專利名稱：水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)木器漆及制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑涂料，具體是一種水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)木器漆及制備工藝。
研究開發(fā)水性木器漆，除了要考慮環(huán)境保護(hù)因素以外，尚有兩個(gè)問題必須考慮第一、木材具有什么樣的特性及物理性質(zhì)？第二、符合什么樣條件的水性涂料才能作為木器漆使用？木器的表面涂裝之所以不同于其它材質(zhì)(如金屬制品、塑料制品)表面上的涂飾，這是由木材固有特性所決定的。簡言之，木材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。不同的木材，內(nèi)部構(gòu)造不同，有明顯的干縮濕漲性。某些樹種含有單寧和樹脂，不同樹種的表面花紋不同。當(dāng)用涂料涂布在木材表面的時(shí)候，作為涂料基料的聚合物，就粘附在木材的表面上。由于木材是一種多孔性的吸濕材料，當(dāng)涂料涂布在這個(gè)充滿許多小孔的木材表面后，根據(jù)構(gòu)成涂料聚合物的種類不同，聚合物分子量的不同，以及所用分散介質(zhì)種類的不同，它們?cè)谀静谋砻嫔衔搅渴遣煌?。?dāng)聚合物涂布于多孔的木材表面以后，聚合物分子必須通過外層細(xì)胞壁和細(xì)胞壁與壁之間的小孔，才能達(dá)到內(nèi)腔細(xì)胞的有效吸附表面，可滲透細(xì)胞壁毛細(xì)管的聚合物相對(duì)分子質(zhì)量在3000左右，而可以通過細(xì)胞壁間小孔的聚合物相對(duì)分子質(zhì)量可達(dá)400000以下。當(dāng)涂料中的溶劑是極性溶劑的場(chǎng)合，木材的細(xì)胞壁吸收溶劑后就膨脹。當(dāng)木材試樣浸漬在聚合物溶液中時(shí)，我們可以發(fā)現(xiàn)，木材對(duì)溶劑的吸附量和對(duì)聚合物的吸附量是不一致的，并且，與聚合物結(jié)合不牢固的溶劑就會(huì)向木材內(nèi)部滲透，與聚合物結(jié)合牢固的那部分溶劑就吸附于聚合物附近。聚合物由于分子量大，不能通過木材的細(xì)胞壁間小孔，這時(shí)與聚合物結(jié)合有一起的溶劑與聚合物一起被吸附于木材的外表面。在涂料干燥成膜的過程中，吸附于木材外表面上的溶劑首先向空氣中揮發(fā)，聚合物就以涂膜的形式殘留在木材的表面上，而被木材深層吸收的溶劑則在涂料的干燥和使用過程中才能慢慢地被釋放出來，向空氣中揮發(fā)。即當(dāng)涂料溶液涂布于木材表面的時(shí)候，發(fā)生了如下的木材界面現(xiàn)象(1)木材表面首先被涂飾的涂料所潤濕；(2)涂料開始向粗糙的木材毛細(xì)管和細(xì)胞壁間管道表面滲透；(3)木材的細(xì)胞壁在吸收涂料溶劑的同時(shí)涂料的粘度開始上升，并阻止涂料進(jìn)一步向木材的細(xì)胞內(nèi)部滲透，這時(shí)留在木材表面上的涂料聚合物便形成一層所需的涂膜。
作為木器涂料，應(yīng)符合下述幾個(gè)基本條件良好的美化、裝飾功能；適應(yīng)環(huán)境要求，具有良好的保護(hù)功能；具有適應(yīng)多種施工方法的施工性能；良好的配套性及經(jīng)濟(jì)性。上述這些問題，是水性木器漆研究開發(fā)必須考慮和面對(duì)的問題。由于目前市場(chǎng)上水性木器漆開發(fā)時(shí)，一些問題處理的不妥，導(dǎo)致水性木器漆可用性差，裝飾性差，價(jià)格貴，配套品種不齊全。要解決這些問題，必須針對(duì)木材的特性和木器漆的基本要求，才能開發(fā)出有商業(yè)價(jià)值的水性環(huán)保型木器漆。
本發(fā)明是通過如下方案實(shí)現(xiàn)；水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)木器漆及制備工藝，其納米結(jié)構(gòu)木器漆是以乳膠粒徑小于100納米的水分散環(huán)境友好型室溫交聯(lián)干性油改性(甲基)丙烯酸聚氨酯納米聚合物乳液和室溫固化雙組份(甲基)丙烯酸聚氨酯納米聚合物乳液為基料，與顏料、填料、催干劑和其它助劑配合，經(jīng)分散、研磨等工序加工而成。
上述的水分散水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)木器漆，其組成物按重量計(jì)由下列成分構(gòu)成(1)水分散環(huán)境友好型干性油改性(甲基)丙烯酸聚氨酯納米聚合物乳液50-90，乳膠粒徑小于100nm；
(2)水分散環(huán)境友好型雙組份固化(甲基)丙烯酸聚氨酯納米聚合物乳液50-90，乳膠粒徑小于100nm；(3)顏料0-25％；(4)填料1-30％；(5)催干劑2-8％；(6)其它助劑1-10％；(7)軟化水1-20％；本發(fā)明的水性木器漆，以乳膠粒徑小于100nm的水分散環(huán)境友好型室溫交聯(lián)的單、雙組份聚氨酯納米聚合物乳液為基料，與顏料、填料及其它助劑配合制成的，配套體系齊全的系列納米結(jié)構(gòu)水性木器漆。該漆的研究與開發(fā)充分考慮了木材結(jié)構(gòu)及特性，充分考慮了木器漆涂飾的基本要求。所以，該納米結(jié)構(gòu)水性木器漆具有裝飾性優(yōu)良，環(huán)境適應(yīng)性好，配套齊全，無毒，干燥快，價(jià)格適中，施工方便，漆膜機(jī)械性能優(yōu)異，附著力強(qiáng)。已經(jīng)證明，該納米結(jié)構(gòu)水性木器漆可與傳統(tǒng)溶劑型木器漆相媲美，可廣泛用于木器制品的涂飾與防護(hù)。
(1)所述的膠乳粒徑在100nm以下的水分散環(huán)境友好型室溫交聯(lián)(甲基)丙烯酸聚氨酯納米聚合物乳液，固體份為25-45％，該乳液在木器漆中用量為50-90％，最好是70-90％。
(2)所述的膠乳粒徑在100nm以下的水分散環(huán)境友好型雙組份室溫固化的(甲基)丙烯酸聚氨酯納米聚合物乳液，固體份為25-45％，該乳液在水性木器漆中的用量為50-90％，最好是70-90％。
(3)所述的軟化水是去離子水或蒸餾水，水中可溶性離子總量小于100ppm，電導(dǎo)率小于20μm/cm。
(4)所述的顏料可以是金紅石型鈦白粉、碳黑、酞菁藍(lán)、氧化鐵紅、氧化鐵黑、氧化鐵黃、大紅粉、檸檬黃等，在涂料中的用量為1-25％。
(5)適用的填料為1250目滑石粉、輕質(zhì)碳酸鈣等，在涂料中的用量為5-30％。
(6)所述的催干劑是以環(huán)烷酸鈷、鋯、鈣為有效成份的水乳液。例如奧地利維諾華公司的VXW催干劑，在涂料中用量為2-8％，最好是4-7％。
(7)所述的總用量為1-10％的其它助劑包括①分散劑是乙烯基單體與不飽和羧酸共聚物的鹽類。例如漢高公司的5040、5027；畢克公司的BYK104。
②潤濕劑是聚醚改性烷醇。例如美國氣體化工的surfyno1104H；漢高公司的Hydropalar 3204等。
③消泡劑是聚醚改性有機(jī)硅。例如漢高公司NopeoNXZ；氣體化工的Sunfynol DF75、DF210；畢克公司的020、024。
④流平劑是有機(jī)硅改性聚氨酯。例如漢高公司的1eoelliug620、DSX2000；氣體化工的SunfynolDynal604。
⑤消光劑是納米級(jí)氣相二氧化硅。例如漢高公司的TS100/e805。
⑥增稠劑是締合型增稠劑。例如漢高公司的9N-636、1550；羅門哈斯公司的M-8；國產(chǎn)的百菌清。
⑦PH值調(diào)節(jié)劑是揮發(fā)性有機(jī)胺。例如單乙醇胺，2-氨基-1-丙醇，N-乙基嗎啉，三乙胺，N、N-二甲基乙醇胺。
水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)木器漆的制備工藝(1)調(diào)漆容器中加入準(zhǔn)確計(jì)量的軟水，潤濕劑，用可調(diào)式高速分散機(jī)(下同)攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為400-500rpm。
(2)加入配方量的納米聚合物乳液，攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為500-600rpm。
(3)加入配方量的色漿，攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為500-600rpm。
(4)加入配方量的填料漿，攪拌10-30分鐘，轉(zhuǎn)500-600rpm。
(5)加入催干劑，攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為500-600rpm。
(6)加入增稠劑，流平劑，攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為800-1000rpm。
(7)用200目篩網(wǎng)過濾(膩?zhàn)映?包裝得成品。
以下舉例說明列于表1，但本發(fā)明不僅僅局限于以下實(shí)例中。按上述配方制備的水性木器漆的性能列于表2。注表1實(shí)施例與對(duì)比例2為木器用膩?zhàn)印?br> 乳液1為粒徑在100nm以下的，水分散環(huán)境友好型室溫交聯(lián)干性油改性(甲基)丙烯酸聚氨酯納米聚合物乳液乳液2為乳液粒徑在100nm以下的，水分散環(huán)境友好型雙組份室溫固化(甲基)丙烯酸聚氨酯納米聚合物乳液乳液3為英國尤爾-卡托集團(tuán)利富達(dá)公司的R4180純丙乳液乳液4為英國尤爾-卡托集團(tuán)利富達(dá)公司的R4105純丙乳液表1配方實(shí)例

表2.水性木器漆性能

注輕微失光；指光澤比試驗(yàn)前減少5-10％。
權(quán)利要求
1.一種水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)木器漆，是以一種乳膠粒徑小于100nm的水分散環(huán)境友好型室溫交聯(lián)干性油改性(甲基)丙烯酸聚氨脂納米聚合物乳液和室溫固化雙組份(甲基)丙烯酸聚氨酯納米聚合物乳液為基料，與顏料、填料，催干劑和其它助劑配合，經(jīng)分散、研磨等工序加工而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)木器漆，其特征在于，水分散環(huán)境友好型干性油改性(甲基)丙烯酸聚氨酯納米聚合物乳液，分散相粒徑小于100nm，用揮發(fā)性胺中和加水?dāng)嚢璺稚⒍桑毯繛?5-45％，在涂料中用量為50-90％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)木器漆，其特征在于，水分散環(huán)境友好型雙組份室溫固化(甲基)丙烯酸聚氨脂納米聚合物乳液，粒徑小于100nm，用揮發(fā)性胺中和，加水?dāng)嚢璺稚⒍?，固體含量為25-45％，在涂料中用量為50-90％。所用固化劑為拜耳公司的3100，用量為漆量的10-30％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)木器漆，其特征在于，所說的顏料可以是金紅石型鈦白粉、碳黑、氧化鐵紅、氧化鐵黑、氧化鐵黃、酞菁藍(lán)、大紅粉，用量為漆量的1-25％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)木器漆，其特征在于，所說的填料可以是滑石粉、硫酸鋇、碳酸鈣，在涂料中的用量為5-20％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)木器漆，其特征在于，所說的催干劑是環(huán)烷酸鈷、鋯、鈣為活性成份的復(fù)合催干劑乳液，用量為漆量的2-7％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)木器漆其特征在于，所說的其他助劑為潤濕劑、分散劑、消泡劑、防霉劑、增稠劑、流平劑、消光劑、PH值調(diào)節(jié)劑等，具體化合物如申請(qǐng)書正文所述，用量為涂料總量的1-10％。
8.一種水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)木器漆的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟(1)在調(diào)漆容器中加入準(zhǔn)確計(jì)量的軟水，潤濕劑，用可調(diào)式高速分散機(jī)(下同)攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為400-500rpm。(2)加入配方量的納米聚合物乳液，攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為500-600rpm。(3)加入配方量的色漿，攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為500-600rpm。(4)加入配方量的填料漿，攪拌10-30分鐘，轉(zhuǎn)速為500-600rpm。(5)加入催干劑，攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為500-600rpm。(6)加入增稠劑，流平劑，攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為800-1000rpm。(7)用200目篩網(wǎng)過濾(膩?zhàn)映?包裝得成品。
全文摘要
本發(fā)明述及一種水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)木器漆及制備工藝，該漆以乳膠粒徑小于100nm的水分散環(huán)境友好型(甲基)丙烯酸聚氨酯，水分散環(huán)境友好型干性油改性(甲基)丙烯酸聚氨酯納米聚合物乳液為基料，與顏料、填料、催干劑、及其他助劑相配合，經(jīng)研磨、分散等工序加工而成。該納米結(jié)構(gòu)水性木器漆無毒，對(duì)環(huán)境無污染，對(duì)施工人員身體健康無害，使用安全方便?？刹捎盟⑼?、噴涂的方法施工，涂膜干燥快、機(jī)械強(qiáng)度高、裝飾性好，防護(hù)性能優(yōu)異，適用于木器家具的防護(hù)于裝飾。
文檔編號(hào)C09D5/02GK1431265SQ0311362
公開日2003年7月23日 申請(qǐng)日期2003年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月21日
發(fā)明者張萬喜, 劉福長, 李賢意 申請(qǐng)人:張萬喜, 劉福長, 李賢意