一種環保高硬度水性木器涂料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種環保高硬度水性木器涂料，以重量份計，包括以下組分：雙酚A環氧丙烯酸酯10?20份，羥基聚氨酯樹脂15?20份，聚硅氧烷?聚醚共聚物5?15份，木質素纖維3?9份，納米氮化硅2?6份，有機硅氧烷0.5?1.5份，聚四氟乙烯5?10份，聚乙烯蠟3?7份，亞麻油5?12份，交聯劑0.5?1份，固化劑5?10份，潤濕劑3?8份，流平劑1?3份，增稠劑2?5份，消泡劑3.5?5.5份，去離子水20?30份。本發明還公開了該涂料的制備方法。本發明制備的環保高硬度水性涂料涂膜性能好，附著力強，硬度和耐磨性高，固含量高，力學性能優異。
【專利說明】
一種環保高硬度水性木器涂料及其制備方法
技術領域：
[0001] 本發明涉及木器涂料技術領域，具體的涉及一種環保高硬度水性木器涂料。
【背景技術】：
[0002] 為了凈化人類的生存環境，各國環保法對涂料體系中有機揮發物含量的嚴格限 制，促進了水性涂料為代表的低污染型涂料的發展。水性木器涂料是以水為分散介質的一 類涂料，具有不燃、無毒、不污染環境、節約能源和資源等優點。木器涂料是涂料工業的重要 組成部分，隨著人們環保、能源意識的加強，水性木器涂料得到迅猛的發展。但是由于木器 涂料特殊的應用環境，還必須滿足尚裝飾性、尚保護性和尚硬度等尚要求。
[0003] 目前，水性木器涂料占所有濕涂料產品的比例較低，主要制約因素是現有水性木 器涂料的干燥時間、耐候性、抗粘連性及防護性能等不及溶劑型涂料，且其硬度較差，滿足 不了木器涂料耐磨等性能的要求。
[0004] 中國專利（201310538915.3)公開了一種平滑耐磨高硬度單組份水性木器涂料，其 包括面漆和底漆，面漆由成膜乳液、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、放防閃銹劑組成，底漆由成膜乳液、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、防閃銹劑組成。該涂料具有 表面光滑、附著力強、硬度和耐磨性高，但是其固含量低，添加助劑多，生產成本高。

【發明內容】
：
[0005] 本發明的目的是提供一種環保高硬度水性環氧樹脂涂料，該涂料涂膜性能好，附 著力強，硬度和耐磨性高，固含量高，力學性能優異。
[0006] 本發明的另一個目的是提供該環保高硬度水性木器涂料的制備方法。
[0007] 為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：
[0008] -種環保高硬度水性木器涂料，以重量份計，包括以下組分：
[0009] 雙酸A環氧丙烯酸酯10-20份，
[0010]羥基聚氨酯樹脂15-20份，
[0011] 聚硅氧烷-聚醚共聚物5-15份，
[0012]木質素纖維3-9份，
[0013] 納米氮化硅2-6份，
[0014] 有機硅氧烷0.5-1.5份，
[0015] 聚四氟乙烯5-10份，
[0016] 聚乙烯蠟3-7份，
[0017] 亞麻油5-12份，
[0018] 交聯劑0.5-1份，固化劑5-10份，
[0019 ] 潤濕劑3-8份，流平劑1 -3份，
[0020] 增稠劑2-5份，消泡劑3.5-5.5份，
[0021] 去離子水20-30份。
[0022] 作為上述技術方案的優選，一種環保高硬度水性木器涂料，以重量份計，包括以下 組分：
[0023]雙酸A環氧丙烯酸酯18份，
[0024]羥基聚氨酯樹脂20份，
[0025] 聚硅氧烷-聚醚共聚物11份，
[0026]木質素纖維7.5份，
[0027] 納米氮化硅5份，
[0028] 有機硅氧烷1.2份，
[0029] 聚四氟乙烯8份，
[0030] 聚乙烯蠟6.5份，
[0031] 亞麻油11份，
[0032]交聯劑0.5份，固化劑8份，
[0033] 潤濕劑4.5份，流平劑2份，
[0034]增稠劑3份，消泡劑4份，
[0035] 去離子水25份。
[0036]作為上述技術方案的優選，所述木質素纖維的長度為1_2μπι，直徑為80-100nm。 [0037]作為上述技術方案的優選，所述納米氮化娃的粒徑大小為10-20nm。
[0038]作為上述技術方案的優選，所述有機硅氧烷為3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-環 氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合物，三者質量比 為1:1:1-1.5〇
[0039]作為上述技術方案的優選，所述交聯劑為氨基硅烷偶聯劑、三乙氧基硅烷、丙烯基 三甲氧基硅烷、鈦酸酯偶聯劑中的一種或多種混合。
[0040] 作為上述技術方案的優選，所述固化劑為磺酸鹽改性聚異氰酸酯、醚改性聚異氰 酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一種或多種混合。
[0041] -種環保高硬度水性木器涂料的制備方法，包括以下步驟：
[0042] (1)將有機硅氧烷、木質素纖維和去離子水加入到三口燒瓶中，升溫至120_130°C， 回流3-6h，降溫至60-80°C，加入亞麻油、聚乙烯蠟，繼續回流l_2h，冷卻至室溫，得到混合分 散液A;
[0043] (2)向步驟（1)得到的混合分散液A中加入納米氮化硅、交聯劑，500-1000W的功率 下超聲30-60min，得到混合分散液B;
[0044] (3)將雙酚A環氧丙烯酸酯、羥基聚氨酯樹脂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚四氟乙烯 加入到高速捏合機中，120-150°C下，捏合5-10min，冷卻至室溫，加入步驟(2)得到的混合分 散液B、固化劑、潤濕劑、流平劑、增稠劑和消泡劑，攪拌混合均勾，得到環保高硬度水性木器 涂料。
[0045]作為上述技術方案的優選，步驟(2)中所述超聲的條件為:800W功率下超聲50min。 [0046]作為上述技術方案的優選，步驟(3)中，所述捏合的條件為：150 °C下捏合IOmin。 [0047]本發明具有以下有益效果：
[0048]本發明首用有機硅氧烷對木質素進行改性，然后和納米氮化硅通過交聯劑分散在 涂料中，大大提高了涂料的硬度；
[0049] 本發明以雙酸A環氧丙烯酸酯、羥基聚氨酯樹脂作為基體原料，然后添加聚四氟乙 烯、聚硅氧烷-聚醚共聚物作為輔助原料，使得制備的到的涂料不僅具有較高的硬度，還具 有優異的力學性能；
[0050] 本發明制備的涂料固含量高，穩定性好，涂膜性能優異，且其制備方法簡單，生產 成本低。
【具體實施方式】：
[0051] 為了更好的理解本發明，下面通過實施例對本發明進一步說明，實施例只用于解 釋本發明，不會對本發明構成任何的限定。
[0052] 實施例1
[0053] -種環保高硬度水性木器涂料，以重量份計，包括以下組分：
[0054]雙酸A環氧丙烯酸酯10份，
[0055]羥基聚氨酯樹脂15份，
[0056] 聚硅氧烷-聚醚共聚物5份，
[0057]木質素纖維3份，納米氮化硅2份，
[0058]有機硅氧烷0.5份，聚四氟乙烯5份，
[0059] 聚乙烯蠟3份，亞麻油5份，
[0060] 交聯劑0.5份，固化劑5份，
[0061] 潤濕劑3份，流平劑1份，
[0062]增稠劑2份，消泡劑3.5份，
[0063] 去離子水20份。
[0064]其制備方法包括以下步驟：
[0065] (1)將有機硅氧烷、木質素纖維和去離子水加入到三口燒瓶中，升溫至120°C，回流 3h，降溫至60°C，加入亞麻油、聚乙烯蠟，繼續回流lh，冷卻至室溫，得到混合分散液A;
[0066] (2)向步驟(1)得到的混合分散液A中加入納米氮化硅、交聯劑，500W的功率下超聲 30min，得到混合分散液B;
[0067] (3)將雙酚A環氧丙烯酸酯、羥基聚氨酯樹脂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚四氟乙烯 加入到高速捏合機中，120°C下，捏合5min，冷卻至室溫，加入步驟(2)得到的混合分散液B、 固化劑、潤濕劑、流平劑、增稠劑和消泡劑，攪拌混合均勻，得到環保高硬度水性木器涂料。
[0068] 實施例2
[0069] -種環保高硬度水性木器涂料，以重量份計，包括以下組分：
[0070] 雙酸A環氧丙烯酸酯20份，
[0071]羥基聚氨酯樹脂20份，
[0072] 聚硅氧烷-聚醚共聚物15份，
[0073]木質素纖維9份，納米氮化硅6份，
[0074]有機硅氧烷1.5份，聚四氟乙烯10份，
[0075] 聚乙烯蠟7份，亞麻油12份，
[0076]交聯劑1份，固化劑10份，
[0077]潤濕劑8份，流平劑3份，
[0078]增稠劑5份，消泡劑5.5份，
[0079] 去離子水30份。
[0080]其制備方法包括以下步驟：
[0081] (1)將有機硅氧烷、木質素纖維和去離子水加入到三口燒瓶中，升溫至130°C，回流 6h，降溫至80°C，加入亞麻油、聚乙烯蠟，繼續回流2h，冷卻至室溫，得到混合分散液A;
[0082] (2)向步驟（1)得到的混合分散液A中加入納米氮化硅、交聯劑，1000W的功率下超 聲60min，得到混合分散液B;
[0083] (3)將雙酚A環氧丙烯酸酯、羥基聚氨酯樹脂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚四氟乙烯 加入到高速捏合機中，150°C下，捏合lOmin，冷卻至室溫，加入步驟(2)得到的混合分散液B、 固化劑、潤濕劑、流平劑、增稠劑和消泡劑，攪拌混合均勻，得到環保高硬度水性木器涂料。
[0084] 實施例3
[0085] -種環保高硬度水性木器涂料，以重量份計，包括以下組分：
[0086]雙酸A環氧丙烯酸酯18份，
[0087]羥基聚氨酯樹脂20份，
[0088] 聚硅氧烷-聚醚共聚物11份，
[0089] 木質素纖維7.5份，納米氮化硅5份，
[0090] 有機硅氧烷1.2份，聚四氟乙烯8份，
[0091] 聚乙烯蠟6.5份，亞麻油11份，
[0092]交聯劑0.5份，固化劑8份，
[0093] 潤濕劑4.5份，流平劑2份，
[0094]增稠劑3份，消泡劑4份，
[0095] 去離子水25份。
[0096]其制備方法包括以下步驟：
[0097] (1)將有機硅氧烷、木質素纖維和去離子水加入到三口燒瓶中，升溫至125°C，回流 4h，降溫至65°C，加入亞麻油、聚乙烯蠟，繼續回流1.2h，冷卻至室溫，得到混合分散液A;
[0098] (2)向步驟(1)得到的混合分散液A中加入納米氮化硅、交聯劑，600W的功率下超聲 40min，得到混合分散液B;
[0099] (3)將雙酚A環氧丙烯酸酯、羥基聚氨酯樹脂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚四氟乙烯 加入到高速捏合機中，130°C下，捏合6min，冷卻至室溫，加入步驟(2)得到的混合分散液B、 固化劑、潤濕劑、流平劑、增稠劑和消泡劑，攪拌混合均勻，得到環保高硬度水性木器涂料。
[0100] 實施例4
[0101] -種環保高硬度水性木器涂料，以重量份計，包括以下組分：
[0102] 雙酸A環氧丙烯酸酯10-20份，
[0103]羥基聚氨酯樹脂17份，
[0104] 聚硅氧烷-聚醚共聚物7份，
[0105] 木質素纖維4份，納米氮化硅3份，
[0106]有機硅氧烷0.7份，聚四氟乙烯6份，
[0107] 聚乙烯蠟4份，亞麻油7份，
[0108]交聯劑0.6份，固化劑6份，
[0109] 潤濕劑4份，流平劑1.5份，
[0110] 增稠劑3份，消泡劑4份，
[0111] 去離子水22份。
[0112] 其制備方法包括以下步驟：
[0113] (1)將有機硅氧烷、木質素纖維和去離子水加入到三口燒瓶中，升溫至130°C，回流 5h，降溫至70°C，加入亞麻油、聚乙烯蠟，繼續回流1.4h，冷卻至室溫，得到混合分散液A;
[0114] (2)向步驟(1)得到的混合分散液A中加入納米氮化硅、交聯劑，700W的功率下超聲 45min，得到混合分散液B;
[0115] (3)將雙酚A環氧丙烯酸酯、羥基聚氨酯樹脂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚四氟乙烯 加入到高速捏合機中，135°C下，捏合7min，冷卻至室溫，加入步驟(2)得到的混合分散液B、 固化劑、潤濕劑、流平劑、增稠劑和消泡劑，攪拌混合均勻，得到環保高硬度水性木器涂料。
[0116] 實施例5
[0117] -種環保高硬度水性木器涂料，以重量份計，包括以下組分：
[0118] 雙酸A環氧丙烯酸酯14份，
[0119] 羥基聚氨酯樹脂18份，
[0120] 聚硅氧烷-聚醚共聚物9份，
[0121 ]木質素纖維5份，納米氮化硅4份，
[0122] 有機硅氧烷0.9份，聚四氟乙烯7份，
[0123] 聚乙烯蠟5份，亞麻油9份，
[0124] 交聯劑0.7份，固化劑7份，
[0125] 潤濕劑5份，流平劑2份，
[0126] 增稠劑4份，消泡劑4.5份，
[0127] 去離子水24份。
[0128] 其制備方法包括以下步驟：
[0129] (1)將有機硅氧烷、木質素纖維和去離子水加入到三口燒瓶中，升溫至120°C，回流 5.5h，降溫至75°C，加入亞麻油、聚乙烯蠟，繼續回流1.6h，冷卻至室溫，得到混合分散液A;
[0130] (2)向步驟(1)得到的混合分散液A中加入納米氮化硅、交聯劑，800W的功率下超聲 50min，得到混合分散液B;
[0131] (3)將雙酚A環氧丙烯酸酯、羥基聚氨酯樹脂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚四氟乙烯 加入到高速捏合機中，140°C下，捏合8min，冷卻至室溫，加入步驟(2)得到的混合分散液B、 固化劑、潤濕劑、流平劑、增稠劑和消泡劑，攪拌混合均勻，得到環保高硬度水性木器涂料。
[0132] 實施例6
[0133] -種環保高硬度水性木器涂料，以重量份計，包括以下組分：
[0134] 雙酸A環氧丙烯酸酯18份，
[0135] 羥基聚氨酯樹脂19份，
[0136] 聚硅氧烷-聚醚共聚物13份，
[0137] 木質素纖維8份，納米氮化硅5.5份，
[0138] 有機硅氧烷1.3份，聚四氟乙烯9份，
[0139] 聚乙烯蠟6.5份，亞麻油11份，
[0140] 交聯劑0.9份，固化劑9份，
[0141] 潤濕劑7份，流平劑2.5份，
[0142] 增稠劑4.5份，消泡劑5份，
[0143] 去離子水28份。
[0144] 其制備方法包括以下步驟：
[0145] (1)將有機硅氧烷、木質素纖維和去離子水加入到三口燒瓶中，升溫至125°C，回流 5.5h，降溫至80°C，加入亞麻油、聚乙烯蠟，繼續回流1.8h，冷卻至室溫，得到混合分散液A;
[0146] (2)向步驟(1)得到的混合分散液A中加入納米氮化硅、交聯劑，900W的功率下超聲 55min，得到混合分散液B;
[0147] (3)將雙酚A環氧丙烯酸酯、羥基聚氨酯樹脂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚四氟乙烯 加入到高速捏合機中，145°C下，捏合9min，冷卻至室溫，加入步驟(2)得到的混合分散液B、 固化劑、潤濕劑、流平劑、增稠劑和消泡劑，攪拌混合均勻，得到環保高硬度水性木器涂料。
[0148] 分別用本發明實施例制備得到的環保高硬度水性木器涂料，通過噴涂方式，涂覆 到PMMA基材上，固化后測試涂膜性能，測試結果如表1所示，其中對比例為市售的普通木器 涂料；
[0149] 表1
[0153] 從表1、表2來看，本發明制備得到的環保高硬度木器涂料硬度高，涂膜性能好。
[0154] 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種環保高硬度水性木器涂料，其特征在于，以重量份計，包括以下組分： 雙酸A環氧丙烯酸酯10-20份， 羥基聚氨酯樹脂15-20份， 聚硅氧烷-聚醚共聚物5-15份， 木質素纖維3-9份， 納米氮化娃2-6份， 有機硅氧烷0.5-1.5份， 聚四氟乙烯5-10份， 聚乙烯蠟3-7份， 亞麻油5-12份， 交聯劑0.5-1份，固化劑5-10份， 潤濕劑3-8份，流平劑1-3份， 增稠劑2-5份，消泡劑3.5-5.5份， 去離子水20-30份。2. 如權利要求1所述的一種環保高硬度水性木器涂料，其特征在于，以重量份計，包括 以下組分： 雙酸A環氧丙烯酸酯18份， 羥基聚氨酯樹脂20份， 聚硅氧烷-聚醚共聚物11份， 木質素纖維7.5份， 納米氮化娃5份， 有機硅氧烷1.2份， 聚四氟乙烯8份， 聚乙稀錯6.5份， 亞麻油11份， 交聯劑0.5份，固化劑8份， 潤濕劑4.5份，流平劑2份， 增稠劑3份，消泡劑4份， 去咼子水25份。3. 如權利要求1所述的一種環保高硬度水性木器涂料，其特征在于，所述木質素纖維的 長度為1-2μηι，直徑為80-100nm 〇4. 如權利要求1所述的一種環保高硬度水性木器涂料，其特征在于，所述納米氮化硅的 粒徑大小為10-20nm。5. 如權利要求1所述的一種環保型高硬度水性木器涂料，其特征在于，所述有機硅氧烷 為3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3_環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基 三甲氧基硅烷的混合物，三者質量比為1:1:1-1.5。6. 如權利要求1所述的一種環保高硬度水性木器涂料，其特征在于，所述交聯劑為氨基 硅烷偶聯劑、二乙氧基硅烷、丙烯基二甲氧基硅烷、欽酸酯偶聯劑中的一種或多種混合。7. 如權利要求1所述的一種環保型高硬度水性木器涂料，其特征在于，所述固化劑為磺 酸鹽改性聚異氰酸酯、醚改性聚異氰酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一種或多種混合。8. 如權利要求1至7任一所述的一種環保高硬度水性木器涂料的制備方法，其特征在 于，包括以下步驟： (1) 將有機硅氧烷、木質素纖維和去離子水加入到三口燒瓶中，升溫至120-130°C，回流 3-6h，降溫至60-80°C，加入亞麻油、聚乙烯蠟，繼續回流l_2h，冷卻至室溫，得到混合分散液 A； (2) 向步驟（1)得到的混合分散液A中加入納米氮化硅、交聯劑，500-1000W的功率下超 聲30-60min，得到混合分散液B; (3) 將雙酚A環氧丙烯酸酯、羥基聚氨酯樹脂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚四氟乙烯加入 到高速捏合機中，120_150°C下，捏合5-10min，冷卻至室溫，加入步驟(2)得到的混合分散液 B、固化劑、潤濕劑、流平劑、增稠劑和消泡劑，攪拌混合均勻，得到環保高硬度水性木器涂 料。9. 如權利要求8所述的一種環保高硬度水性木器涂料的制備方法，其特征在于，步驟 (2) 中所述超聲的條件為:800W功率下超聲50min。10. 如權利要求8所述的一種環保高硬度水性木器涂料的制備方法，其特征在于，步驟 (3) 中，所述捏合的條件為：150°C下捏合lOmin。
【文檔編號】C09D163/10GK105860795SQ201610226721
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月12日
【發明人】嚴連慶
【申請人】湖州新奧克化工有限公司