天然乳液、含有该天然乳液的水性木器涂料及该天然乳液和该涂料的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种天然乳液，所述天然乳液中各组分及其重量百分比为：乳化剂1～2％，植物油40～70％，天然树脂5～30％，活性单体聚合物5％～30％，水8～15％。本发明还涉及一种由该天然乳液制备的水性木器涂料，其特征在于，所述涂料的各组分及其重量百分比为：水1～3％，天然乳液81～88％，助溶剂3～10％，颜/填料0～10％，优选的，其还包括：消泡剂0.7～1.2％，润湿剂0.3～0.6％，增滑剂0.2～0.5％，流平剂0.5～1％，增硬剂2～4％。与现有技术的水性涂料相比，本发明的天然水性木器涂料的乳液选用可再生的天然乳液，节约了石油资源，同时，该涂料中天然乳液中的植物油和天然树脂在脂肪酶的作用下可生物降解，废弃的涂料可采用脂肪酶进行生物降解，对环境无污染，绿色环保。
【专利说明】天然乳液、含有该天然乳液的水性木器涂料及该天然乳液和该涂料的制备方法
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及一种天然乳液、含有该天然乳液的水性木器涂料及该天然乳液和该水性木器涂料的制备方法。
【【背景技术】】
[0002]随着环保法规的进一步完善，以减轻地球负荷为目的，低VOC或零VOC排放的新型涂料成为研发的热点，水性木器涂料的研发更为引人注目。
[0003]现有的水性木器涂料的乳液采用的是合成乳液，该合成乳液从石油中提取，由该合成乳液制得的水性木器涂料附着力好、漆膜丰满、具有一定硬度、但由于合成乳液为从石油中提取的乳液，对地球上有限的石油资源来说是一种消耗，从节约石油资源的角度，我们急需一种乳液，其来源于可再生的资源，且采用这种乳液制备的水性木器涂料具有与采用合成乳液制得的水性木器涂料同样良好的性能。 【
【发明内容】
】
[0004]为解决现有技术水性木器涂料采用合成乳液对石油资源造成的消耗，本发明提供一种天然乳液、含有该天然乳液的水性木器涂料及两者的制备方法，该天然乳液来源于可再生的植物资源，采用该天然乳液代替合成乳液制备水性木器涂料，可减少对石油资源的消耗，同时可以得到与采用合成乳液制得的水性木器涂料同样良好的性能。
[0005]一种天然乳液，其特征在于，所述天然乳液中各组分及其重量百分比为:乳化剂I~2%;植物油40~70%;天然树脂5~30%;活性单体聚合物5%~30%;水8~15%。
[0006]优选的，所述植物油为大豆油、玉米油、蓖麻油、棕榈油、椰子油、花生油、亚麻子油、向日葵油、巴西棕榈油、棕榈仁油、橄榄油、油桐油、葡萄籽油、杏仁油、甜杏仁油、棉油、胡桃油、麦芽油、稻谷油、坚果油、芝麻油、榛子油、可可油、腰果油的一种或其组合。
[0007]优选的，所述天然树脂为松香、天然浙青、虫胶、天然大漆的一种或其组合。
[0008]优选的，所述活性单体聚合物包括活性单体与活性单体聚合产物、活性单体低聚物与活性单体低聚物聚合产物以及活性单体与活性单体低聚物的共聚产物中的一种或多种。
[0009]优选的，所述活性单体包括丙烯酸类单体、有机硅类单体、氟碳类单体以及可自乳化性单体的一种或多种；所述活性单体低聚物为聚氨酯类低聚物。
[0010]一种制备上述天然乳液的方法，其特征在于包括以下步骤:(I)在设定比例在植物油和天然树脂中缓慢加入设定比例的活性单体或/和活性单体的低聚物，再升温15°c~25°C反应0.5~1.5小时后值制得粘度为2~5Pa.s的产物，在真空条件下脱出未反应的活性单体聚合物，即得到聚合物体系；(2)边以800~1200转/分钟的速度搅拌聚合物体系，边缓慢加入设定比例的乳化剂；待各组分充分混合后再向其中边以800~1200转/分钟的速度边搅拌边缓慢加入设定比例的去离子水；(3)待去离子水添加完毕后以1800~2200转/分钟搅拌混合调整乳液粘度为0.5~1.0Pa.S。
[0011]一种水性木器涂料，其特征在于，所述涂料的各组分及其重量百分比为:水I~3% ;天然乳液81~88% ;助溶剂3~10% ;颜/填料O~10%。
[0012]优选的，其还包括:消泡剂0.7~1.2%;润湿剂0.3~0.6%;增滑剂0.2~0.5%;流平剂0.5~1% ;增硬剂2~4%。
[0013]优选的，所述消泡剂为低级醇、有机极性化合物、矿物油或有机硅树脂的一种或其组合；所述润湿剂为二辛基磺基琥珀酸盐、二己基磺基琥珀酸盐、二丁基磺基琥珀酸盐、烷基萘磺酸钠、蓖麻油硫酸化物、十二烷基磺酸钠、硫酸月桂脂、油酸丁基酯硫酸化物、烷基苯酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯乙二醇烷基酯、聚氧乙烯乙二醇烷基芳基醚或乙炔乙二醇的一种或其组合；所述增滑剂为脂肪烃类、脂肪酸酰胺类、硅烷类的一种或其组合；所述流平剂为醋丁纤维素、聚丙烯酸酯、有机硅树脂或氟系的一种或其组合；所述增硬剂为PP增硬剂、纳米二氧化硅的一种或其组合；所述助溶剂为丙二醇或乙二醇的一种或其组
[0014]一种制备上述涂料的方法，其特征在于，所述的方法含有以下步骤:(I)将水和助溶剂按设定比例加入到分散机中，在500~700rpm/min的条件下分散5~IOmin,接着按设定比例向分散机中加入消泡剂、润湿剂和增硬剂，在80~120rpm/min的条件下分散5~IOmin,后继续加入增滑剂、流平剂和颜/填料，调速至500~700rpm/min继续分散25~35min，制得预混料；(2)在搅拌设备中加入设定比例的天然乳液，后加入预混料，在500~700rpm/min的条件下搅拌5~IOmin,制得天然乳液水性木器涂料。
[0015]与现有技术相比，本发明采用主要成分为植物油和天然树脂的天然乳液代替传统的合成乳液制备天然水性木器涂料，人们不用担心原料的来源问题且可节约石油资源；另外，天然乳液中的植物油和天然树脂在脂肪酶的作用下可生物降解，采用脂肪酶处理废弃的天然水性木器涂料，不会对环境造成污染，绿色环保。
【【具体实施方式】】
[0016]本发明的天然乳液中各组分及其重量百分比为:乳化剂I~2% ;植物油40~70% ;天然树脂5~30% ;活性单体聚合物5%~30% ;水8~15%。
[0017]其中，所述植物油为大豆油、玉米油、蓖麻油、棕榈油、椰子油、花生油、亚麻子油、向日葵油、巴西棕榈油、棕榈仁油、橄榄油、油桐油、葡萄籽油、杏仁油、甜杏仁油、棉油、胡桃油、麦芽油、稻谷油、坚果油、芝麻油、榛子油、可可油、腰果油的一种或其组合。所述天然树脂为松香、天然浙青、虫胶、天然大漆的一种或其组合。所述活性单体聚合物包括活性单体与活性单体聚合产物、活性单体低聚物与活性单体低聚物聚合产物以及活性单体与活性单体低聚物的共聚产物中的一种或多种。所述活性单体包括丙烯酸类单体、有机硅类单体、氟碳类单体以及可自乳化性单体的一种或多种；所述活性单体低聚物为聚氨酯类低聚物。
[0018]本发明乳液中的植物油通过活性单体聚合物进行双键改性，使得制得的水性涂料的涂膜外观、干燥性能、耐候性、黏附性都得到改善，能够完全替代原有的合成乳液。另外本发明的乳液中还包含有天然树脂成分，其与植物油作用，可以促进交联反应，使得制得的涂料柔韧性和稳定性更好。
[0019]本发明的一种水性木器涂料其中各组分及其重量百分比为:水I~3%;天然乳液81~88% ;助溶剂3~10% ;颜/填料O~10%。
[0020]本发明的水性木器涂料还包括:消泡剂0.7~1.2% ;润湿剂0.3~0.6% ;增滑剂 0.2~0.5% ;流平剂0.5~1% ;增硬剂2~4%。
[0021]本发明的消泡剂为低级醇、有机极性化合物、矿物油或有机硅树脂的一种或其组合，其作用在于减少涂料中的气泡，保证涂层的丰满和均匀。
[0022]本发明的润湿剂为二辛基磺基琥珀酸盐、二己基磺基琥珀酸盐、二丁基磺基琥珀酸盐、烷基萘磺酸钠、蓖麻油硫酸化物、十二烷基磺酸钠、硫酸月桂脂、油酸丁基酯硫酸化物、烷基苯酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯乙二醇烷基酯、聚氧乙烯乙二醇烷基芳基醚或乙炔乙二醇的一种或其组合，其作用在于使得漆膜更加平整。
[0023]本发明的增滑剂为脂肪烃类、脂肪酸酰胺类、硅烷类的一种或其组合，其主要作用在于使漆膜表面光滑，手感较佳。
[0024]本发明的流平剂为醋丁纤维素、聚丙烯酸酯、有机硅树脂或氟系的一种或其组合，其可使涂刷过程中漆膜保持平整。
[0025]本发明的增硬剂为PP增硬剂、纳米二氧化硅的一种或其组合，其作用为增强漆膜硬度。
[0026]本发明的助溶剂为丙二醇或乙二醇的一种或其组合，其冰点较低，能降低涂料的冰点，提高涂料的低温稳定性和防冻能力，能降低水的表面张力，会降低缔合型增稠剂的增稠效果。
`[0027]下面结合具体实施例，对本发明做进一步的说明。
[0028]在以下实施例中，天然乳液水性木器涂料的贮存稳定性测试，是将涂料在50°C的烘箱中热处理两个星期，若处理后的涂料不分层，不发黄，则表明其贮存稳定性合格；天然乳液水性木器涂料的铅笔硬度按照《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》GB/T 6739-2006标准执行，若测量值大于等于H，则表面其为合格品；天然乳液水性木器涂料的附着力按照《色漆和清漆漆膜的划格实验》GB/T 9286-1998标准执行，若测量结果小于等于2级，则表明其为合格品；天然乳液水性木器涂料的耐污染性能，选用符合GB18187-2000的酿造食醋、绿茶水进行测试，将试样涂刷两道漆膜于150X70cm的浅色贴面胶合板上，将样板放置7天，在样板上铺一张滤纸，将绿茶水跟酿造食醋分别均匀喷洒在样板上，试验Ih后取掉滤纸，用水冲洗后吸干，放置Ih后观察，若漆膜表面无异常，说明涂料的耐污染性能良好，若漆膜表面有颜色变化，说明涂料的耐污染性能欠佳；天然乳液水性木器涂料的表干时间测试，为将该涂料涂刷至胶合板上，计量其表面达到干燥程度所需要的时间。
[0029]实施例1
[0030]天然乳液的制备
[0031]天然乳液中各组分及其重量百分比为:乳化剂1% ;大豆油60% ;松香15% ;丙烯酸 15% ;水9%。
[0032]天然乳液的制备方法如下:
[0033](I)在设定比例在植物油和天然树脂中缓慢加入设定比例的活性单体或/和活性单体的低聚物，再升温15°C反应I小时后值制得粘度为3Pa.s的产物，在真空条件下脱出未反应的活性单体聚合物，即得到聚合物体系；
[0034](2)边以800转/分钟的速度搅拌聚合物体系，边缓慢加入设定比例的乳化剂；待各组分充分混合后再向其中边以800转/分钟的速度边搅拌边缓慢加入设定比例的去离子水；
[0035](3)待去离子水添加完毕后以1800转/分钟搅拌混合调整乳液粘度为1.0Pa *s。
[0036]天然乳液水性木器涂料的制备
[0037]天然乳液水性木器涂料中各组分及其重量百分比为:
[0038]水3%，
[0039]天然乳液81%，
[0040]消泡剂SN-defoamer 399I %,
[0041]润湿剂Hydropalat 1400.6%,
[0042]增滑剂Pernol S50.4%,
[0043]流平剂Levelling 6200.8%,
[0044]增硬剂纳米二氧化硅3%，
[0045]助溶剂乙二醇4%，
[0046]颜/ 填料6.2%，
[0047]天然乳液水性木器涂料的制备方法如下:
[0048](I)将水和助溶剂按设定比例加入到分散机中，在500rpm/min的条件下分散6min,接着按设定比例向分散机中加入消泡剂、润湿剂和增硬剂，在80rpm/min的条件下分散6min,后继续加入增滑剂、流平剂和颜/填料,调速至500rpm/min继续分散25min,制得预混料；
[0049](2)在搅拌设备中加入设定比例的天然乳液，后加入预混料，在500rpm/min的条件下搅拌6min,制得天然乳液水性木器涂料。
[0050]测试本实施例的天然乳液水性木器涂料的贮存稳定性、铅笔硬度、附着力、耐污染性能和表干时间，在表1中列出了测试结果。
[0051]实施例2:
[0052]天然乳液的制备
[0053]天然乳液中各组分及其重量百分比为:乳化剂2% ;蓖麻油40% ;虫胶30% ;聚氨酯 20% ;水8%。
[0054]本实施例中天然乳液制备方法如下:
[0055](I)在设定比例在植物油和天然树脂中缓慢加入设定比例的活性单体或/和活性单体的低聚物，再升温20°C反应1.5小时后值制得粘度为4Pa.s的产物，在真空条件下脱出未反应的活性单体聚合物，即得到聚合物体系；
[0056](2)边以1000转/分钟的速度搅拌聚合物体系，边缓慢加入设定比例的乳化剂；待各组分充分混合后再向其中边以1000转/分钟的速度边搅拌边缓慢加入设定比例的去离子水；
[0057](3)待去离子水添加完毕后以2000转/分钟搅拌混合调整乳液粘度为0.7Pa.S。
[0058]本实施例中天然乳液水性木器涂料的各组分及其重量百分比为:
[0059]水1.5%，
[0060]天然乳液85%，
[0061]消泡剂 SN-defoamer 3990.7%,[0062]润湿剂Hydropalat 1400.4%,
[0063]增滑剂Pernol S50.2%,
[0064]流平剂Levelling 6200.5%,
[0065]增硬剂纳米二氧化硅4%，
[0066]助溶剂乙二醇丁醚3%，
[0067]颜/ 填料 4.7%，
[0068]本实施例中天然乳液水性木器涂料的制备方法如下:
[0069](I)将水和助溶剂按设定比例加入到分散机中,在600pm/min的条件下分散8min,接着按设定比例向分散机中加入消泡剂、润湿剂和增硬剂，在100rpm/min的条件下分散8min,后继续加入增滑剂、流平剂和颜/填料,调速至600rpm/min继续分散30min,制得预混料；
[0070](2)在搅拌设备中加入设定比例的天然乳液，后加入预混料，在600rpm/min的条件下搅拌8min,制得天然乳液水性木器涂料。
[0071]测试本实施例的天然乳液水性木器涂料的贮存稳定性、铅笔硬度、附着力、耐污染性能和表干时间，在表1中列出了测试结果。
[0072]实施例3:
[0073]天然乳液的制备
[0074]天然乳液中各组分及其重量百分比为:乳化剂1%;玉米油70%;天然大漆9%;聚氣酷5% ;水15。
[0075]本实施例中天然乳液制备方法如下:
[0076](I)在设定比例在植物油和天然树脂中缓慢加入设定比例的活性单体或/和活性单体的低聚物，再升温25V反应0.5小时后值制得粘度为2Pa.s的产物，在真空条件下脱出未反应的活性单体聚合物，即得到聚合物体系；
[0077](2)边以1200转/分钟的速度搅拌聚合物体系，边缓慢加入设定比例的乳化剂；待各组分充分混合后再向其中边以1200转/分钟的速度边搅拌边缓慢加入设定比例的去离子水；
[0078](3)待去离子水添加完毕后以2200转/分钟搅拌混合调整乳液粘度为0.5Pa.S。
[0079]本实施例中天然乳液水性木器涂料的各组分及其重量百分比为:
[0080]水I %，
[0081]天然乳液88%，
[0082]消泡剂SN-defoamer 3991.2%,
[0083]润湿剂Hydropalat 1400.3%,
[0084]增滑剂Pernol S50.5%,
[0085]流平剂Levelling 620I %,
[0086]增硬剂纳米二氧化硅2%，
[0087]助溶剂乙二醇6%，
[0088]本实施例中天然乳液水性木器涂料的制备方法如下:
[0089](I)将水和助溶剂按设定比例加入到分散机中，在700rpm/min的条件下分散IOmin,接着按设定比例向分散机中加入消泡剂、润湿剂和增硬剂,在120rpm/min的条件下分散IOmin,后继续加入增滑剂、流平剂和颜/填料,调速至700rpm/min继续分散35min,制得预混料；
[0090](2)在搅拌设备中加入设定比例的天然乳液，后加入预混料，在700rpm/min的条件下搅拌IOmin,制得天然乳液水性木器涂料。
[0091]测试本实施例的天然乳液水性木器涂料的贮存稳定性、铅笔硬度、附着力、耐污染性能和表干时间，在表1中列出了测试结果。
[0092]对比例1:
[0093]本对比例中水性木器涂料各组分及其重量百分比为:
[0094]水2%，
[0095]合成乳液83%，
[0096]消泡剂SN-defoamer 3990.8%,
[0097]润湿剂Hydropalat 1400.4%,
[0098]增滑剂Pernol S50.3%,
[0099]流平剂Levelling 620I %,
[0100]增硬剂纳米二氧化硅2%，
[0101]助溶剂乙二醇3%，
[0102]颜/ 填料7.5%。`
[0103]本实施例中水性木器涂料的制备方法按常规的方法即可。
[0104]测试本对比例的天然乳液水性木器涂料的贮存稳定性、铅笔硬度、附着力和、耐污染性能和表干时间，在表1中列出了测试结果。
[0105]表1
[0106]
【权利要求】
1.一种天然乳液，其特征在于，所述天然乳液中各组分及其重量百分比为: 乳化剂1~2%; 植物油40~70%; 天然树脂5~30%; 活性单体聚合物5~30%; 水8~15%。
2.如权利要求1所述的天然乳液，其特征在于，所述植物油为大豆油、玉米油、蓖麻油、棕榈油、椰子油、花生油、亚麻籽油、向日葵油、巴西棕榈油、棕榈仁油、橄榄油、油桐油、葡萄籽油、杏仁油、甜杏仁油、棉油、胡桃油、麦芽油、稻谷油、坚果油、芝麻油、榛子油、可可油、腰果油的一种或其组合。
3.如权利要求1所述的天然乳液，其特征在于，所述天然树脂为松香、天然浙青、虫胶、天然大漆的一种或其组合。
4.如权利要求1所述的天然乳液，其特征在于，所述活性单体聚合物包括活性单体与活性单体聚合产物、活性单体低聚物与活性单体低聚物聚合产物以及活性单体与活性单体低聚物的共聚产物中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的天然乳液，其特征在于，所述活性单体包括丙烯酸类单体、有机硅类单体、氟碳类单体以及可自乳化性单体的一种或多种；所述活性单体低聚物为聚氨酯类低聚物。
6.一种制备权利要求1-3中任一天然乳液的方法，其特征在于包括以下步骤: (1)在设定比例在植物油和天然树脂中缓慢加入设定比例的活性单体或/和活性单体的低聚物，再升温15°C~25°C反应0.5~1.5小时后值制得粘度为2~5Pa *s的产物，在真空条件下脱出未反应的活性单体聚合物，即得到聚合物体系； (2)边以800~1200转/分钟的速度搅拌聚合物体系，边缓慢加入设定比例的乳化剂；待各组分充分混合后再向其中边以800~1200转/分钟的速度边搅拌边缓慢加入设定比例的去离子水； (3)待去离子水添加完毕后以1800~2200转/分钟搅拌混合调整乳液粘度为0.5~1.0Pa.S。
7.—种水性木器涂料，其特征在于，所述涂料的各组分及其重量百分比为: 水I~3% ; 天然乳液81~88%; 助溶剂3~10%; 颜/填料O~10%。
8.如权利要求7所述的涂料，其特征在于，其还包括: 消泡剂0.7~1.2%; 润湿剂0.3~0.6%; 增滑剂0.2~0.5%; 流平剂0.5~1%; 增硬剂2~4%。
9.如权利要求8所述的涂料，其特征在于:所述消泡剂为低级醇、有机极性化合物、矿物油或有机硅树脂的一种或其组合；所述润湿剂为二辛基磺基琥珀酸盐、二己基磺基琥珀酸盐、二丁基磺基琥珀酸盐、烷基萘磺酸钠、蓖麻油硫酸化物、十二烷基磺酸钠、硫酸月桂月旨、油酸丁基酯硫酸化物、烷基苯酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯乙二醇烷基酯、聚氧乙烯乙二醇烷基芳基醚或乙炔乙二醇的一种或其组合；所述增滑剂为脂肪烃类、脂肪酸酰胺类、硅烷类的一种或其组合；所述流平剂为醋丁纤维素、聚丙烯酸酯、有机硅树脂或氟系的一种或其组合；所述增硬剂为PP增硬剂、纳米二氧化硅的一种或其组合；所述助溶剂为丙二醇或乙二醇的一种或其组合。
10.一种制备权利要求8或9所述涂料的方法，其特征在于，所述的方法含有以下步骤: (1)将水和助溶剂按设定比例加入到分散机中，在500~700rpm/min的条件下分散5~IOmin,接着按设定比例向分散机中加入消泡剂、润湿剂和增硬剂,在80~120rpm/min的条件下分散5~IOmin,后继续加入增滑剂、流平剂和颜/填料,调速至500~700rpm/min继续分散25~35min，制得预混料； (2)在搅拌设备中加入设定比例的天然乳液,后加入预混料,在500~700rpm/min的条件下搅拌5~IO min,制得天然乳液水性木器涂料。
【文档编号】C09D193/02GK103725018SQ201210384426
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年10月11日 优先权日:2012年10月11日
【发明者】王守臣, 潘鑫, 刘结生, 沈毅, 翁应全, 何唯平 申请人:深圳市海川实业股份有限公司, 深圳海川化工科技有限公司, 深圳海川新材料科技有限公司, 河源海川科技有限公司