CN114437604B - 纳米粒子改性水性白木器封闭底漆及其制备方法与应用 - Google Patents

纳米粒子改性水性白木器封闭底漆及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米粒子改性水性白木器封闭底漆及其制备方法与应用。所述纳米粒子改性水性白木器封闭底漆包括A组分和B组分；所述A组分包括如下组分：纳米改性核壳水性分散体、润湿剂、分散剂、pH调节剂、消泡剂、钛白粉、远红外陶瓷粉、滑石粉、碳酸钙、纳米级改性氮化硼、核成膜助剂、壳成膜助剂、水、流平剂、防霉剂、打磨助剂及增稠剂；所述B组分包括如下组分：亲水改性芳香族聚异氰酸酯、脱水剂及助溶剂。本发明提供的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆与远红外烘烤装置配套使用，形成的涂层具有较好地打磨性、附着力、抗涨筋性等性能，烘烤时间大幅缩短，可明显提高涂层的光热转效率。

Description

纳米粒子改性水性白木器封闭底漆及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于木器涂料技术领域，涉及一种纳米粒子改性水性白木器封闭底漆及其制备方法与应用，尤其涉及一种用于远红外烘烤装置的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆及其制备方法与应用。
背景技术
目前市场上的双组分水性白木器底漆应用性能良好，但其在使用时仍然存在问题。首先涂层硬度建立慢、打磨性差，影响了施工效率和配套性；再者涂层实干慢，抗水汽渗透性能建立慢，抗涨筋性差。
水性涂料中大量的水和慢干型成膜助剂是造成以上的问题的根本原因。尤其是比热很大的水，在烘烤干燥过程会使水性涂层整体的升温速度较一般溶剂型涂料慢得多，从而导致涂层的实干及硬度上升速度慢。采用核壳结构的水性分散体，降低成膜助剂的用量，是一种有效提高水性涂料实干及硬度上速度的方法。
从干燥方式来说，空气对流加热技术是水性木器漆行业内最常用的一种强制干燥方式。而近年来远红外加热技由于其更加健康高效和节能的特点，在水性木器漆的烘烤干燥中越来越受到重视。
涂料行业对远红外技术的研究绝大多数集中于对远红外加热元件设备及添加了远红外纳米材料的功能性涂层的研究，比如远红外发射、散热、保温等功能性的研究。如专利CN1493626A中公开了一种含碳化硅的远红外涂料，其主要成分为碳化硅、氧化铁、氧化钴、氧化锰、氧化铝、氧化铬、氧化镍等。专利CN110776798A中公开了一种一种隔热保温远红外线负氧离子水性氟碳涂料及制备方法。上述与远红外吸收相关的水性涂料专利，都是将纳米远红外粒子以分散的方式加入涂料中，是一种物理改性方式，并没有对成膜物进行化学改性，纳米材料的分散程度很难保证，成膜物和颜填料之间协同的热传递作用有限，最终导致对涂层整体光热转换效率提高的作用有限，并且也没有纳米级远红外粒子对涂层机械性能的提升的体现。因此，提供一种与远红外烘烤装置配套使用的水性涂料是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种纳米粒子改性水性白木器封闭底漆及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其包括A组分和B组分；
所述A组分包括按照重量份计算的如下组分：纳米改性核壳水性分散体30.0-50.0份、润湿剂0.1-0.5份、分散剂0.1-0.5份、pH调节剂0.1-0.3份、消泡剂0.1-0.5份、钛白粉10-20份、远红外陶瓷粉1-10份、滑石粉5-10份、碳酸钙5-10份、纳米级改性氮化硼0.2-2份、核成膜助剂2-4份、壳成膜助剂1-3份、水5-10份、流平剂0.1-0.5份、防霉剂0.1-0.3份、打磨助剂1-3份及增稠剂0.5-1.5份；
所述B组分包括按照重量份计算的如下组分：亲水改性芳香族聚异氰酸酯65.0-80.0份、脱水剂0.1-0.3份及助溶剂20.0-35.0份。
本发明实施例还提供了前述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆的制备方法，其包括：
将增稠剂与水混合，再加入润湿剂、分散剂、消泡剂、钛白粉、纳米级改性氮化硼、远红外陶瓷粉、滑石粉、碳酸钙、打磨助剂混合研磨，之后与纳米改性核壳水性分散体混合，最后加入pH调节剂、核成膜助剂、壳成膜助剂、流平剂、防霉助剂混合均匀，形成所述A组分；
将亲水改性芳香族聚异氰酸酯与助溶剂混合，再加入脱水剂，形成所述B组分；
以及，将所述A组分与B组分混合均匀，形成所述纳米粒子改性水性白木器封闭底漆。
本发明实施例还提供了一种涂层，所述涂层由前述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆通过远红外烘烤形成。
本发明实施例还提供了前述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆配套用于远红外烘烤装置的封闭底漆中的用途。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆具有更快的实干速度，涂层的硬度和强度建立快速，保证了涂层具有更好的打磨性，提高生产效率；
(2)本发明提供的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆具有更好的厚涂性，减少了厚膜起皱甚至开裂的情况，在形成涂层中降低了综合应用能耗；
(3)本发明中纳米粒子改性水性白木器封闭底漆经远红外烘烤形成的涂层具有优异地抗涨筋性、附着力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a-图1b分别是本发明实施例1及对比例1中形成的涂层打磨时砂纸的图片；
图2a-图2c分别是本发明实施例1及对比例1中形成涂层不同时间时的表面温度图。
具体实施方式
鉴于现有技术的缺陷，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，下面将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。
具体的，作为本发明技术方案的一个方面，其所涉及的一种纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其包括A组分和B组分；
所述A组分包括按照重量份计算的如下组分：纳米改性核壳水性分散体30.0-50.0份、润湿剂0.1-0.5份、分散剂0.1-0.5份、pH调节剂0.1-0.3份、消泡剂0.1-0.5份、钛白粉10-20份、远红外陶瓷粉1-10份、滑石粉5-10份、碳酸钙5-10份、纳米级改性氮化硼0.2-2份、核成膜助剂2-4份、壳成膜助剂1-3份、水5-10份、流平剂0.1-0.5份、防霉剂0.1-0.3份、打磨助剂1-3份及增稠剂0.5-1.5份；
所述B组分包括按照重量份计算的如下组分：亲水改性芳香族聚异氰酸酯65.0-80.0份、脱水剂0.1-0.3份及助溶剂20.0-35.0份。
在一些优选实施方案中，所述纳米改性核壳水性分散体由纳米ZrO2改性具有核壳结构的水性分散体制得，所述具有核壳结构的水性分散体包括作为核结构的纳米SiO2改性核结构树脂。
在一些优选实施方案中，所述润湿剂包括有机小分子表面活性剂、有机硅润湿剂、炔二醇润湿剂、有机氟润湿剂中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述分散剂包括含胺基或羧基的高分子共聚物中的任意一种，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述pH调节剂包括AMP-95、氨水、DMEA中的任意一种，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述消泡剂包括有机硅消泡剂、炔二醇类消泡剂、丙烯酸聚合物类消泡剂中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述远红外陶瓷粉是采用液相共沉淀法制备的，所述远红外陶瓷粉在常温下的远红外发射率在90％以上。
在一些优选实施方案中，所述远红外陶瓷粉是一种由液相共沉淀法制备的白色粉末，由多种远红外吸收优异的物质及加以稀土材料为主的活化剂混合而成，平均粒径达到了纳米级，混合比例经过针对性的优化选择，其常温下远红外发射率在90％以上。
在一些优选实施方案中，所述纳米级改性氮化硼包括氨基改性纳米氮化硼、羧基改性纳米氮化硼、羟基改性纳米氮化硼中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步地，所述纳米级改性氮化硼采用的纳米氮化硼的平均粒径在60nm以下，比表面积小于40m2/g。
在一些优选实施方案中，所述核成膜助剂包括PM、DPM、PPh中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述壳成膜助剂包括Dpnb、DPM、PPh中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述流平剂包括丙烯酸共聚物流平剂、有机硅流平剂、氟碳流平剂中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述防霉剂包括TBZ、TPN、TMTD中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述打磨助剂包括硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述增稠剂包括凹凸棒土、聚酰胺蜡、非离子型疏水改性聚氨酯增稠剂、气相二氧化硅、有机改性的蒙脱石粘土中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述亲水改性芳香族聚异氰酸酯为磺酸盐亲水改性芳香族聚异氰酸酯，且不限于此。在一些优选实施方案中，所述脱水剂包括原甲酸三乙酯和/或对甲苯磺酸异氰酸酯，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述助溶剂包括氨酯级的PMA和/或PM，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述A组分与B组分的质量比为7-9∶1。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆的制备方法，其包括：
将增稠剂与水混合，再加入润湿剂、分散剂、消泡剂、钛白粉、纳米级改性氮化硼、远红外陶瓷粉、滑石粉、碳酸钙、打磨助剂混合研磨，之后与纳米改性核壳水性分散体混合，最后加入pH调节剂、核成膜助剂、壳成膜助剂、流平剂、防霉助剂混合均匀，形成所述A组分；
将亲水改性芳香族聚异氰酸酯与助溶剂混合，再加入脱水剂，形成所述B组分；
以及，将所述A组分与B组分混合均匀，形成所述纳米粒子改性水性白木器封闭底漆。
在一些优选实施方案中，所述纳米改性核壳水性分散体的制备方法包括：
使包含纳米SiO2的分散液、第一羧基单体、第一羟基单体、引发剂、链转移剂的第一混合反应体系于130-140℃反应1h，制得纳米SiO2改性核结构树脂；
使包含所述纳米SiO2改性核结构树脂、第二羧基单体、第二羟基单体、功能单体、引发剂与链转移剂的第二混合反应体系于130-140℃反应1h，再降温至75℃加入中和剂高速分散，制得具有核壳结构的水性分散体；
将锆源与氧化石墨烯分散液搅拌混合均匀，并于105-115℃反应8h，制得纳米ZrO2复合氧化石墨烯；
将所述纳米ZrO2复合氧化石墨烯与核壳结构的水性分散体混合均匀，并于50-60℃反应8h，制得所述纳米改性核壳水性分散体。
在一些优选实施方案中，所述纳米的SiO2分散液由纳米二氧化硅胶体超声分散于丙二醇丁醚获得。
在一些优选实施方案中，所述第一羧基单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述第一羟基单体包括丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述引发剂包括AIBN、BPO、DTBP中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述链转移剂包括叔十二烷基硫醇TDM、巯基硫醇ME、戊烯化合物、AMSD中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述第二羧基单体包括丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述第二羟基单体包括丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述功能单体包括甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、烷基丙烯酸酯磷酸酯中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述中和剂包括三乙胺、N，N-二甲基乙醇胺、氨水中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述锆源包括八水合氧氯化锆、丙醇锆、四正丁氧基锆中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
在一些优选实施方案中，所述氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的片层直径为5～20μm，层数在10层以下，氧含量低于15％。
在一些优选实施方案中，所述具有核壳结构的水性分散体的数均分子量为10000-20000，重均分子量为20000-40000。
在一些优选实施方案中，所述第一混合反应体系中纳米SiO2、第一羧基单体、第一羟基单体、引发剂与链转移剂的质量比为0.3-1.5∶40-60∶0.5-2.0∶0.5-1.8∶0.5-2.0。
在一些优选实施方案中，所述第二混合反应体系中纳米SiO2改性核结构树脂、第二羧基单体、第二羟基单体、功能单体、引发剂与链转移剂的质量比为0.5-1.5∶50-70∶1.0-2.5∶2.0-6.0∶0.5-1.8∶0.5-2.0。
在一些更为具体地实施方案中，所述纳米粒子改性水性白木器封闭底漆的制备方法包括：
将去离子水与增稠剂混合均匀后以线速度20-30m/s高速分散10-15min，再依次加入润湿剂、分散剂、消泡剂、钛白粉、纳米级改性氮化硼、远红外陶瓷粉、滑石粉、碳酸钙、打磨助剂，再以线速度20-30m/s高速分散25-30min，研磨细度合格，过滤得到无树脂填料浆；
称取纳米改性水性分散体，搅拌条件下，将无树脂填料浆缓慢加入纳米改性氧化石墨烯水性分散体中，以线速度20-30m/s高速分散10-15min，再依次缓慢加入pH调节剂调节pH值，然后加入核成膜助剂、壳成膜助剂、流平剂、防霉助剂，以线速度20-30m/s高速分散10-15min，最后用去离子水调节粘度合格，获得A组分；
将氨酯级的助溶剂缓慢加入亲水改性芳香族聚异氰酸酯中，以线速度20-30m/s高速分散10-15min，再加入脱水剂，以线速度20-30m/s高速分散10-15min，用200目滤网过滤后，灌装，获得B组分。
在一些更为具体地实施方案中，所述纳米改性核壳水性分散体的制备方法包括：
在装有搅拌器、滴液漏斗、冷凝管和温度计的四口烧瓶中，加入一定量纳米SiO2在丙二醇丁醚中的超声液，开始搅拌升温到130-140℃，在反应温度和搅拌速度恒定的条件下，将第一羧基单体、第一羟基单体、引发剂和链转移剂混合均匀，滴加时间约为4h，保温反应1h，得到纳米SiO2改性核结构树脂；
再将另一含有第二羧基单体、第二羟基单体、功能单体、引发剂和链转移剂混合均匀，用时3h滴加到上述纳米SiO2改性核结构树脂中，保持1h，得到亲水的核壳树脂，降温至75℃，加中和剂搅拌30min后，加水高速分散60min，降温、过滤、出料，即得核壳结构的水性分散体；
取适量ZrOCl2·8H2O为锆源溶于去离子水中，加入经超声分散制备的1％氧化石墨烯溶液中，并在超声下搅拌均匀制成悬浮液，使ZrOCl2·8H2O均匀的附着在氧化石墨烯片层表面上，再将搅拌均匀的悬浮液放入高温反应釜中，在110±5℃的高温条件下，ZrOCl2·8H2O与氧化石墨烯反应8h，得到纳米ZrO2复合氧化石墨烯；
再取适量纳米ZrO2复合氧化石墨烯，超声分散30min后缓慢加入到核壳结构的水性分散体中，以线速度20-30m/s高速搅拌30min，得到纳米改性核壳水性分散体。
本发明中纳米改性核壳水性分散体包括核与壳的双重改性，其中纳米SiO2改性作为硬核改性剂，纳米ZrO2复合氧化石墨烯作为软壳改性剂。
本发明中在核壳水性分散体的核层与壳层的合成过程中，通过引入不同的纳米远红外粒子进行化学改性，提高了纳米材料分散性及稳定性，使光热转化效率及热传导效率提高的同时，也合理的调节了核层与壳层的交联固化的梯度，使水性木器涂层内外固化干燥更均匀，减少表干里不干引起的厚膜开裂问题的出现。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种涂层，所述涂层由前述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆通过远红外烘烤形成。
本发明的改性水性白木器封闭底漆与专用远红外干燥设备配套使用时，与未改性的同类型产品相比，可大幅度地缩短烘烤时间。涂层可以快速地建立起硬度和强度，从而涂层的打磨性、附着力、抗涨筋性等性能均得到明显提升。经客户反复评估及测试，在保证涂层质量的前提下，本发明的改性水性白木器封闭底漆与传统的水性白木器封闭底均采用远红外烘烤工艺时，可明显提高涂层的光热转效率，综合应用能耗可降低40％以上。本发明的改性水性白木器封闭底漆采用远红外烘烤工艺，与传统水性白木器封闭底漆采用传统鼓风空气对流式烘烤工艺相比较，综合应用能耗可降低60％-70％。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆配套用于远红外烘烤装置的封闭底漆中的用途。
进一步地，所述远红外烘烤装置发出的远红外波长范围为7-15μm。
下面结合若干优选实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，本实施例在以发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
下面所用的实施例中所采用的实验材料，如无特殊说明，均可由常规的生化试剂公司购买得到。
以下实施例及对比例中的纳米改性核壳水性分散体的制备方法包括：
在装有搅拌器、滴液漏斗、冷凝管和温度计的四口烧瓶中，加入一定量纳米SiO2在丙二醇丁醚中的超声液，开始搅拌升温到130-140℃，在反应温度和搅拌速度恒定的条件下，将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、AIBN和叔十二烷基硫醇TDM混合均匀，滴加时间约为4h，保温反应1h，得到纳米SiO2改性核结构树脂；其中纳米SiO2、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、AIBN与叔十二烷基硫醇的质量比为1∶50∶1∶1∶1；
再将另一含有丙烯酸乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、AIBN和巯基硫醇混合均匀，用时3h滴加到上述纳米SiO2改性核结构树脂中，保持1h，得到亲水的核壳树脂，降温至75℃，加中和剂搅拌30min后，加水高速分散60min，降温、过滤、出料，即得具有核壳结构的水性分散体；其中纳米SiO2改性核结构树脂、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、AIBN与巯基硫醇的质量比为1∶60∶2∶4∶1∶1；
取适量ZrOCl2·8H2O为锆源溶于去离子水中，加入经超声分散制备的1％氧化石墨烯溶液中，并在超声下搅拌均匀制成悬浮液，使ZrOCl2·8H2O均匀的附着在氧化石墨烯片层表面上，再将搅拌均匀的悬浮液放入高温反应釜中，在110±5℃的高温条件下，ZrOCl2·8H2O与氧化石墨烯反应8h，得到纳米ZrO2复合氧化石墨烯；
再取适量纳米ZrO2复合氧化石墨烯，超声分散30min后缓慢加入到具有核壳结构的水性分散体中，以线速度20-30m/s高速搅拌30min，得到纳米改性核壳水性分散体。
实施例1
将去离子水与增稠剂混合均匀后以线速度20-30m/s高速分散10-15min，再依次加入润湿剂、分散剂、消泡剂、钛白粉、纳米级改性氮化硼、远红外陶瓷粉、滑石粉、碳酸钙、打磨助剂，再以线速度20-30m/s高速分散25-30min，研磨细度合格，过滤得到无树脂填料浆；
称取纳米改性核壳水性分散体，搅拌条件下，将无树脂填料浆缓慢加入其中，以线速度20-30m/s高速分散10-15min，再依次缓慢加入pH调节剂，然后加入核成膜助剂、壳成膜助剂、流平剂、防霉助剂，以线速度20-30m/s高速分散10-15min，最后用去离子水调节粘度合格，获得A组分；
将助溶剂缓慢加入磺酸盐亲水改性芳香族聚异氰酸酯中，以线速度20-30m/s高速分散10-15min，再加入脱水剂，以线速度20-30m/s高速分散10-15min，用200目滤网过滤后，灌装，获得B组分。
将所述A组分与B组分混合均匀(A组分与B组分的质量比为8∶1)，形成纳米粒子改性水性白木器封闭底漆。
其中，纳米粒子改性水性白木器封闭底漆中各组分的用量等如表1所示，形成的涂层的性能如表4、5所示。
实施例2
方法同实施例1，不同之处在于各组分的用量，(A组分与B组分的质量比为9∶1)
详见表1，形成的涂层的性能如表4所示。
实施例3
方法同实施例1，不同之处在于各组分的用量，(A组分与B组分的质量比为7∶1)
详见表1，形成的涂层的性能如表4所示。
实施例4
方法同实施例1，不同之处在于各组分的用量，详见表1，形成的涂层的性能如表4所示。
实施例5
方法同实施例1，不同之处在于各组分的用量，详见表2，形成的涂层的性能如表4所示。
实施例6
方法同实施例1，不同之处在于各组分的用量，详见表2，形成的涂层的性能如表4所示。
实施例7
方法同实施例1，不同之处在于各组分的用量，详见表2，形成的涂层的性能如表4所示。
表1实施例1-4中各组分含量
Figure BDA0003540929070000091
Figure BDA0003540929070000101
表2实施例5-7中各组分含量
Figure BDA0003540929070000102
Figure BDA0003540929070000111
对比例1
方法同实施例1，不同之处在于，未加远红外陶瓷粉，各组分的用量详见表3，形成的涂层的性能如表4所示。
对比例2
方法同实施例1，不同之处在于，未加远红外陶瓷粉，将纳米级改性氮化硼替换为微米级氮化硼，各组分的用量详见表3，形成的涂层的性能如表4所示。
对比例3
方法同实施例1，不同之处在于，将纳米改性核壳水性分散体替换为市售水性分散体，各组分的用量详见表3，形成的涂层的性能如表4、5所示。
对比例4
方法同实施例1，不同之处在于，将纳米改性核壳水性分散体无纳米改性自合成水性分散体(即前述的“具有核壳结构的水性分散体”)，各组分的用量详见表3，形成的涂层的性能如表4所示。
表3对比例1-4中各组分含量
Figure BDA0003540929070000112
Figure BDA0003540929070000121
表4实施例1-7及对比例1-4中形成的涂层的性能
Figure BDA0003540929070000122
表5实施例1及对比例3应用综合能耗对比
Figure BDA0003540929070000123
本说明书中采用的测试方法如下：
实干时间按照GB/T1728-2020标准中实干丙法测试。
前期硬度用烘烤时间60min时，用指甲全力去划伤涂层后的目测现象，作为判断对比的依据，试验结果可记为无划痕、有划痕、划伤。
硬度按照GB/T 6739-2006标准测试，烘烤时间90min；
附着力按照ASTM D 3359-2002标准测试，烘烤时间90min；
打磨性按照GB/T1770-2008标准测试烘烤时间90min，以打磨后砂纸上粘附磨出物的多少作为判断依据；
抗涨筋性采用目测的现象作为判断对比依据，实验结果可记为有涨筋、无涨筋。
厚涂性采用目测的现象作为判断依据，主要观察表干里不干造成的起皱现象，实验结果可记为无异常、局部起皱。干膜厚度为120μm。
以上表2所示的测试项目，其基材均为木板。除了前期硬度和最终硬度是在木板上预涂一道水性UV底漆，其他的测试项目均是在木板上预涂一道透明水性双组分封闭底漆。实施例1-7和对比例1-4的干膜厚度控制在55±5μm。由表4中的数据显示，按照实施例1-7制备的改性水性白木器封闭底漆在硬度、附着力、抗涨筋性、打磨性等性能方面优于按对比例1-4制备的水性白木器封闭底漆检测结果，尤其是在实干时间、前期硬度、最终铅笔硬度、打磨性的优势更加明显。其中实施例1综合性能最佳。
由表5中的数据显示，按照实施例1制备的改性水性白木器封闭底漆与按对比例3制备的水性白木器封闭底漆相比，同时远红外烘烤工艺条件下，综合应用能耗下降了43.0％。与传统的鼓风对流式烘烤工艺相比，综合应用能耗下降了63.5％。
将实施例1的改性水性白木器封闭底漆和对比例3的水性白木器封闭底漆涂木板上，干膜厚度60μm，同时放入远红外烘箱中进行烘烤，温度设置65℃，烘烤时间80min，对比例3涂层打磨时明显粘砂纸，(参阅图1a)，而实施例1基本不粘砂纸，(参阅图1b)。
将实施例1的改性水性白木器封闭底漆和对比例3的水性白木器封闭底漆涂木板上，干膜厚度60μm，同时放入远红外烘箱中进行烘烤，温度设置65℃，烘烤时间0min、5min、20min时，右边的实施例1的表面升温速度明显高于左边的对比例3(参阅图2a-图2c)。
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
应当理解，本发明的技术方案不限于上述具体实施案例的限制，凡是在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落于本发明的保护范围之内。

Claims (30)

1.一种纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于包括质量比为7-9:1的A组分和B组分；
所述A组分包括按照重量份计算的如下组分：纳米改性核壳水性分散体30.0-50.0份、润湿剂0.1-0.5份、分散剂0.1-0.5份、pH调节剂0.1-0.3份、消泡剂0.1-0.5份、钛白粉10-20份、远红外陶瓷粉1-10份、滑石粉5-10份、碳酸钙5-10份、纳米级改性氮化硼0.2-2份、核成膜助剂2-4份、壳成膜助剂1-3份、水5-10份、流平剂0.1-0.5份、防霉剂0.1-0.3份、打磨助剂1-3份及增稠剂0.5-1.5份；
所述B组分包括按照重量份计算的如下组分：亲水改性芳香族聚异氰酸酯65.0-80.0份、脱水剂0.1-0.3份及助溶剂20.0-35.0份；
其中，并且所述纳米改性核壳水性分散体的制备方法包括：
使包含纳米SiO2的分散液、第一羧基单体、第一羟基单体、引发剂、链转移剂的第一混合反应体系于130-140℃反应1h，制得纳米SiO2改性核结构树脂，其中所述包含纳米SiO2的分散液由纳米二氧化硅胶体超声分散于丙二醇丁醚获得；
使包含所述纳米SiO2改性核结构树脂、第二羧基单体、第二羟基单体、功能单体、引发剂与链转移剂的第二混合反应体系于130-140℃反应1h，再降温至75℃加入中和剂高速分散，制得具有核壳结构的水性分散体，所述具有核壳结构的水性分散体的数均分子量为10000-20000、重均分子量为20000-40000；
将锆源与氧化石墨烯分散液搅拌混合均匀，并于105-115℃反应8h，制得纳米ZrO2复合氧化石墨烯；
将所述纳米ZrO2复合氧化石墨烯与具有核壳结构的水性分散体混合均匀，并于50-60℃反应8h，制得纳米改性核壳水性分散体。
2.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述润湿剂包括有机小分子表面活性剂、有机硅润湿剂、炔二醇润湿剂、有机氟润湿剂中的任意一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述分散剂包括含胺基或羧基的高分子共聚物中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述pH调节剂包括AMP-95、氨水、DMEA中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述消泡剂包括有机硅消泡剂、炔二醇类消泡剂、丙烯酸聚合物类消泡剂中的任意一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述远红外陶瓷粉是采用液相共沉淀法制备的，所述远红外陶瓷粉在常温下的远红外发射率在90%以上。
7.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述纳米级改性氮化硼包括氨基改性纳米氮化硼、羧基改性纳米氮化硼、羟基改性纳米氮化硼中的任意一种或两种以上的组合，所述纳米级改性氮化硼采用的纳米氮化硼的平均粒径在60nm以下，比表面积小于40m2/g。
8.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述核成膜助剂包括PM、DPM、PPh中的任意一种或两种以上的组合。
9.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述壳成膜助剂包括Dpnb、DPM、PPh中的任意一种或两种以上的组合。
10.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述流平剂包括丙烯酸共聚物流平剂、有机硅流平剂、氟碳流平剂中的任意一种或两种以上的组合。
11.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述防霉剂包括TBZ、TPN、TMTD中的任意一种或两种以上的组合。
12.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述打磨助剂包括硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的任意一种或两种以上的组合。
13.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述增稠剂包括凹凸棒土、聚酰胺蜡、非离子型疏水改性聚氨酯增稠剂、气相二氧化硅、有机改性的蒙脱石粘土中的任意一种或两种以上的组合。
14.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述亲水改性芳香族聚异氰酸酯为磺酸盐亲水改性芳香族聚异氰酸酯。
15.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述脱水剂包括原甲酸三乙酯和/或对甲苯磺酸异氰酸酯。
16.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述助溶剂包括氨酯级的PMA和/或PM。
17.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述第一羧基单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯中的任意一种或两种以上的组合。
18.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述第一羟基单体包括丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的任意一种或两种以上的组合。
19.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述引发剂包括AIBN、BPO、DTBP中的任意一种或两种以上的组合。
20.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述链转移剂包括叔十二烷基硫醇、戊烯化合物中的任意一种或两种的组合。
21.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述第二羧基单体包括丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯中的任意一种或两种以上的组合。
22.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述第二羟基单体包括丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的任意一种或两种以上的组合。
23.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述功能单体包括甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、烷基丙烯酸酯磷酸酯中的任意一种或两种以上的组合。
24.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述中和剂包括三乙胺、N,N-二甲基乙醇胺、氨水中的任意一种或两种以上的组合。
25.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述锆源包括八水合氧氯化锆、丙醇锆、四正丁氧基锆中的任意一种或两种以上的组合。
26.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的片层直径为5~20μm，层数在10层以下，氧含量低于15%。
27.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述第一混合反应体系中纳米SiO2、第一羧基单体、第一羟基单体、引发剂与链转移剂的质量比为0.3-1.5:40-60:0.5-2.0:0.5-1.8:0.5-2.0。
28.根据权利要求1所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆，其特征在于：所述第二混合反应体系中纳米SiO2改性核结构树脂、第二羧基单体、第二羟基单体、功能单体、引发剂与链转移剂的质量比为0.5-1.5:50-70:1.0-2.5:2.0-6.0:0.5-1.8:0.5-2.0。
29.权利要求1-28中任一项所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆的制备方法，其特征在于包括：
将增稠剂与水混合，再加入润湿剂、分散剂、消泡剂、钛白粉、纳米级改性氮化硼、远红外陶瓷粉、滑石粉、碳酸钙、打磨助剂混合研磨，之后与纳米改性核壳水性分散体混合，最后加入pH调节剂、核成膜助剂、壳成膜助剂、流平剂、防霉剂混合均匀，形成A组分；
将亲水改性芳香族聚异氰酸酯与助溶剂混合，再加入脱水剂，形成B组分；
以及，将所述A组分与B组分混合均匀，形成所述纳米粒子改性水性白木器封闭底漆。
30.一种涂层，其特征在于：所述涂层由权利要求1-28中任一项所述的纳米粒子改性水性白木器封闭底漆通过远红外烘烤形成，其中采用的远红外光的波长为7-15μm。
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