水分散環境友好型納米結構木器漆及製備工藝的製作方法

2023-07-30 12:55:11 3

專利名稱：水分散環境友好型納米結構木器漆及製備工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及建築塗料，具體是一種水分散環境友好型納米結構木器漆及製備工藝。
研究開發水性木器漆，除了要考慮環境保護因素以外，尚有兩個問題必須考慮第一、木材具有什麼樣的特性及物理性質？第二、符合什麼樣條件的水性塗料才能作為木器漆使用？木器的表面塗裝之所以不同於其它材質(如金屬製品、塑料製品)表面上的塗飾，這是由木材固有特性所決定的。簡言之，木材的內部結構十分複雜。不同的木材，內部構造不同，有明顯的幹縮溼漲性。某些樹種含有單寧和樹脂，不同樹種的表面花紋不同。當用塗料塗布在木材表面的時候，作為塗料基料的聚合物，就粘附在木材的表面上。由於木材是一種多孔性的吸溼材料，當塗料塗布在這個充滿許多小孔的木材表面後，根據構成塗料聚合物的種類不同，聚合物分子量的不同，以及所用分散介質種類的不同，它們在木材表面上吸附量是不同的。當聚合物塗布於多孔的木材表面以後，聚合物分子必須通過外層細胞壁和細胞壁與壁之間的小孔，才能達到內腔細胞的有效吸附表面，可滲透細胞壁毛細管的聚合物相對分子質量在3000左右，而可以通過細胞壁間小孔的聚合物相對分子質量可達400000以下。當塗料中的溶劑是極性溶劑的場合，木材的細胞壁吸收溶劑後就膨脹。當木材試樣浸漬在聚合物溶液中時，我們可以發現，木材對溶劑的吸附量和對聚合物的吸附量是不一致的，並且，與聚合物結合不牢固的溶劑就會向木材內部滲透，與聚合物結合牢固的那部分溶劑就吸附於聚合物附近。聚合物由於分子量大，不能通過木材的細胞壁間小孔，這時與聚合物結合有一起的溶劑與聚合物一起被吸附於木材的外表面。在塗料乾燥成膜的過程中，吸附於木材外表面上的溶劑首先向空氣中揮發，聚合物就以塗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塗料的乾燥和使用過程中才能慢慢地被釋放出來，向空氣中揮發。即當塗料溶液塗布於木材表面的時候，發生了如下的木材界面現象(1)木材表面首先被塗飾的塗料所潤溼；(2)塗料開始向粗糙的木材毛細管和細胞壁間管道表面滲透；(3)木材的細胞壁在吸收塗料溶劑的同時塗料的粘度開始上升，並阻止塗料進一步向木材的細胞內部滲透，這時留在木材表面上的塗料聚合物便形成一層所需的塗膜。
作為木器塗料，應符合下述幾個基本條件良好的美化、裝飾功能；適應環境要求，具有良好的保護功能；具有適應多種施工方法的施工性能；良好的配套性及經濟性。上述這些問題，是水性木器漆研究開發必須考慮和面對的問題。由於目前市場上水性木器漆開發時，一些問題處理的不妥，導致水性木器漆可用性差，裝飾性差，價格貴，配套品種不齊全。要解決這些問題，必須針對木材的特性和木器漆的基本要求，才能開發出有商業價值的水性環保型木器漆。
本發明是通過如下方案實現；水分散環境友好型納米結構木器漆及製備工藝，其納米結構木器漆是以乳膠粒徑小於100納米的水分散環境友好型室溫交聯幹性油改性(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、催幹劑和其它助劑配合，經分散、研磨等工序加工而成。
上述的水分散水分散環境友好型納米結構木器漆，其組成物按重量計由下列成分構成(1)水分散環境友好型幹性油改性(甲基)丙烯酸聚氨酯納米聚合物乳液50-90，乳膠粒徑小於100nm；
(2)水分散環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，乳膠粒徑小於100nm；(3)顏料0-25％；(4)填料1-30％；(5)催幹劑2-8％；(6)其它助劑1-10％；(7)軟化水1-20％；本發明的水性木器漆，以乳膠粒徑小於100nm的水分散環境友好型室溫交聯的單、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製成的，配套體系齊全的系列納米結構水性木器漆。該漆的研究與開發充分考慮了木材結構及特性，充分考慮了木器漆塗飾的基本要求。所以，該納米結構水性木器漆具有裝飾性優良，環境適應性好，配套齊全，無毒，乾燥快，價格適中，施工方便，漆膜機械性能優異，附著力強。已經證明，該納米結構水性木器漆可與傳統溶劑型木器漆相媲美，可廣泛用於木器製品的塗飾與防護。
(1)所述的膠乳粒徑在100nm以下的水分散環境友好型室溫交聯(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於100ppm，電導率小於20μm/cm。
(4)所述的顏料可以是金紅石型鈦白粉、碳黑、酞菁藍、氧化鐵紅、氧化鐵黑、氧化鐵黃、大紅粉、檸檬黃等，在塗料中的用量為1-25％。
(5)適用的填料為1250目滑石粉、輕質碳酸鈣等，在塗料中的用量為5-30％。
(6)所述的催幹劑是以環烷酸鈷、鋯、鈣為有效成份的水乳液。例如奧地利維諾華公司的VXW催幹劑，在塗料中用量為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潤溼劑是聚醚改性烷醇。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矽。例如漢高公司NopeoNXZ；氣體化工的Sunfynol DF75、DF210；畢克公司的020、024。
④流平劑是有機矽改性聚氨酯。例如漢高公司的1eoelliug620、DSX2000；氣體化工的SunfynolDynal604。
⑤消光劑是納米級氣相二氧化矽。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；國產的百菌清。
⑦PH值調節劑是揮發性有機胺。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。
水分散環境友好型納米結構木器漆的製備工藝(1)調漆容器中加入準確計量的軟水，潤溼劑，用可調式高速分散機(下同)攪拌5-10分鐘，轉速為400-500rpm。
(2)加入配方量的納米聚合物乳液，攪拌5-10分鐘，轉速為500-600rpm。
(3)加入配方量的色漿，攪拌5-10分鐘，轉速為500-600rpm。
(4)加入配方量的填料漿，攪拌10-30分鐘，轉500-600rpm。
(5)加入催幹劑，攪拌5-10分鐘，轉速為500-600rpm。
(6)加入增稠劑，流平劑，攪拌5-10分鐘，轉速為800-1000rpm。
(7)用200目篩網過濾(膩子除外)包裝得成品。
以下舉例說明列於表1，但本發明不僅僅局限於以下實例中。按上述配方製備的水性木器漆的性能列於表2。注表1實施例與對比例2為木器用膩子。
乳液1為粒徑在100nm以下的，水分散環境友好型室溫交聯幹性油改性(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-卡託集團利富達公司的R4180純丙乳液乳液4為英國尤爾-卡託集團利富達公司的R4105純丙乳液表1配方實例

表2.水性木器漆性能

注輕微失光；指光澤比試驗前減少5-10％。
權利要求
1.一種水分散環境友好型納米結構木器漆，是以一種乳膠粒徑小於100nm的水分散環境友好型室溫交聯幹性油改性(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，催幹劑和其它助劑配合，經分散、研磨等工序加工而成。
2.根據權利要求1所述的水分散環境友好型納米結構木器漆，其特徵在於，水分散環境友好型幹性油改性(甲基)丙烯酸聚氨酯納米聚合物乳液，分散相粒徑小於100nm，用揮發性胺中和加水攪拌分散而成，固含量為25-45％，在塗料中用量為50-90％。
3.根據權利要求1所述的水分散環境友好型納米結構木器漆，其特徵在於，水分散環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，粒徑小於100nm，用揮發性胺中和，加水攪拌分散而成，固體含量為25-45％，在塗料中用量為50-90％。所用固化劑為拜耳公司的3100，用量為漆量的10-30％。
4.根據權利要求1所述的水分散環境友好型納米結構木器漆，其特徵在於，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、大紅粉，用量為漆量的1-25％。
5.根據權利要求1所述的水分散環境友好型納米結構木器漆，其特徵在於，所說的填料可以是滑石粉、硫酸鋇、碳酸鈣，在塗料中的用量為5-20％。
6.根據權利要求1所述的水分散環境友好型納米結構木器漆，其特徵在於，所說的催幹劑是環烷酸鈷、鋯、鈣為活性成份的複合催幹劑乳液，用量為漆量的2-7％。
7.根據權利要求1所述的水分散環境友好型納米結構木器漆其特徵在於，所說的其他助劑為潤溼劑、分散劑、消泡劑、防黴劑、增稠劑、流平劑、消光劑、PH值調節劑等，具體化合物如申請書正文所述，用量為塗料總量的1-10％。
8.一種水分散環境友好型納米結構木器漆的製備工藝，其特徵在於，包括如下步驟(1)在調漆容器中加入準確計量的軟水，潤溼劑，用可調式高速分散機(下同)攪拌5-10分鐘，轉速為400-500rpm。(2)加入配方量的納米聚合物乳液，攪拌5-10分鐘，轉速為500-600rpm。(3)加入配方量的色漿，攪拌5-10分鐘，轉速為500-600rpm。(4)加入配方量的填料漿，攪拌10-30分鐘，轉速為500-600rpm。(5)加入催幹劑，攪拌5-10分鐘，轉速為500-600rpm。(6)加入增稠劑，流平劑，攪拌5-10分鐘，轉速為800-1000rpm。(7)用200目篩網過濾(膩子除外)包裝得成品。
全文摘要
本發明述及一種水分散環境友好型納米結構木器漆及製備工藝，該漆以乳膠粒徑小於100nm的水分散環境友好型(甲基)丙烯酸聚氨酯，水分散環境友好型幹性油改性(甲基)丙烯酸聚氨酯納米聚合物乳液為基料，與顏料、填料、催幹劑、及其他助劑相配合，經研磨、分散等工序加工而成。該納米結構水性木器漆無毒，對環境無汙染，對施工人員身體健康無害，使用安全方便。可採用刷塗、噴塗的方法施工，塗膜乾燥快、機械強度高、裝飾性好，防護性能優異，適用於木器家具的防護於裝飾。
文檔編號C09D5/02GK1431265SQ0311362
公開日2003年7月23日 申請日期2003年1月21日 優先權日2003年1月21日
發明者張萬喜, 劉福長, 李賢意 申請人:張萬喜, 劉福長, 李賢意