述流变助剂为聚氨酯类流变调节剂和/或碱溶胀型增稠剂；
优选地，所述杀菌防霉剂为吡啶硫酮锌、甲基异噻唑啉酮类和苯并异噻唑啉酮类中的至少一种。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的水性单组份环保防涂鸦涂料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
S1：将所述水、自交联丙烯酸乳液、超疏水丙烯酸乳液和成膜剂混合搅拌，得到乳液预混浆；
S2：将所述乳液预混浆、助剂和水混合搅拌，得到所述水性单组份环保防涂鸦涂料。
10.一种涂膜，其特征在于，该涂膜由权利要求1-8中任意一项所述的水性单组份环保防涂鸦涂料形成。
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