CN115160919A - 一种户外超耐候水性光固化木器涂料及其制备方法 - Google Patents

一种户外超耐候水性光固化木器涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种户外用水性光固化木器涂料及其制备方法,属于涂料领域。该方法是在调漆釜中加入水性光固化树脂和含氟丙烯酸乳液,搅拌均匀;之后将光引发剂、水性UV单体、羟基三嗪类衍生物、二丙二醇甲醚、丙二醇、基材润湿剂、消泡剂、流平剂、pH调节剂、水加入配料釜,得到分散后的助剂混合液;将分散好的助剂混合液与聚合物改性纳米硅溶胶以及异噻唑啉酮杀菌防霉剂再次混匀,混匀后加入缔合型聚氨酯增稠剂调节体系粘度至60~100KU,过滤出料,即可得到户外超耐候水性光固化木器涂料。本发明制备出兼具高硬度、高柔韧、超强耐沾污、耐磨、耐水、耐化学品特性的户外木器涂料。

Description

一种户外超耐候水性光固化木器涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种紫外光固化涂料,尤其是应用于户外且拥有超耐候性的水性光固化木器涂料及其制备方法。
背景技术
随着消费者环保意识的日益增强,家具生产企业对非溶剂型涂料的需求不断增长。加之近年来VOC排放限制越来越严格,越来越多的涂装企业开始考虑使用环境友好型涂料替代传统高VOC涂料。水性UV涂料很好的结合了水性涂料与UV光固化涂料二者的优势,成为了目前涂料行业的热门研究方向。一方面,与传统UV涂料相比,水性UV涂料有效控制了活性稀释剂的使用,降低涂装过程对人体的伤害,同时克服传统UV涂料存在的固化收缩、气味偏大等问题。另一方面,相较常规水性涂料,水性UV涂料的涂膜性能优异,干燥时间、涂装间隔大幅缩短。
目前市面上的户外木器涂料,使用年限基本在1-2年,超过上述使用年限就会出现不同程度的开裂、黄变、起泡等弊病,加之其不耐脏污、不耐刮擦,反复的外界侵蚀导致涂膜失光、漆层掉落等问题层出不穷,重新翻修也需要大量的人力、物力和时间。因此,推出一款能够长效应用于户外且各项性能优异的水性光固化户外涂料是非常必要的。
硬度与柔韧之间的矛盾是困扰传统光固化涂料的难题。对于许多应用场合,尤其是昼夜温差大、腐蚀介质多的户外应用场合,兼具高硬度、高韧性、高水汽屏蔽效果,对于光固化涂料获得更长的防护年限十分必要。高硬度、高交联密度可以强化漆膜对机械力、化学介质的侵袭抵御,而高柔韧性则可适应基材(木材)因湿度或是温度变化所引起的膨胀或收缩,以及软质基材的变形。目前,已经有大量研究致力于优化光固化涂层体系,采用功能聚合物及无机杂化组份对光固化涂料进行改性是解决这一问题的有效途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种长效应用于户外的水性紫外光固化木器涂料。本发明不仅绿色环保,还兼具硬度高、柔韧性好、附着力佳、抗划伤、耐水、耐黄变、耐化学品、长效自清洁等优势。
本发明的另一目的是提供一种上述户外水性光固化涂料的制备方法。
本发明的目的可以通过以下措施达到:
一种户外超耐候水性光固化木器涂料,由以下组成物及重量份组成:
Figure BDA0003788649560000021
在一些优选的技术方案中,该涂料由以下组成物及重量份组成:
Figure BDA0003788649560000022
Figure BDA0003788649560000031
本发明技术方案中:所述水性光固化树脂为湛新
Figure BDA0003788649560000032
7177水性脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂、万华
Figure BDA0003788649560000033
4616水性聚氨酯丙烯酸分散体、欧宝迪LUX 220水性聚氨酯树脂、科思创
Figure BDA0003788649560000034
UV 2282水性紫外光固化聚氨酯分散体中的一种或多种;所述含氟丙烯酸乳液为东氟DF-12A自交联型含氟丙烯酸乳液、DF-01核壳结构含氟丙烯酸乳液、中联氟曼FEM-101自交联型氟碳乳液、训达HD-830自交联氟硅丙乳液中的一种或多种。
本发明技术方案中:所述聚合物改性纳米硅溶胶通过以下步骤制备得到:
在反应器中加入硅溶胶和水性丙烯酸树脂常温搅拌混合均匀,缓慢滴加γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,升温至60~80℃,搅拌反应3~5h。降温至30~40℃,加入二甲基乙醇胺调节体系pH值至8-9。加入聚碳化二亚胺,继续搅拌反应0.5~1h。冷却至室温,加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷,搅拌均匀,过滤出料,即可得到聚合物改性纳米硅溶胶。
本发明技术方案中:所述聚合物改性纳米硅溶胶由以下组成物及重量份组成:
Figure BDA0003788649560000035
本发明技术方案中:所述硅溶胶为百特新材料HA2005酸性硅溶胶和百特新材料HN3020中性硅溶胶的混合物,二者重量份比为1:1~3;
所述水性丙烯酸树脂为DSM帝斯曼Neocryl-BT-9水性碱溶性丙烯酸共聚树脂;所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为美国道康宁Z-6030硅烷偶联剂;所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为迈图公司COATOSILMP200环氧硅烷。
本发明技术方案中:所述光引发剂为2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)与1-羟基-环己基-苯基甲酮(184)的混合物,二者的质量比为1~3:1~3。
本发明技术方案中:所述水性UV单体为低官能团单体与高官能团单体的混合物,二者混合比例为4~6:1~4。
本发明技术方案中:所述低官能团UV单体为2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(EOEOEA)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG-DA)中的一种;所述高官能团单体为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO-TMPTA)、乙氧基季戊四醇四丙烯酸酯(PPTTA)、聚二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)中的一种。
本发明技术方案中:所述羟基三嗪类衍生物为奇钛科技
Figure BDA0003788649560000041
5400WB水乳性紫外光吸收剂。
本发明技术方案中:所述基材润湿剂为迪高
Figure BDA0003788649560000042
Twin-4100、毕克BYK-346、深竹SN-4727中的至少一种;所述消泡剂为
Figure BDA0003788649560000043
Airex 904W、
Figure BDA0003788649560000044
FOAMEX 810、
Figure BDA0003788649560000045
Airex 902W中的一种或多种;所述流平剂为
Figure BDA0003788649560000046
Glide 482、DOWSILTM211SAdditive、DOWSILTM 51Additive中的至少一种;所述pH调节剂为陶氏AMP-95多功能助剂;所述缔合型聚氨酯增稠剂为万华Vesmody U605、万华Vesmody U905、德国明凌
Figure BDA0003788649560000047
PUR40、德国明凌
Figure BDA0003788649560000048
PUR62中的一种或多种。
一种上述户外超耐候水性光固化木器涂料的制备方法,该方法通过以下步骤制备得到:
第一步:在调漆釜中加入水性光固化树脂和含氟丙烯酸乳液,搅拌均匀;之后将光引发剂、水性UV单体、羟基三嗪类衍生物、二丙二醇甲醚、丙二醇、基材润湿剂、消泡剂、流平剂、pH调节剂、水加入配料釜,并在1500-2000r/min下预分散0.5~1h,得到分散后的助剂混合液
第二步:将分散好的助剂混合液与聚合物改性纳米硅溶胶以及异噻唑啉酮杀菌防霉剂再次混匀,混匀后加入缔合型聚氨酯增稠剂调节体系粘度至60~100KU,过滤出料,即可得到户外超耐候水性光固化木器涂料。
本发明的有益效果:
(1)采用基于氟、硅双重改性的光固化体系:本发明通过向传统水性光固化体系中引入带有F-C键水性含氟树脂、经改性后带有Si-O键和C=C双键的聚合物改性纳米硅溶胶,通过紫外曝光引发水性低聚物与聚合物改性纳米硅溶胶间的自由基聚合,制备出氟改性、无机硅掺杂,具备高硬度、高柔韧、超强耐沾污性和长效耐水等优异性能的户外木器涂料。
(2)采取了新颖的纳米硅溶胶改性策略:A.采用两种不同硅溶胶进行粒径配级:大粒径无机粒子可以提供更好的机械强度与耐化学品性能,小粒径无机粒子可以降低涂层的孔隙率,提升涂层的水汽屏蔽效果。B.采用了双硅烷的改性策略:一方面,使用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷作为改性剂。它可以在酸性环境下水解生成硅醇,并与水性丙烯酸树脂、纳米二氧化硅表面的羟基发生偶联,促进水性丙烯酸树脂对纳米二氧化硅的包覆。并且,偶联反应为纳米硅溶胶表面引入了C=C双键,使无机组份具备了在UV辐照下与光固化树脂结合的能力,提高了涂层的交联密度。另一方面,使用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷作为树脂自交联的潜伏性固化剂。γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷由于自身的体积位阻,硅烷基在水相可以较长时间保持稳定。但当涂层干燥固化时,树脂形变释放出来的甲氧基硅烷基团可以与基材、树脂、纳米二氧化硅发生交联,从而提升涂层的交联密度,缓解涂层因UV曝光不足引起的固化不完全问题。C.引入聚碳化二亚胺进行活性羧基封闭。通过使用聚碳化二亚胺封闭树脂内过量的羧基,可以降低涂层的亲水性,提升漆膜的耐水及耐化学品性能。
(3)优选的光引发体系及紫外吸收体系:本发明采用2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(紫外吸收峰值波长为366nm)、1-羟基-环己基-苯基甲酮(紫外吸收峰值波长为333nm)为光引发剂,
Figure BDA0003788649560000051
5400WB为紫外光吸收剂(紫外吸收波段为280-315nm)。引发体系与吸收体系吸收峰值波段不重叠,有效地避免了光引发剂因吸收波长被抵消而无法完全裂解为自由基导致固化不完全的问题。同时优选的紫外光吸收剂可屏蔽一定量的紫外辐照,提升本发明产品的耐黄变性能。
(4)本发明通过向水性光固化涂料中添加一定量的可溶于水的活性单体混合物,辐射固化后可与水性低聚物相交联,赋于了涂层一定的拉伸强度和防基材形变的能力,其较为致密的涂膜则大大提高了涂层的耐磨性、耐水性和耐化学品性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明,但本发明的保护范围不限于此。
所述水性光固化树脂为湛新
Figure BDA0003788649560000052
7177水性脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂(简称为UCECOAT 7177)、万华
Figure BDA0003788649560000053
4616水性聚氨酯丙烯酸分散体(简称为UROSIN4616)、欧宝迪LUX 220水性聚氨酯树脂(简称为LUX220)、科思创
Figure BDA0003788649560000061
UV2282水性紫外光固化聚氨酯分散体(简称为UV 2282)中的一种或多种;所述含氟丙烯酸乳液为东氟DF-12A自交联型含氟丙烯酸乳液、DF-01核壳结构含氟丙烯酸乳液、中联氟曼FEM-101自交联型氟碳乳液、训达HD-830自交联氟硅丙乳液中的一种或多种。
实施例中:所述硅溶胶为百特新材料HA2005酸性硅溶胶(简称为HA2005)和百特新材料HN3020中性硅溶胶(简称为HN3020)的混合物,二者重量份比为1:1~3;
所述水性丙烯酸树脂为DSM帝斯曼Neocryl-BT-9水性碱溶性丙烯酸共聚树脂(简称为Neocryl BT-9树脂);所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为美国道康宁Z-6030硅烷偶联剂(简称为Z-6030硅烷);所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为迈图公司COATOSILMP200环氧硅烷(简称为MP200硅烷)。
本发明技术方案中:所述光引发剂为2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)与1-羟基-环己基-苯基甲酮(184光引发剂)的混合物,二者混合比例为1:1。
本发明技术方案中:所述水性UV单体为低官能团单体与高官能团单体的混合物,二者混合比例为4~6:1~4。
本发明技术方案中:所述低官能团UV单体为2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(EOEOEA)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG-DA)中的一种;所述高官能团单体为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO-TMPTA)、乙氧基季戊四醇四丙烯酸酯(PPTTA)、聚二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)中的一种。
本发明技术方案中:所述羟基三嗪类衍生物为奇钛科技
Figure BDA0003788649560000062
5400WB水乳性紫外光吸收剂。
本发明技术方案中:所述基材润湿剂为迪高
Figure BDA0003788649560000063
Twin-4100、毕克BYK-346、深竹SN-4727中的至少一种;所述消泡剂为
Figure BDA0003788649560000064
Airex 904W、
Figure BDA0003788649560000065
FOAMEX 810、
Figure BDA0003788649560000066
Airex 902W中的一种或多种;所述流平剂为
Figure BDA0003788649560000067
Glide 482、DOWSILTM211SAdditive、DOWSILTM 51Additive中的至少一种;所述pH调节剂为陶氏AMP-95多功能助剂;所述缔合型聚氨酯增稠剂为万华Vesmody U605(简称为U605)、万华Vesmody U905(简称为U905)、德国明凌
Figure BDA0003788649560000068
PUR40(简称为PUR40)、德国明凌
Figure BDA0003788649560000069
PUR62(简称为PUR62)中的一种或多种。
上述所列商品为市售商品,其包括但不限于如下购买来源:
湛新
Figure BDA00037886495600000610
7177水性脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂,购买网址如下:
https://coatings.specialchem.com/product/r-allnex-ucecoat-7177
万华
Figure BDA0003788649560000071
4616水性聚氨酯丙烯酸分散体购买网址,购买网址如下:
https://www.whchem.com/product2.html?materials=85
欧宝迪
Figure BDA0003788649560000072
LUX 220水性光固化聚酯-聚氨酯树脂,购买网址如下:
http://www.alberdingkresins.com/cn/products/technicaldata/cat2/solvent-free-uv-curable-dispersions/
科思创
Figure BDA0003788649560000073
UV 2282水性紫外光固化聚氨酯分散体,购买网址如下:
http://www.puchem.com/detail-560.html
东氟DF-12A自交联型含氟丙烯酸乳液,购买网址如下:
http://www.pvdf-feve.com/index.php/index/productsshow/id/153.html
东氟DF-01核壳结构含氟丙烯酸乳液,购买网址如下:
http://www.pvdf-feve.com/index.php/index/productsshow/id/24.html
百特新材料HA2005酸性硅溶胶,购买网址如下:
http://www.88better.cn/pro.asp?ids=264&sortpath=0,1,41,&flag=view
百特新材料HN3020中性硅溶胶,购买网址如下:
http://www.88better.cn/pro.asp?ids=265&sortpath=0,1,41,&flag=view
DSM帝斯曼Neocryl-BT-9水性碱溶性丙烯酸共聚树脂,购买网址如下:
https://info.b2b168.com/s168-63250272.html
DOWSILTM 211S Additive,购买网址如下:
https://www.dow.com/zh-cn/search.html?x11=category&q11=assets%7Cpages%7Cproducts&q=211s&tab=all
DOWSILTM 51Additive,购买网址如下:
https://www.dow.com/zh-cn/pdp.dowsil-51-additive.03119785h.html?productCatalogFlag=1#overview
实施例1~4(物料配比见表1)及对比例1~6的水性光固化木器涂料的制备步骤如下:
(1)聚合物改性纳米硅溶胶的制备:
在反应器中加入硅溶胶和水性丙烯酸树脂常温搅拌混合均匀,缓慢滴加γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,升温至60~80℃,搅拌应3~5h。降温至30~40℃,加入二甲基乙醇胺调节体系pH值至8-9。加入聚碳化二亚胺,继续搅拌反应0.5~1h。冷却至室温,加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷,搅拌均匀,过滤出料,即可得到聚合物改性纳米硅溶胶。
(2)水性光固化木器涂料的制备:
在调漆釜中加入水性光固化树脂和含氟丙烯酸乳液,搅拌均匀。将光引发剂、水性UV单体、羟基三嗪类衍生物、二丙二醇甲醚、丙二醇、基材润湿剂、消泡剂、流平剂、pH调节剂、水加入配料釜,并在1500-2000r/min下预分散0.5~1h。将分散好的助剂混合液与聚合物改性纳米硅溶胶、异噻唑啉酮杀菌防霉剂依次加入调漆釜内,搅拌均匀。加入缔合型聚氨酯增稠剂调节体系粘度至60~100KU,过滤出料,即可得到户外超耐候水性光固化木器涂料。
表1实施例1~4中物料的添加量(质量份)
Figure BDA0003788649560000081
Figure BDA0003788649560000091
对比例1~6的物料配比:
(1)对比例1
将实施例1中的70质量份的硅溶胶混合物(HA2005:HN3020为1:1.5)替换为70质量份的HN3020大粒径硅溶胶,其余物料配比与实施例1相同。
(2)对比例2
将实施例2中的4质量份的Z-6030(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)替换为4质量份的不含双键的偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷,其余物料配比与实施例2相同。
(3)对比例3
将实施例3中的12质量份的FEM-101含氟丙烯酸乳液替换为12质量份的DSM XK12水性丙烯酸乳液,其余物料配比与实施例3相同。
(4)对比例4
将实施例4中的2质量份的Chiguard 5400WB羟基三嗪类衍生物紫外光吸收剂替换为2质量份的苯并***混合物紫外吸收剂UV-1130(紫外光吸收波段为280-400nm),其余物料配比与实施例4相同。
(5)对比例5
将实施例1中的4质量份的EOEOEA单体及1质量份的PPTTA单体替换为5质量的PPTTA单体,其余物料配比与实施例1相同。
(6)对比例6
将实施例4中的55质量份的Bayhydrol UV 2282水性光固化树脂、15质量份的HD-830含氟丙烯酸乳液及15质量份的聚合物纳米改性硅溶胶替换为80质量份的水性光固化树脂Bayhydrol UV 2282,其余物料配比与实施例4相同。
性能测试
根据HG/T 5183-2017《水性紫外光(UV)固化木器涂料》、LY/T3133-2019《户外用水性木器涂料》所规定的方法进行试板制作、养护及性能测试。样板固化流程为:先50℃干燥30min,然后在紫外线高压汞灯光源下(光谱能量分布以365nm为中心,传输速率为15m/min)固化。
涂料的主要技术指标列表如下(表2、表3):
表2实施例1~4的性能指标
Figure BDA0003788649560000101
Figure BDA0003788649560000111
注:[1]数量等级0、1、2、3、4、5分别表示:无、很少、少量、中等、较多、严重或密集;[2]起泡、开裂的大小等级S0、S1、S2、S3、S4、S5分别表示:10倍放大镜下不可见、10倍放大镜下可见、正常目视可见、<0.5mm的泡(正常目视清晰可见)、0.5mm~5mm的泡(1mm宽开裂)、>5mm的泡(超过1mm宽开裂);[3]霉点大小等级S0、S1、S2、S3、S4、S5分别表示:无可见、可见、<1mm霉点、<2mm霉点、<5mm霉点、≥5mm霉点。
表3对比例1~6的性能指标
Figure BDA0003788649560000112
Figure BDA0003788649560000121
注:[1]数量等级0、1、2、3、4、5分别表示:无、很少、少量、中等、较多、严重或密集;[2]起泡、开裂的大小等级S0、S1、S2、S3、S4、S5分别表示:10倍放大镜下不可见、10倍放大镜下可见、正常目视可见、<0.5mm的泡(正常目视清晰可见)、0.5mm~5mm的泡(1mm宽开裂)、>5mm的泡(超过1mm宽开裂);[3]霉点大小等级S0、S1、S2、S3、S4、S5分别表示:无可见、可见、<1mm霉点、<2mm霉点、<5mm霉点、≥5mm霉点。
检测结果说明:
实施例1与对比例1进行比较:实施例1中聚合物纳米硅溶胶中的硅溶胶混合液主要是由6-9nm的酸性硅溶胶和20-30nm的中性硅溶胶组成,对比例1中全部替换为大粒径的中性硅溶胶,导致在改性过程中pH偏于中性。而由于硅烷偶联剂在酸性或弱酸性条件下才可水解为硅醇基与二氧化硅表面或者水性树脂表面的羟基进行反应,因此对比例1中的接枝反应并不充分,无法达到预期效果。再由于中性硅溶胶粒径偏大,导致成膜后的涂膜偏脆不致密,拉伸强度、柔韧性和耐介质效果较差。如若将对比例1中的中性硅溶胶全部替换为酸性硅溶胶,虽然接枝改性效果充分,但由于硅溶胶粒径偏小,成膜后的漆膜没有刚性、耐沾污抗划伤等性能较差。
实施例2与对比例2进行比较:对比例2中,将实施例2含双键偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷替换为不含双键的偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷,虽然仍可以对硅溶胶进行改性,但由于改性后的硅溶胶不含有双键,在紫外曝光后与主体低聚物不产生交联,因此整体涂膜的交联密度和机械强度下降,耐老化表现也不及实施例2。与之相同的是,如果使用未经改性的硅溶胶进行物理掺杂,如:将实施例2配方中的聚合物改性纳米硅溶胶完全替换为未改性的硅溶胶混合物(HA2005:HN3020为1:1.5),测试结果几乎与对比例2的结果相同,同样无法有效实现UV涂层补强。
实施例3与对比例3进行比较:对比例3中将含氟丙烯酸乳液替换为水性丙烯酸树脂,由于水性丙烯酸树脂缺少水性氟碳树脂牢固的C-F骨架,在耐候、耐热、耐寒、防霉以及耐黄变等方面均不如水性氟碳树脂,涂层整体性能显著下降。
实施例4与对比例4进行比较:对比例4中将羟基三嗪类衍生物紫外光吸收剂
Figure BDA0003788649560000122
5400WB替换为苯并***混合物紫外吸收剂UV-1130。由于UV-1130紫外吸收剂的吸收波段为280-400nm,正好对应以365nm为中心的紫外光谱能量,因此固化时大量紫外线被吸收,导致光引发剂产生的自由基数量急剧减少,从而影响固化速率,导致固化不完全,整体性能偏差。由于大多数紫外吸收剂在固化时吸收紫外线分解,使得涂层残余的有效紫外吸收剂偏少,但光敏剂和双键数量却剩余较多,在后期阳光中的紫外线的作用下分解导致涂膜易变色和发黄。
实施例1与对比例5进行比较:对比例5中将水性UV单体混合物替换为多官能团度UV单体(PPTTA),由于高官能团度UV单体分子量较大,光固化速率快,而且交联密度大,相应地固化膜硬度高,脆性大,耐抗性优异。但同时得到的涂层柔韧性、抗冲击等指标均有下降,相应的拉伸强度、断裂伸长率和耐温变循环性较差。
实施例4与对比例6进行比较:对比例6中将含氟丙烯酸乳液和聚合物改性纳米硅溶胶全部替换为水性光固化树脂,即配方中的成膜物均为水性光固化树脂。由于交联密度得到提高,固化成膜后的涂层无论是机械性能还是耐化学品性都得到了大大的提升。虽然刚性得到加强,但此涂层的户外耐久性和韧性一般,当在户外达到一定的时间后,因基材受温度或湿度变化而引起的膨胀或收缩导致产生形变后,涂层的应力结构产生了破坏,导致涂膜会出现不同程度的龟裂和粉化。同时由于分子链上带有大量的双键,在长时间紫外线的曝光下会易被破坏,产生裂解的双键过多超出了紫外吸收剂的作用范围,涂膜耐黄变性就会变差。而实施例4中由于拥有氟碳树脂和聚合物改性纳米硅溶胶的存在,不仅提高了涂层整体的韧性、拉伸强度以及耐黄变性,同时憎水基团使得水与涂层表面接触角增大,自清洁效果大大提升。

Claims (11)

1.一种户外超耐候水性光固化木器涂料,其特征在于由以下组成物及重量份组成:
Figure FDA0003788649550000011
2.根据权利要求1所述的一种户外超耐候水性光固化木器涂料,其特征在于由以下组成物及重量份组成:
Figure FDA0003788649550000012
Figure FDA0003788649550000021
3.根据权利要求1或2所述的一种户外超耐候水性光固化木器涂料,其特征在于所述水性光固化树脂为湛新
Figure FDA0003788649550000023
7177水性脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂、万华
Figure FDA0003788649550000024
4616水性聚氨酯丙烯酸分散体、欧宝迪LUX 220水性聚氨酯树脂、科思创
Figure FDA0003788649550000025
UV2282水性紫外光固化聚氨酯分散体中的一种或多种;
所述含氟丙烯酸乳液为东氟DF-12A自交联型含氟丙烯酸乳液、DF-01核壳结构含氟丙烯酸乳液、中联氟曼FEM-101自交联型氟碳乳液、训达HD-830自交联氟硅丙乳液中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的一种户外超耐候水性光固化木器涂料,其特征在于所述聚合物改性纳米硅溶胶通过以下步骤制备得到:
在反应器中加入硅溶胶和水性丙烯酸树脂常温搅拌混合均匀,缓慢滴加γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,升温至60~80℃,搅拌反应3~5h。降温至30~40℃,加入二甲基乙醇胺调节体系pH值至8-9。加入聚碳化二亚胺,继续搅拌反应0.5~1h。冷却至室温,加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷,搅拌均匀,过滤出料,即可得到聚合物改性纳米硅溶胶。
5.根据权利要求4所述的一种户外超耐候水性光固化木器涂料,其特征在于所述聚合物改性纳米硅溶胶由以下组成物及重量份组成:
Figure FDA0003788649550000022
6.根据权利要求4所述的一种聚合物改性纳米硅溶胶,其特征在于所述硅溶胶为百特新材料HA2005酸性硅溶胶和百特新材料HN3020中性硅溶胶的混合物,二者重量份比为1:1~3;
所述水性丙烯酸树脂为DSM帝斯曼Neocryl-BT-9水性碱溶性丙烯酸共聚树脂;所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为美国道康宁Z-6030硅烷偶联剂;所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为迈图公司COATOSILMP200环氧硅烷。
7.根据权利要求1或2所述的一种户外超耐候水性光固化木器涂料,其特征在于所述光引发剂为2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)与1-羟基-环己基-苯基甲酮(184)的混合物,二者的质量比为1~3:1~3。
8.根据权利要求1或2所述的一种户外超耐候水性光固化木器涂料,其特征在于所述水性UV单体为低官能团单体与高官能团单体的混合物,二者混合比例为4~6:1~4;
所述低官能团UV单体为2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(EOEOEA)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG-DA)中的一种;所述高官能团单体为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO-TMPTA)、乙氧基季戊四醇四丙烯酸酯(PPTTA)、聚二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)中的一种。
9.根据权利要求1或2所述的一种户外超耐候水性光固化木器涂料,其特征在于所述羟基三嗪类衍生物为奇钛科技
Figure FDA0003788649550000031
5400WB水乳性紫外光吸收剂。
10.根据权利要求1或2所述的一种户外超耐候水性光固化木器涂料,其特征在于所述基材润湿剂为迪高
Figure FDA0003788649550000032
Twin-4100、毕克BYK-346、深竹SN-4727中的至少一种;
所述消泡剂为
Figure FDA0003788649550000033
Airex 904W、
Figure FDA0003788649550000034
FOAMEX 810、
Figure FDA0003788649550000035
Airex 902W中的一种或多种;
所述流平剂为
Figure FDA0003788649550000036
Glide 482、DOWSILTM 211S Additive、DOWSILTM 51Additive中的至少一种;
所述pH调节剂为陶氏AMP-95多功能助剂;
所述缔合型聚氨酯增稠剂为万华Vesmody U605、万华Vesmody U905、德国明凌
Figure FDA0003788649550000037
PUR40、德国明凌
Figure FDA0003788649550000038
PUR62中的一种或多种。
11.一种权利要求1或2所述的户外超耐候水性光固化木器涂料的制备方法,其特征在于该方法的步骤如下:
第一步:在调漆釜中加入水性光固化树脂和含氟丙烯酸乳液,搅拌均匀;之后将光引发剂、水性UV单体、羟基三嗪类衍生物、二丙二醇甲醚、丙二醇、基材润湿剂、消泡剂、流平剂、pH调节剂、水加入配料釜,并在1500-2000r/min下预分散0.5~1h,得到分散后的助剂混合液;
第二步:将分散好的助剂混合液与聚合物改性纳米硅溶胶以及异噻唑啉酮杀菌防霉剂再次混匀,混匀后加入缔合型聚氨酯增稠剂调节体系粘度至60~100KU,过滤出料,即可得到户外超耐候水性光固化木器涂料。
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