专利名称：一种高耐磨水性木器涂料的制备方法
技术领域：
本发明属于涂料合成技术领域，具体涉及一种高耐磨水性木器涂料的制备方法。
背景技术：
当今世界大力倡导绿色经济，重视环境保护，所以进行低V0C或零V0C的水性涂料 的研究是当今涂料研究的重要方向。水性环氧作为涂料基体树脂其固化后硬度和拉伸强度大、涂膜光泽度高、对各类 底材黏附力好、耐化学品性优异、电绝缘性好且品种多样等优点使其在钢结构、木材等领域 已得到广泛应用。但水性环氧成膜后膜的柔性不够，耐老化、抗粉化的性能不好等限制了其 在高端领域的应用。故对水性环氧进行改性并应用于高端领域成为近年来的研究热点。近年来，用聚氨酯对环氧进行改性的研究越来越多，聚氨酯具体有优异的柔韧性、 耐候性，由聚氨酯改性环氧制备的涂料使用在木器领域时，充分结合了环氧和聚氨酯的优 点，使得涂料具有优良的耐性，尤其涂层的耐磨性能和柔韧性能方面得到明显的改善。依照 目前，国内水性木器涂料的研发和生产的现状，聚氨酯改性水性环氧涂料在高档木器涂料 领域有着较好的发展前景。本发明正是基于目前国内相关研究结果加以改进，研制一种以聚氨酯改性水性环 氧分散体、非离子水性环氧固化剂为成膜物质的高耐磨水性木器涂料，该涂料能够有效地 应用于高档家具等木材领域。
发明内容
本发明目的在于提供一种高耐磨水性木器涂料的制备方法。本发明提出的一种高耐磨水性木器涂料的制备方法，具体步骤如下(1) A组份的制备在室温和转速为1000转/分钟的条件下，取二乙二醇乙醚、异噻唑啉酮杀菌防腐 齐IJ、蜡乳液、纳米材料水溶液和分散剂，依次加入聚氨酯改性水性环氧分散剂中，加入PH调 节剂调节混合物的PH值为8-9，将混合液分散至15目以下，然后加入消泡剂、润湿流平剂和 增稠剂分散均勻，将混合液过滤，倒出，即得涂料A组分；(2)B组分非离子水性环氧固化剂的制备 将环氧树脂和表面活性剂混合于三颈瓶中，加热到待完全溶解后，停止加热，降温 至75-85°C加入多元胺，控制反应温度在90-100°C，反应时间为lh，然后自然降温至80°C， 再加入环氧树脂嵌段共聚物的醚溶液，继续反应lh，然后加入适量水稀释，即得到B组分； 其中环氧树脂占60wt%，表面活性剂占5wt%，多元胺占10wt%，环氧树脂嵌段共聚物的 醚溶液占10wt%，其余为水，其总重量满足100% ；(3).涂料的制备将步骤(1)所得A组分和步骤(2)所得B组分按比例混合，即得所需成品；其中原料的质量百分比见表1 :
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本发明中所使用的原料非离子水性环氧固化剂，聚氨酯改性水性环氧分散剂，纳 米材料水溶液，二乙二醇乙醚，消泡剂，分散剂，润湿流平剂，增稠剂，异噻唑啉酮杀菌防腐 剂，PH调节剂和蜡乳液均采用工业级。本发明中，所述聚氨酯改性水性环氧分散剂为聚乙二醇聚醚型的聚氨酯预聚体与 环氧树脂反应合成聚氨酯改性环氧树脂水分散体。其中环氧树脂的质量分数为25-55%。本发明中，所述纳米材料水溶液中的纳米材料为纳米级陶瓷微珠或纳米级Ti02等 无机纳米材料，其固含量在50%以上。本发明中，所述消泡剂为有机硅的乳液，比如聚二甲基硅氧烷和聚醚该性聚二甲 基硅氧烷组成。本发明中，所述分散剂为分子量为1000-10000的聚丙烯酸酯型分散剂。
本发明中，所述润湿流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚物润湿平流剂。本发明中，所述增稠剂为聚氨酯类非离子缔合型增稠剂。本发明中，所述pH调节剂为氨水。本发明中，所述水性环氧固化剂为非离子型环氧改性多元胺分散体，E-51环氧树 脂改性经过部分封端多元胺的所得，所述多元胺为三乙烯四胺(TETA)、四乙烯五胺或五乙 烯六胺中的一种或者几种。本发明中，所述水性环氧固化剂中的嵌段共聚物为PEG与环氧树脂的共聚物，其 中PEG为分子量为1000-10000中的一种或几种。本发明所研制的高耐磨水性木器涂料，主要特点在于选取环氧树脂作为基体、用聚氨酯加以改性，并且以水为分散介质，结合环氧树脂和聚氨酯树脂的优点，也做到了减少 污染；同时在乳液中加入少量纳米材料水溶液，将无机纳米粒子的机械强度、模量、热稳定 性和有机聚合物的弹性及易加工等特点完美地结合起来，提高涂料的拉伸强度、硬度、抗刮 擦性、耐紫外老化性、耐腐蚀性、耐磨性、隔热保温性、防静电性等特性。
具体实施例方式下面通过实施例进一步说明本发明。实施例中均按质量分数计算。实施例1按质量称取下列原料取18g的环氧树脂，1. 5g的表面活性剂，混合，加热至完全溶解，降温至75_85°C加 入3g的多元胺，在100°C下反应lh，自然降温至80°C，加入4. 5g的水和3g的环氧树脂嵌段 共聚物的醚溶液，搅拌均勻，得到非离子水性环氧固化剂。取15g的非离子水性环氧固化剂为涂料B组分，取55g的聚氨酯改性水性环氧分 散剂、3g的纳米材料水溶液、6g的二乙二醇乙醚、lg的异噻唑啉酮杀菌防腐剂、4g的蜡乳液 和10g的水在常温和转速为1000转/分钟的条件下混合均勻，加入pH调节剂调节混合物 pH为8. 5左右，将混合液分散至15目以下，加入0. 2g的消泡剂、3g的分散剂、0. 5g的润湿 平流剂、0. 3g的增稠剂，混合均勻，然后将混合液过滤，倒出，得涂料A组分。A、B组分按照质量比4 1混合得涂料成品。测试涂膜性能见表2。实施例2按质量称取下列原料取18g的环氧树脂，1. 5g的表面活性剂，混合，加热至完全溶解，降温至75_85°C加 入3g的多元胺，在100°C下反应lh，自然降温至80°C，加入4. 5g的水和3g的环氧树脂嵌段 共聚物的醚溶液，搅拌均勻，得到非离子水性环氧固化剂。取17g的非离子水性环氧固化剂为涂料B组分，取60g的聚氨酯改性水性环氧分 散剂、4g的纳米材料水溶液、6g的二乙二醇乙醚、lg的异噻唑啉酮杀菌防腐剂、4g的蜡乳液 和6g的水在常温和转速为1000转/分钟的条件下混合均勻，加入pH调节剂调节混合物pH 为8. 5左右，将混合液分散至15目以下，加入0. 2g的消泡剂、3g的分散剂、0. 5g的润湿平 流剂、0. 3g的增稠剂，混合均勻，然后将混合液过滤，倒出，得涂料A组分。A、B组分按照质量比4 1混合得涂料成品。测试涂膜性能见表2。实施例3按质量称取下列原料取18g的环氧树脂，1. 5g的表面活性剂混合，加热至完全溶解，降温至75_85°C加 入3g的多元胺，在100°C下反应lh，自然降温至80°C，加入4. 5g的水和3g的环氧树脂嵌段 共聚物的醚溶液，搅拌均勻，得到非离子水性环氧固化剂。取20g的非离子水性环氧固化剂为涂料B组分，取55g的聚氨酯改性水性环氧分 散剂、4g的纳米材料水溶液、6g的二乙二醇乙醚、lg的异噻唑啉酮杀菌防腐剂、4g的蜡乳液 和5g的水在常温和转速为1000转/分钟的条件下混合均勻，加入pH调节剂调节混合物pH 为8. 5左右，将混合液分散至15目以下，加入0. 2g的消泡剂、3g的分散剂、0. 5g的润湿平流剂、0. 3g的增稠剂，混合均勻，然后将混合液过滤，倒出，得涂料A组分。A、B组分按照质量比4 1混合得涂料成品。测试涂膜性能见表2。该产品具有不易损伤被涂饰表面，粘附性好且易于改性，耐化学腐蚀性好、强度 高、变顶收缩率小、稳定性好、耐划痕的性能，符合实际应用需求。以上所得产品的性能指标如下
权利要求
一种高耐磨性木器涂料的制备方法，其特征在于具体步骤如下(1)A组份的制备在室温和转速为1000转/分钟的条件下，取二乙二醇乙醚、异噻唑啉酮杀菌防腐剂、蜡乳液、纳米材料水溶液和分散剂，依次加入聚氨酯改性水性环氧分散剂中，加入pH调节剂调节混合物的pH值为8-9，将混合液分散至15目以下，然后加入消泡剂、润湿流平剂和增稠剂分散均匀，将混合液过滤，倒出，即得涂料A组分；(2)B组分自乳化型非离子水性环氧固化剂的制备将环氧树脂和表面活性剂混合于三颈瓶中，加热到待完全溶解后，停止加热，降温至75-85℃加入多元胺，控制反应温度在90-100℃，反应时间为1h，然后自然降温至80℃，再加入环氧树脂嵌段共聚物的醚溶液，继续反应1h，然后加入适量水稀释，即得到B组分；其中环氧树脂占60wt％，表面活性剂占5wt％，多元胺占10wt％，环氧树脂嵌段共聚物的醚溶液占10wt％，其余为水，其总重量满足100％；(3).涂料的制备将步骤(1)所得A组分和步骤(2)所得B组分按比例混合，即得所需成品；其中原料的质量百分比如下
2.根据权利要求1所述的高耐磨水性木器涂料的制备方法，其特征在于聚氨酯改性水 性环氧分散剂为聚乙二醇聚醚型的聚氨酯预聚体与环氧树脂反应合成聚氨酯改性环氧树 脂水分散体。其中环氧树脂的质量分数为25-55%。
3.根据权利要求1所述的高耐磨水性木器涂料的制备方法，其特征在于所述纳米材料 水溶液中的纳米材料为纳米级陶瓷微珠或纳米级TiO2，其固含量在50%以上。
4.根据权利要求1所述的高耐磨水性木器涂料的制备方法，其特征在于所述消泡剂为 有机硅的乳液。
5.根据权利要求1所述的高耐磨水性木器涂料的制备方法，其特征在于所述分散剂为 高分子量聚丙烯酸酯型分散剂。
6.根据权利要求1所述的高耐磨水性木器涂料的制备方法，其特征在于所述润湿流平 剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚物润湿平流剂。
7.根据权利要求1所述的高耐磨水性木器涂料的制备方法，其特征在于所述增稠剂为 聚氨酯类非离子缔合型增稠剂。
8.根据权利要求1所述的高耐磨水性木器涂料的制备方法，其特征在于所述多元胺为 三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺中的一至几种。
9.根据权利要求1所述的高耐磨水性木器涂料的制备方法，其特征在于所述PH调节剂 为氨水。
10.根据权利要求1所述的高耐磨水性木器涂料的制备方法，其特征在于水性环 氧固化剂中的嵌段共聚物为聚乙二醇与环氧树脂的共聚物，其中聚乙二醇为分子量为 1000-10000中的一种或几种。
全文摘要
本发明属于涂料合成技术领域，具体涉及一种高耐磨水性木器涂料的制备方法。具体步骤为首先使用环氧树脂及多元胺制备自乳化型水性环氧树脂固化剂，然后在聚氨酯改性环氧乳液中加入相关助剂与纳米材料水溶液，高速分散，最后将制得的固化剂与分散均匀的混合液共混，制成产品。本发明充分利用并结合了环氧树脂、聚氨酯、蜡乳液以及无机纳米材料的优点，所得产品经过性能测定均达标，实验过程将成本大幅降低，对环境无污染而且节能，在木器涂料领域有着较大的应用前景。
文档编号C09D187/00GK101880508SQ20101020903
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月24日 优先权日2010年6月24日
发明者任天斌, 孙永, 尹雪梅, 蒋媛媛 申请人:同济大学