一种高固含水性清面漆及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种高固含水性清面漆，由如下重量份组分制得：水性树脂750-900份，杀菌剂1-4份，干膜防腐剂3-8份，成膜助剂5-25份，消泡剂5-15份，基材润湿剂5-20份，pH调节剂2-5份，抗流挂助剂10-35份，消光蜡助剂10-40份，特种蜡助剂15-50份，分散剂3-15份，复合型耐老化助剂15-35份，树脂型水性着色材料0-100份，水0-60份。本发明高固含产品适合用于在户外已制造成形的木制平台、木制门窗、栅栏、休闲桌椅及其他木制结构上的涂饰与防护。本发明高固含水性清面漆的制备方法简单，容易操作，且对操作人员无害，适合工业推广使用。
【专利说明】一种高固含水性清面漆及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种VOC含量低，固含高，耐候性良好的水性木器清面漆及其制备方法，属于涂料领域。
【背景技术】
[0002]^一五”期间，我国确定了建设节约型、环境友好型社会，发展可持续、循环经济的目标。2005年底，国务院转发了国家发改委等12个政府部门《关于加快推进木材节约和代用工作意见》，要求推行木材保护技术，延长木制品使用期限。鼓励对木材进行涂料涂装、防腐、防虫(蚁)、防霉、干燥、阻燃、改性等保护处理。木材在户外和作为景观使用，必须经过表面处理、涂饰才更经济、更耐用、更安全、更节约，这也与国民的消费水平提高，消费观念的密切相关。
[0003]木材主要由纤维素、木质素、糖分、淀粉、蛋白质、无机钾、磷盐类和其他微量成分组成。由于其成分特殊性，容易遭受到化学作用(如暴露到空气中的氧化作用)、微生物、生物作用(如霉菌、白蚁、昆虫等)，物理作用(如水汽、温差变化导致的体积变化)、紫外线损害、机械损坏(如雨、冰雹)等等，工业废气也会加速木纤维的分解。采用木器涂料进行涂饰、保护木材是一种最合适的方式。涂料是木材的皮肤，符合建筑物理和化学原理的涂料不仅可以从视觉上而且可以从结构上保护木材。
[0004]目前市场上常见的户外用木器漆主要有溶剂型丙烯酸涂料、单组份醇酸涂料和水性木器涂料。户外用的木器涂料需达到如下基本要求:防腐、防虫、防水与透气、柔韧性、耐紫外线、耐老化和生态安全等。前两种属于溶剂型涂料，不符合国家倡导绿色、环保的要求，而目前市场上常规水性木器涂料多数适合做家具涂装，用于户外涂装的水性木器涂料产品普遍存在VOC含量高，耐候性差的问题，因此开发一种低VOC含量的高固含耐候水性木器清面漆是十分必要的。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明提供一种VOC含量低，固含量高，耐候好的水性木器清面漆及其制备方法，主要用在户外木材的涂饰和保护上。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种高固含水性清面漆，由如下重量份组分制得:水性树脂750-900份，杀菌剂
1-4份，干膜防腐剂3-8份，成膜助剂5-25份，消泡剂5-15份，基材润湿剂5_20份，pH调节剂2-5份，抗流挂助剂10-35份，消光蜡助剂10-40份，特种蜡助剂15-50份，分散剂3_15份，复合型耐老化助剂15-35份，树脂型水性着色材料0-100份，水0-60份。
[0008]所述水性树脂是指固体含量为50-60%，成膜温度为_5°C -5°C的自交联水性纯丙烯酸乳液，优选WORLEE公司的W’ cryl7461 ;由于成膜温度越低，需要添加的成膜助剂就越少，可有效降低有机挥发物含量，更加符合环保要求。
[0009]所述杀菌剂选自不含N-/0-缩甲醛的水性氯甲基异噻唑啉酮(CMI )、水性甲基异噻唑啉酮(MI)或溴硝基丙二醇中的一种或两种以上，优选德国舒美公司的Parmetol A28(其主要成分为CMI/MI和溴硝基丙二醇混合物)、Parmetol K20 (其主要成分为CMI/MI混合物)、罗门哈斯的LXE杀菌剂或英国舒尔MV杀菌剂中的一种或两种以上。
[0010]所述干膜防腐剂选自咪唑衍生物、正辛基异噻唑啉酮、芳基脲衍生物中的一种或两种以上；优选LANXESS (朗盛)公司的Preventol A14-D(咪唑衍生物、芳基脲衍生物及正辛基异噻唑啉酮的水溶液预制物)、Preventol A21-D (咪唑衍生物及正辛基异噻唑啉酮的水溶液预制物)等；
[0011]所述成膜助剂选自2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯(沸点255-260.5°C)、丙二醇苯醚(PPHdlg 242°C)、酯类高沸点混合物(GVE沸点275°C )、三丙二醇正丁醚(TPnB沸点276°C)中的一种或两种以上；优选陶氏的TPnB (三丙二醇正丁醚)或伊斯曼化学的PPH (丙二醇苯醚)；说明:根据国家标准GB24410-2009，初沸点超过250度的溶剂不计算为VOC。
[0012]所述消泡剂选自有机硅氧烷类、聚醚类、聚醚改性硅类中的一种或两种以上，优选德国BYK公司的BYK-024、BYK-028(在聚乙二醇中的憎水固体和破泡聚硅氧烷的混合物，属于有机硅氧烷类)或EVONIK公司的TEGO Airex901ff (聚醚改性硅)TEGO foamex825 (聚硅氧烷-聚醚共聚物，属于聚醚改性硅类)；
[0013]所述基材润湿剂选自聚二甲基硅氧烷、聚硅氧烷-聚醚共聚物、非离子类表面活性剂、氟碳聚合物类中的一种或两种以上，优选德国BYK公司的BYK346、BYK348 (属聚醚改性聚二甲基硅氧烷类)，德国EVONIK公司的TEGO Wet KL245(属聚硅氧烷-聚醚共聚物类)，杜邦公司的zonyl FS-610 (属氟碳聚合物类)、美国气体化学的Surfynoll04E、赛菲化学的涂易乐FS-204E (炔二醇类，属非离子类)等；
[0014]所述pH调节剂选自氨水、三乙胺或醇胺，优选气味小的醇胺，最优选美国ANGUS的AMP-95 (分子结构为2-氨基-2-甲基-1-丙醇)为了保证储存过程中的清面漆的稳定性，pH控制在pH9-10为宜；
[0015]所述抗流挂助剂选自聚氨酯类、膨润土类、蜡乳液类中的一种或两种以上，优选美国Elementis (海明斯)的Bentone DE (改性有机膨润土类)，德国BYK的AQUATIX8421 (改性乙烯醋酸乙烯共聚物乳液)，台湾德谦的RHE0LATE299(聚氨酯缔合型)，德国BYK的BYK420(聚氨酯改性聚脲类)等。
[0016]所述消光蜡助剂选自微粉蜡或蜡浆；优选德国BYK的Aquamat272 (蜡浆)，美国霍尼韦尔Acumist3105B (聚四氟乙烯/PTFE混合微粉蜡)，德国BYK的BYK CERAFL0UR929 (改性聚乙烯微粉蜡)等；
[0017]所述特种蜡助剂选自酯蜡、皂蜡或石蜡中的一种或两种以上，优选BYK公司的AQUACER539 (基于改性石蜡的非离子型乳液)，美国麦克门的Michem? Emulsion32535 (改性聚乙烯蜡乳液)，CHENS0L公司的Nanocer918 (酯蜡、皂蜡、石蜡的混合物)；
[0018]所述分散剂为不含溶剂和乙氧基壬基酚的阴离子型、非离子型或多官能团型中的一种或两种以上，优选德国TEGO公司的TEGO Dispers740ff (非离子型脂肪酸衍生物)或TEGO Dispers715ff (阴离子型聚丙烯酸钠盐)或TEGO Dispers760ff (多官能团型的表面活性剂与含颜料亲和基团的水溶液)；
[0019]所述复合型耐老化助剂选自纳米金属氧化物和/或UVA/HALS混合物；优选德国BYK的nanobyk3820 (纳米氧化锌)，瑞士汽巴精化的CGL333 (苯并三唑与受阻胺的乳化混合物)等;
[0020]所述树脂型水性着色材料为PolyTint高分子着色剂，优选TOLYTINT red3146，TOLYTINT yellowl016, TOLYTINT black3147 等；
[0021]作为本发明优选的实施方式，所述高固含水性清面漆，由如下重量份组分制得:按重量份计包括如下组分:水性树脂800-900份，杀菌剂2-3份，干膜防腐剂4-6份，成膜助剂10-20份，消泡剂6-14份，基材润湿剂5-15份，pH调节剂2_4份，抗流挂助剂15-30份，消光蜡助剂15-30份，特种蜡助剂20-40份，分散剂3-15份，复合型耐老化助剂18-30份，树脂型水性着色材料0-100份，水10-50份。
[0022]本发明还提供上述清面漆的制备方法，包括如下步骤:
[0023]1)将水性树脂搅拌均匀，备用；
[0024]2)将杀菌剂、干膜防腐剂在搅拌状态下加入水性树脂中，得混合物I ;
[0025]3)将消泡剂、成膜助剂、分散剂混合均匀后在搅拌状态下加入到步骤2)所得混合物I中，然后再加入消光蜡助剂，高速分散15分钟，得混合物2 ；
[0026]4)向混合物2中加入复合型抗老化助剂、特种蜡助剂、基材润湿剂和水，中速搅拌10分钟，得混合物3 ;
[0027]5)向混合物3中加入pH调节剂、抗流挂助剂和水，搅拌均匀得到清面漆。
[0028]在上述制备方法中，步骤3)中高速为1001-1500转/分钟；步骤4)中，中速为801-1000 转 / 分钟。
[0029]为了满足市场上对木材不同颜色的需求，还可以在上述制备方法步骤4)加水后，再加入树脂型水性着色材料进行调色。
[0030]本发明还提供上述清面漆在木材保护中的应用。具体方法是将木材打磨后采用喷涂设备喷施一次，湿膜厚度250-280微米，干燥48h，漆膜保护96h。其中，所述喷涂设备可以采用混气喷涂设备、无气喷涂设备或普通空气喷涂设备；施工时，还可以可根据具体情况加入适量的水调节粘度。
[0031]本发明通过采用高固体份自交联纯丙烯酸树脂作为成膜物质，可以大大提高产品的固体含量，减少涂装次数，只需要一次涂装(湿膜厚度250微米)即可达到所需要的干膜厚度，降低涂装成本，提高生产效率；而且本发明产品采用最低成膜温度为O度的树脂，只需要添加极少量的抗开裂助剂即可，大大降低了 VOC (可挥发性有机化合物)含量；本发明产品采用蜡助剂消光，并添加了特殊蜡助剂，可以起到一定的荷叶效果和抗划伤效果，能很好的保护木材；为了满足立面涂装一次性施工湿膜厚度可达250微米不流挂，本发明采用了特殊的抗流挂体系，具有优异的抗流挂性能。
[0032]本发明所述低VOC含量的高固含耐候水性木器清面漆，具有如下特点:
[0033]1、超低VOC含量，VOC含量低于30g/L，仅有国家标准的十分之一，对环境和人畜危咅极小；
[0034]2、超高固体含量，固体含量可达50%，并且具有优异的抗流挂性能，立面施工湿膜厚度可达250微米以上，仅需施工一遍即可达到所需干膜厚度，成本低，效率高；
[0035]3、具有优异的抗老化性能和抗菌防霉性能，可长时间保持抗菌、防霉效果；可做无色处理，也可加入TOLYTINT水性着色材料做透明色漆；[0036]4、优异长效的荷叶效果，涂层赋予木材表面长期稳定的“荷花/鸭背”效应，即使两年以上疏水效果还能保持85%以上，可长时间的对木材进行保护，节能降耗。
[0037]本发明采用高固含水性自交联纯丙烯酸树脂、抗开裂成膜助剂、复合型耐老化助剂、抗流挂助剂以及蜡助剂调配高固体份水性清面漆，制成的产品固含高达50%，并且具有超低VOC含量，优异的耐老化性能，防腐性能，抗流挂性能以及防水性能，涂装在户外木制品上可以起到优异的保护木材作用，可以达到防水、防腐、防紫外线、缓解木材的开裂和变形的性能；同时树脂型的颜料体系既能体现木材的自然纹理效果，又能有自然颜色的装饰效果，最主要的是具有超强的耐候性能。本发明高固含产品适合用于在户外已制造成形的木制平台、木制门窗、栅栏、休闲桌椅及其他木制结构上的涂饰与防护。本发明高固含水性清面漆的制备方法简单，容易操作，且对操作人员无害，适合工业推广使用。
【具体实施方式】
[0038]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0039]实施例1
[0040]本实施例提供一种高固含清面漆。
[0041]1、组成
【权利要求】
1.一种高固含水性清面漆，其特征在于，由如下重量份组分制得:水性树脂750-900份，杀菌剂1-4份，干膜防腐剂3-8份，成膜助剂5-25份，消泡剂5-15份，基材润湿剂5_20份，pH调节剂2-5份，抗流挂助剂10-35份，消光蜡助剂10-40份，特种蜡助剂15-50份，分散剂3-15份，复合型耐老化助剂15-35份，树脂型水性着色材料0-100份，水0_60份。
2.根据权利要求1所述清面漆，其特征在于，所述水性树脂是指固体含量为50-60%，成膜温度为_5°C _5°C的自交联水性纯丙烯酸乳液。
3.根据权利要求1所述清面漆，其特征在于，所述成膜助剂选自2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯、丙二醇苯醚(PPH)、酯类高沸点混合物(GVE)、三丙二醇正丁醚(TPnB)中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述清面漆，其特征在于，所述复合型耐老化助剂选自纳米金属氧化物和/或UVA/HALS混合物；所述抗流挂助剂选自聚氨酯类、膨润土类、蜡乳液类中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述清面漆，其特征在于，所述消光蜡助剂选自微粉蜡或蜡浆； 所述特种蜡助剂选自酯蜡、皂蜡或石蜡中的一种或两种以上。
6.根据权利要求1所述清面漆，其特征在于，所述消泡剂选自有机硅氧烷类、聚醚类、聚醚改性硅类中的一种或两种以上； 所述杀菌剂选自不含N-/0-缩甲醛的水性氯甲基异噻唑啉酮(CMI)、水性甲基异噻唑啉酮(MI)或溴硝基丙二醇中 的一种或两种以上； 所述干膜防腐剂选自咪唑衍生物、正辛基异噻唑啉酮、芳基脲衍生物中的一种或两种以上； 所述基材润湿剂选自聚二甲基硅氧烷、聚硅氧烷-聚醚共聚物、非离子类表面活性剂、氟碳聚合物类中的一种或两种以上； 所述分散剂为不含溶剂和乙氧基壬基酚的阴离子型、非离子型或多官能团型中的一种或两种以上； 所述树脂型水性着色材料为PolyTint高分子着色剂。
7.根据权利要求1所述清面漆，其特征在于，由如下重量份组分制得:按重量份计包括如下组分:水性树脂800-900份，杀菌剂2-3份，干膜防腐剂4-6份，成膜助剂10-20份，消泡剂6-14份，基材润湿剂5-15份，pH调节剂2-4份，抗流挂助剂15-30份，消光蜡助剂15-30份，特种蜡助剂20-40份，分散剂3-15份，复合型耐老化助剂18-30份，树脂型水性着色材料0-100份，水10-50份。
8.权利要求1-7任一所述清面漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)将水性树脂搅拌均匀，备用； 2)将杀菌剂、干膜防腐剂在搅拌状态下加入水性树脂中，得混合物I; 3)将消泡剂、成膜助剂、分散剂混合均匀后在搅拌状态下加入到步骤2)所得混合物I中，然后再加入消光蜡助剂，高速分散15分钟，得混合物2 ； 4)向混合物2中加入复合型抗老化助剂、特种蜡助剂、基材润湿剂和水，中速搅拌10分钟，得混合物3; 5)向混合物3中加入pH调节剂、抗流挂助剂和水，搅拌均匀得到清面漆。
9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于，在所述步骤4)加水后，加入树脂型水性着色材料进行调色。
10.权利要求1-8任一所述清面漆在木材保护中的应用，其特征在于，将木材打磨后采用喷涂设备喷施， 湿膜厚度250-280微米。
【文档编号】B05D1/02GK103881495SQ201410010397
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】陈寿生, 王德华 申请人:北京展辰化工有限公司, 展辰涂料集团股份有限公司, 上海展辰涂料有限公司, 成都展辰化工有限公司, 青岛展辰新材料有限公司