一種平滑耐磨高硬度單組份水性木器涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種平滑耐磨高硬度單組份水性木器涂料及其制備方法，包括面漆和底漆，面漆由下列組分制成：成膜乳液、防腐劑、消泡劑、潤濕劑、去離子水、流平劑、二丙二醇丁醚、十二醇酯、增稠劑、防閃銹劑；底漆由下列組分制成：成膜乳液、防腐劑、硬脂酸鋅乳液、去離子水、消泡劑、潤濕劑、流平劑、二丙二醇丁醚、十二醇酯、增稠劑、防閃銹劑。本發(fā)明的涂料具有表面平滑、附著力強，硬度和耐磨性高于GB/T23999-2009的技術要求，是一種高性能環(huán)保水性涂料。
【專利說明】一種平滑耐磨高硬度單組份水性木器涂料及其制備方法
【技術領域】:
[0001]本發(fā)明涉及油漆領域，具體涉及一種平滑耐磨高硬度單組份水性木器涂料及其制備方法。
【背景技術】:
[0002]隨著社會的發(fā)展與進步，人們的環(huán)境保護意識不斷提升，而石油資源的日益緊張，加快了油漆水性化的步伐。各國制定的環(huán)保法規(guī)都對涂料中揮發(fā)性有機化合物(VOC)有嚴格限制，中國先后出臺了 GB1851-2009《室內(nèi)裝飾性材料、溶劑型木器涂料中有害物質(zhì)限量》、GB24410-2009《室內(nèi)裝飾裝修材料、水性木器涂料中有害物質(zhì)限量》，對室內(nèi)涂料中VOC的限量提出了明確要求。水性木器涂料與溶劑型涂料相比，具有環(huán)保、低碳、安全、使用方便等優(yōu)點，雙組份水性聚氨酯木器涂料性能可以和溶劑型涂料相媲美，但較高的價格難以被市場所接受。單組份水性木器涂料的價格合理，易于被用戶接受，但普遍存在涂膜初期硬度低、豐滿度差、抗回粘性差、抗沾污能力低等問題。本發(fā)明通過科學選材，優(yōu)化配方，改進工藝，全面提升了單組份水性木器底、面涂料的性能，改進了涂膜存在的常見缺陷，研制的單組份水性木器涂料的涂膜性能符合或超過GB/T23999-2009《室內(nèi)裝飾裝修用水性木器涂料》中各項指標的技術要求，有害物質(zhì)限量符合GB24410-2009《室內(nèi)裝飾裝修材料水性木器涂料中有害物質(zhì)限量》的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]本發(fā)明提供了一種平滑耐磨高硬度單組水性木器涂料及其制備方法，本發(fā)明的涂料具有表面平滑、附著力強，硬度和耐磨性高于GB/T23999-2009的技術要求，是一種高性能環(huán)保水性涂料。
[0004]本發(fā)明的技術方案:
[0005]一種平滑耐磨高硬度單組份水性木器涂料，包括面漆和底漆，其特征在于，所述的面漆和底漆分別由下列重量份的組分制成:
[0006]面漆:
[0007]成膜乳液80-85、防腐劑0.07-0.1、消泡劑0.1-0.2、潤濕劑0.1-0.25、去離子水5-6、流平劑0.1-0.2、二丙二醇丁醚1-3、十二醇酯2-4、增稠劑0.3-0.8、防閃銹劑0.1-0.2 ；
[0008]底漆:
[0009]成膜乳液80-95、防腐劑0.07-0.1、硬脂酸鋅乳液8-12、去離子水2-3、消泡劑
0.1-0.2、潤濕劑0.15-0.25、流平劑0.1-0.2、二丙二醇丁醚2_3、十二醇酯2_4、增稠劑
0.9-1.5、防閃銹劑 0.1-0.2。
[0010] 所述的一種平滑耐磨高硬度單組份水性木器涂料，其特征在于:所述面漆的制備方法為:
[0011]按配方比例稱取各組分原料，首先將去離子水加入不銹鋼釜中，攪拌狀態(tài)下，依次緩慢加入防腐劑、消泡劑、潤濕劑、防閃銹劑，以300-400轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌20-30分鐘，然后將轉(zhuǎn)速調(diào)到400-500轉(zhuǎn)/分，再緩慢加入成膜乳液，并用PH調(diào)節(jié)劑調(diào)體系的PH值為
8.5-9，加入部分增稠劑水溶液調(diào)粘度至75-85KU值，依次緩慢加入流平劑、二丙二醇丁醚、十二醇酯，等余下物料，攪拌40-50分鐘，直至呈均相體系，最后再次用增稠劑水溶液調(diào)粘度至75-85KU值，用120目篩網(wǎng)過濾、計量、包裝，即可。
[0012]所述的一種平滑耐磨高硬度單組份水性木器涂料，其特征在于:所述底漆的制備方法為:
[0013]首先按配方比例稱量好各組分原料，
[0014]然后將去離子水加入不銹鋼釜中，攪拌狀態(tài)下加入防腐劑、再緩慢依次加入硬脂酸鋅乳液、消泡劑、潤濕劑、防閃銹劑，以300-400轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌20-30分鐘，然后將轉(zhuǎn)速調(diào)到400-500轉(zhuǎn)/分，再緩慢加入成膜乳液，并調(diào)節(jié)PH值為8.5-9，加入部分預先溶解好的增稠劑水溶液調(diào)粘度至合格，在依次緩慢加入流平劑、二丙二醇丁醚、十二醇酯，等余下物料，攪拌40-50分鐘，直至呈均相體系，最后再次用增稠劑水溶液調(diào)粘度至75-85KU值，用120目篩網(wǎng)過濾、計量、包裝，即可。
[0015]面漆中的所用的成膜乳液為煙臺萬華提供的Ucper * 4210陰離子型改性聚氨酯分散體；底漆中的所用的成膜乳液為煙臺萬華提供的Laepei.4110和Laepei? 4300兩種乳液共混而得。
[0016]本發(fā)明方案的確定過程:
[0017]1、乳液的確定
[0018]水性木器涂料中成膜物一般為聚合物乳液或水性分散體，在配方中占80%左右(重量比)，乳液的種類和性能是水性木器涂料綜合性能高低的決定因素。
[0019]水分散性醇酸具有光澤高、豐滿度高、流平性好等優(yōu)點，但其涂膜干燥慢、硬度低，需要添加催干劑，而催干劑通常含有重金屬；丙烯酸乳液具有成本較低、快干、耐光、耐候等優(yōu)點，但其涂膜抗回粘性差、柔韌性低；單組份水性聚氨酯分散體(WPU)在耐磨性、硬度、柔韌性、抗粘度、豐滿度、流平性等方面具有優(yōu)勢，但其涂膜耐醇性、耐水性略差，且價格較高；硅丙改性聚氨酯乳液是一種將丙烯酸分子(有機硅分子)、聚氨酯分子通過網(wǎng)絡互穿技術合成的高聚物乳液，與丙烯酸乳液和聚氨酯分散體共混體系相比，綜合性能更加優(yōu)異、貯存穩(wěn)定性更好，適合中高檔水性木器面涂。Laeper ^210陰離子型改性聚氨酯分散體即屬于此類型乳液；由于該乳液采用了特殊的自交聯(lián)技術和后交聯(lián)技術因而具有非常好的耐沾污性、耐磨性和抗回粘性。
[0020]水性木器底漆用乳液性能應滿足以下幾個方面:(1)快干及可打磨性；(2)交聯(lián)密度高，封底性好；(3)耐水性好；(4)滲透潤濕性強；(5)透明度好。
[0021]Lacper * 4300丙苯共聚乳液具有以上特性，Lacper ' 4300是一款多重交聯(lián)苯丙乳液，可以平衡交聯(lián)速率過快或過慢帶來的不足，同時使涂膜在短時間內(nèi)就能獲得良好的硬度、濕打磨性、耐水性等。其與Ucperi+ 4110陰離子型水性聚氨酯分散體(脂肪族)共混后
應用于水性木器底涂，涂膜的硬度、抗熱回粘性進一步提高。
[0022]2、打磨劑的確定
[0023]水性木器底涂打磨可以增加涂層的平滑性和層間附著力，常用的打磨劑有硬脂酸鋅、滑石粉、石英粉等，不同打磨劑性能如圖1所示；
[0024]
[0025]
[0026]以上常用打磨劑加入水性木器涂料體系需要高速分散或砂磨。本發(fā)明選用NMFH-104涂料用水性硬脂酸鋅乳液，只需在低速攪拌下添加，對水性木器涂料的穩(wěn)定性有利，同時不沉淀，透明性好，易打磨，具成本合理，添加量為8-12%。
[0027]3、潤濕劑的確定
[0028]水性木器涂料在木材表面充分流平的條件為二者之間的接觸角為零，即木材表面張力和水性木器涂料的表面張力近相近。木材的表面張力較低大多數(shù)< 40mN/m，而水的表面張力高達72.8mN/m，所以不添加潤濕劑的水性木器涂料在木材表面潤濕流平的效果很
差，涂膜容易產(chǎn)生團聚、縮邊、縮孔等表面缺陷。
[0029]添加合適的基材潤濕劑，便可以達到降低涂料表面張力、增進潤濕流平的作用?；臐櫇駝┓肿油ǔ：惺杷陀H水兩種基團，這種結(jié)構(gòu)的分子加入水性涂料體系，潤濕劑分子會定向重排，使涂料的表面張力迅速下降，但同時也有穩(wěn)泡的傾向，而氣泡容易造成涂膜表面縮孔，因此潤濕劑的選擇遵照如下原則進行:(I)既能快速降低靜態(tài)表面張力，又能迅速降低動態(tài)表面張力；(2)既能降低固/液界面的表面張力，又能降低氣/液界面的表面張力，因為水性木器涂料無論是刷涂或噴涂都會形成氣/液界面；(3)既無起泡作用又不穩(wěn)泡；(4)與水性木器涂料體系配套性良好，不影響光澤和透明度，通過反復實驗，選擇DOW TRION* CF-10和DAPRO W-77復配混合作用，既能有效降低體系的表面張力，又能和體系良好配套，不易起泡、穩(wěn)泡。
[0030]4、表面平滑劑的確定
[0031]水性木器涂料的高硬度和平滑性會提高木器涂料的抗粘連性，但是表面平滑助劑大多數(shù)是有機硅或改性有機硅分子組成，在提高表面平滑性的同時，可能會降低不同涂層之間、底涂和木材之間的附著力。在確保附著力的前提下，提高涂膜的平滑性需要對平滑助劑反復篩選，Levaslip 455在本發(fā)明體系中表現(xiàn)出良好的平滑性、配套性，不影響附著力。
[0032]5、消泡劑的確定
[0033]水性木器涂料在生產(chǎn)的攪拌和施工時，容易引入空氣而產(chǎn)生大量氣泡。在底涂施工過程中，又會將木材空隙中的氣泡置換出來，同時水性木器涂料中的潤濕劑等表面活性劑有起泡、穩(wěn)泡的作用，如果不添加消泡劑，會嚴重影響涂膜的表觀狀態(tài)。
[0034]通常消泡劑隨著與水性體系的相溶性下降，消泡能力提升，但相溶性下降后又會產(chǎn)生縮孔等涂膜缺陷，因而消泡劑的選擇要平衡相溶性和消泡能力，通過大量實驗比較，DAPRO DF 7015在本發(fā)明的水性木器涂料體系中能有效平衡相溶性和消泡能力。
[0035]6、成膜助劑的確定
[0036]成膜助劑能降低乳液的Tg溫度，提高乳液粒子的塑性流動和彈性形變，改善其聚結(jié)性能，使乳液在較低的溫度下仍有良好的成膜性。
[0037]成膜助劑是一種暫時的增塑劑，隨著時間的推移，涂膜的干燥而揮發(fā)。
[0038]常用成膜助 劑性能如下:
[0039]
【權利要求】
1.一種平滑耐磨高硬度單組份水性木器涂料，包括面漆和底漆，其特征在于，所述的面漆和底漆分別由下列重量份的組分制成: 面漆: 成膜乳液80-85、防腐劑0.07-0.1、消泡劑0.1-0.2、潤濕劑0.1-0.25、去離子水5-6、流平劑0.1-0.2、二丙二醇丁醚1-3、十二醇酯2-4、增稠劑0.3-0.8、防閃銹劑0.1-0.2 ； 底漆: 成膜乳液80-95、防腐劑0.07-0.1、硬脂酸鋅乳液8-12、去離子水2-3、消泡劑0.1-0.2、潤濕劑0.15-0.25、流平劑0.1_0.2、二丙二醇丁醚2_3、十二醇酯2_4、增稠劑0.9-1.5、防閃銹劑 0.1-0.2。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種平滑耐磨高硬度單組份水性木器涂料，其特征在于:所述面漆的制備方法為: 按配方比例稱取各組分原料，首先將去離子水加入不銹鋼釜中，攪拌狀態(tài)下，依次緩慢加入防腐劑、消泡劑、潤濕劑、防閃銹劑，以300-400轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌20-30分鐘，然后將轉(zhuǎn)速調(diào)到400-500轉(zhuǎn)/分，再緩慢加入成膜乳液，并用PH調(diào)節(jié)劑調(diào)體系的PH值為8.5-9,加入部分增稠劑水溶液調(diào)粘度至75-85KU值，依次緩慢加入流平劑、二丙二醇丁醚、十二醇酯，等余下物料，攪拌40-50分鐘，直至呈均相體系，最后再次用增稠劑`水溶液調(diào)粘度至75-85KU值，用120目篩網(wǎng)過濾、計量、包裝，即可。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種平滑耐磨高硬度單組份水性木器涂料，其特征在于:所述底漆的制備方法為: 首先按配方比例稱量好各組分原料， 然后將去離子水加入不銹鋼釜中，攪拌狀態(tài)下加入防腐劑、再緩慢依次加入硬脂酸鋅乳液、消泡劑、潤濕劑、防閃銹劑，以300-400轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌20-30分鐘，然后將轉(zhuǎn)速調(diào)到400-500轉(zhuǎn)/分，再緩慢加入成膜乳液，并調(diào)節(jié)PH值為8.5-9，加入部分預先溶解好的增稠劑水溶液調(diào)粘度至合格，在依次緩慢加入流平劑、二丙二醇丁醚、十二醇酯，等余下物料，攪拌40-50分鐘，直至呈均相體系，最后再次用增稠劑水溶液調(diào)粘度至75-85KU值，用120目篩網(wǎng)過濾、計量、包裝，即可。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種平滑耐磨高硬度單組份水性木器涂料，其特征在于:面漆中的所用的成膜乳液為煙臺萬華提供的Lacper ? 4210陰離子型改性聚氨酯分散體；底漆中的所用的成膜乳液為煙臺萬華提供的Lacper? 4110和Lacper? 4300兩種乳液共混而得。
【文檔編號】C09D7/12GK103740248SQ201310538915
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月4日 優(yōu)先權日:2013年11月4日
【發(fā)明者】李秀苗, 陶文, 葉文蓮 申請人:安慶菱湖涂料有限公司