一种水性弹性漆及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种水性弹性漆及其制备方法，该方法包括设计多层核壳乳液聚合方法制备苯乙烯丙烯酸酯乳液，在制备过程中添加阴离子聚氨酯乳液随单体滴加。本发明方法制备的水性弹性漆可用于木材及其制品，相关产品的耐水性、漆膜附着力明显增强。
【专利说明】一种水性弹性漆及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水性弹性漆及其制备方法，特别涉及一种木制品用水性弹性漆及 其制备方法，属于木材加工【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 木材是一种兼有结构强度、弹性、热效率、可再生性和对碳排放呈中性等优点的天 然材料，且纹理色调丰富美观，其相关制品深受人们的喜爱。对木制品进行涂装是提高其产 品性能和品质，满足木制品发展需求的最重要的手段之一。涂装能保护木制品、美化木制品 表面、增加木制品附加价值以及带来电气绝缘、隔音、隔热防火、防滑、防虫等作用，木器漆 的性能直接决定木制品涂装的效果。出于环保和人们身体健康的考虑，水性木器漆正逐步 取代传统的溶剂型木器漆，已成为木器漆的发展方向。但水性木器漆存在着与生俱来的一 些问题，比如漆膜耐水性差、附着力差以及容易开裂等，这些问题在一定程度上限制了水性 木器漆的发展和使用。
[0003] 研究认为，漆膜耐水性主要取决于配制木器漆所用乳液的耐水性；漆膜附着力是 指"涂层与木制品基材表面之间的或涂层之间(通过物理和化学作用）相互牢固粘结的能 力";漆膜开裂则被认为是因为基材湿胀干缩，漆膜随之湿胀干缩，二者膨胀系数差异所导 致。
[0004] 对于漆膜耐水性，一般做法是引入憎水性物质与乳液共混，或在乳液制备过程中 引入带有憎水性基团的物质参与反应，以赋予漆膜更好的耐水性。例如，徐建峰，胡惠仁发 表在2011年第2期《中国造纸》杂志"改性苯乙烯丙烯酸酯乳液及其在表面施胶中的应用" 一文，引入带有憎水基团的松香混入苯乙烯丙烯酸酯施胶剂中，以提高施胶剂漆膜的耐水 性。又如申请号为201110457958. X的发明专利公开了一种高耐水性丙烯酸酯乳液及其制 备方法，发明通过采用核-壳聚合的工艺，在壳层聚合部分采用有机硅进行共聚改性，使得 乳胶粒表面形成一种疏水性结构，提高了最终成膜后的耐水性，可广泛应用于内外墙涂料 的生产制备。
[0005] 对于漆膜附着力，除去基材性能，就漆膜本身来说，一般做法是在乳液制备 过程中引入偶联剂进行处理，增加漆膜的柔韧性，从而提高漆膜附着力。如申请号为 201010284637. X的发明专利公开了一种UV-高附着力底漆的制备方法，发明引入附着助剂 硅烷偶联剂、磷酸酯偶联剂或它们的混合物，制得聚丙烯酸酯类底漆，所形成的漆膜结构柔 韧性好，附着力佳，提高了木家具、木地板等木制品的使用寿命。
[0006] 对于漆膜开裂问题，一般做法是使用热熔底漆或者弹性面漆，例如：莫弦丰等(南 京林业大学硕士论文，2011年，热熔漆用于重组竹地板抑制裂纹的研究）使用热熔底漆+ UV面漆对重组竹地板进行涂饰，试验结果表明：紫外/冷凝耐老化试验49天后，使用"热 熔漆+UV面漆"涂饰的重组竹地板的裂纹条数、裂纹长度、裂纹面积比相对于使用"普通底 漆+UV面漆"涂饰的重组竹地板分别下降了 86. 4%、51. 4%和35. 5%，热熔漆具有更好的抑制 重组竹地板漆膜开裂的作用。又如申请号为200910181994. 0的发明专利公开了一种建筑 墙体用水性弹性漆，包括丙二醇、多功能助剂、分散剂、消泡剂、润湿剂、钛白粉、硅酸铝、碳 酸钙、高岭土、硅灰石、成膜剂、立邦乳液22-1、立邦乳液860、增稠剂、防腐剂、防霉剂和水， 将发明产品涂抹在实验板上，耐洗刷可达200次以上，断裂伸长率可达236,拉伸强度可达 I. 03Mpa ;将发明产品涂抹于室内、外墙体上，不易出现墙面裂纹、剥落现象。
[0007] 单独使用上述几种方法均不能兼顾水性木器漆存在的问题，若同时使用，则会大 大增加产品的生产难度和成本，可操作性不强。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是针对水性木器漆存在的技术问题，提供一种提高水性木器漆漆膜 耐水性、附着力，减少漆膜开裂的木器漆及其制备方法。
[0009] 为实现本发明的目的，本发明提供一种水性木器漆的制备方法，包括如下顺序进 行的步骤： (1)将硬单体重量的20%与其他单体充分混合。
[0010] 软单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯中的一种或几种。
[0011] 硬单体选自苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯中 的一种或几种。
[0012] 其他单体为羟甲基丙烯酰胺和丙烯酸。
[0013] (2)在装有搅拌装置、冷凝装置、氮气保护装置及加料装置的反应釜中加入部分表 面活性剂，PH调节剂，去离子水，搅拌均匀，将混合单体（1)倒入反应釜中，加入初引发剂， 升温至80°C，搅拌，反应至得到带蓝色光泽的乳液。
[0014] (3)同时滴加软单体及剩余的硬单体、后引发剂与剩余表面活性剂的水溶液、阴离 子水性聚氨酯弹性乳液(思沃化学PUD-335)。其中，硬单体按照一定的速率Rl加入到软单 体中，并和软单体混合均匀，同时将混合均匀的软硬单体按照一定的速率R2加入到反应釜 中。其中R2=nRl，n每隔十分钟变化一次，单体及聚氨酯乳液3h滴完，引发剂及剩余表面活 性剂4-5h滴完，滴加完毕后保温1小时，降至室温，氨水调节pH=7-8,过滤出料。实验装置 如图1所示。
[0015] 表面活性剂选自非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、失水 山梨醇酯、全氟烷基乙氧基醚醇的一种或几种加上阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠、 十二烷基苯磺酸钠、双十二烷基苯基醚二磺酸钠、月桂酸钠的一种或几种。
[0016] (4)将制备好的乳液与去离子水、润湿流平剂、消泡剂、增稠剂、成膜助剂、蜡乳液 按一定比例混合，制得水性弹性漆。
[0017] 本发明制备的弹性漆具有核壳结构，能实现对乳液的不同性能需求，水性聚氨酯 弹性乳液所成漆膜憎水性好、柔韧性强、具有一定的弹性，且弹性可调。
[0018] 制备的水性弹性漆同时解决水性木器漆漆膜耐水性差、附着力差、容易开裂等问 题。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 附图1是水性木器漆乳液制备流程图；
【具体实施方式】
[0020] 实施例1 : (1) 将占苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯混合单体总质量分数20%的混合硬单体与羟甲基丙 烯酰胺、丙烯酸充分混合。 (2) 在装有搅拌装置、冷凝装置、氮气保护装置及加料装置的反应釜中加入占总质量分 数20%的十二烷基硫酸钠+烷基酚聚氧乙烯醚水溶液，pH调节剂AMP-96,去离子水，搅拌均 匀，将混合单体（1)倒入反应釜中，加入初引发剂过硫酸铵（l〇wt%)，升温至80°C，搅拌，反 应至得到带蓝色光泽的乳液。
[0021] (3)同时滴加剩余的苯乙烯+甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯、后引发剂 (H20 2+FeS04)与剩余表面活性剂的水溶液、阴离子水性聚氨酯弹性乳液。
[0022] 其中，苯乙烯+甲基丙烯酸甲酯按照一定的速率Rl加入到丙烯酸丁酯中，并和 丙烯酸丁酯混合均匀，同时将混合均匀的单体按照一定的速率R2加入到反应釜中。其中 R2=nRl，n每隔十分钟变化一次，n为大于等于2的整数，且从2开始变化。单体及聚氨酯乳 液3h滴完，引发剂及剩余表面活性剂4-5h滴完，滴加完毕后保温1小时，降至室温，AMP-96 调节pH=7-8,过滤出料。
[0023] (4)将制备好的乳液与去离子水、润湿流平剂BYK-346、消泡剂BYK-019、增稠剂 PE-625、成膜助剂 TEXNALA-12、蜡乳液 BYK-513 按 100 :3 :0. 5 :0. 5 :1 :5 :8 混合，制得具有 梯度核壳结构的弹性木器漆。
[0024] 所制水性木器漆的性能如表1所示：
【权利要求】
1. 一种水性弹性漆的制备方法：其包括如下步骤： (1) 将部分硬单体与其他单体充分混合； (2) 在装有搅拌装置、冷凝装置、氮气保护装置及加料装置的反应釜中加入部分表面活 性剂，pH调节剂，去离子水，搅拌均匀，将混合单体（1)倒入反应釜中，加入初引发剂，升温 至80°C，搅拌，反应至得到带蓝色光泽的乳液； (3) 同时滴加软单体及剩余的硬单体、后引发剂与剩余表面活性剂的水溶液、阴离子水 性聚氨酯弹性乳液，其中，硬单体按照一定的速率R1加入到软单体中，并和软单体混合均 匀，同时将混合均匀的软硬单体按照一定的速率R2加入到反应釜中，其中R2=nRl，η每隔十 分钟变化一次，单体及聚氨酯乳液3h滴完，引发剂及剩余表面活性剂4-5h滴完，滴加完毕 后保温1小时，降至室温，氨水调节pH=7-8,过滤出料； (4) 将制备好的乳液与去离子水、润湿流平剂、消泡剂、增稠剂、成膜助剂、蜡乳液按一 定比例混合，制得水性弹性漆。
2. 根据权利要求1所述的一种水性弹性漆的制备方法，所述步骤（1)中加入的硬单体 占全部硬单体质量的20%。
3. 根据权利要求1-2之一所述的一种水性弹性漆的制备方法，所述硬单体选自苯乙 烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯中的一种或几种。
4. 根据权利要求1-3之一所述的一种水性弹性漆的制备方法，所述软单体选自丙烯酸 丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯中的一种或几种。
5. 根据权利要求1-4之一所述的一种水性弹性漆的制备方法，所述其他单体是羟甲基 丙烯酰胺和丙烯酸。
6. 根据权利要求1-5之一所述的一种水性弹性漆的制备方法，所述初引发剂为过硫酸 铵或过硫酸钾，所述后引发剂为过氧化氢和硫酸亚铁。
7. 根据权利要求1-6之一所述的一种水性弹性漆的制备方法，所述的表面活性剂选自 非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇酯、全氟烷基乙氧基 醚醇的一种或几种加上阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、双十二烷 基苯基醚二磺酸钠、月桂酸钠的一种或几种。
8. -种根据权利要求1-7之一所述的水性弹性漆的制备方法所制备的水性弹性漆。
9. 一种根据权利要求8所述的水性弹性漆在木制品上的应用。
【文档编号】C09D7/12GK104293073SQ201410199867
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】龙玲, 徐建峰, 于家豪 申请人:中国林业科学研究院木材工业研究所