本发明属于建筑装饰用涂料领域，具体的说是一种户外水性木器渗透漆及其制备方法。
背景技术：
：近年来，户外木器漆领域正受到人们越来越多的关注。一方面是随着人们生活水平的提升，人们对景观木的美观要求越来越高，户外木器涂料除装饰设计需要外，更需要满足漆膜良好的耐老化性、防水性、透气性、防腐等要求。通常来说，市面主流户外木器防腐采用木蜡油，木材本身的多孔性和具有很强的吸湿性，在温度、湿度变化大的空间中极易膨胀收缩而导致变形、开裂。水性漆和油性漆可以形成半封闭的漆膜保护，其中水性漆价格较高但环保性更好。近年来随着环境污染的加剧和人们环保意识的增强，溶剂型木器涂料面临着严峻的挑战，同时，新建立的法律法规对溶剂型木器涂料的要求越来越高，在这种机遇下，水性木器涂料得到了巨大的发展空间。众所周知，户外木器所处的自然环境变化多端，经常出现漆膜老化、开裂、粉化，木材变形、开裂等诸多问题，近期人们在提升户外木器耐候性、抗腐蚀能力方面多采用赋予漆膜较好的抗紫外线吸收作用，抗渗耐挂性、耐沾污性、增加漆膜强度硬度等。如cn106189749a报道了一种抗渗耐刮的水性环保木器清漆，cn103881500a报道了合成一种高耐候耐沾污水性户外木器白面漆及其制备方法，cncn105949906a报道了一种在高温高湿条件下应用的抗粘连水性木器透明面漆配方，cn105907206a报道了一种高硬度耐磨水性木器漆的制备方法。上述各种配方中选用的水性乳液均为市售木器漆常规乳液，粒径在150-250nm范围内。粒径小于60nm的低粒径水性乳液多用于数码墨水等印染行业，而在户外木器漆领域的应用尚未见文献及专利报道。但现有的配方均不能有效的防止木材开裂、变形。这是由于户外木器随大自然热胀冷缩体积变化，漆膜需要随木材形变而形变，除户外木器漆的漆膜需要有较好的韧性外，只有将乳液渗到木材中，才能真正的“粘结”木材纤维结构，使木材不易开裂。进而急需一种能够有效使木材不易开裂、对木材具有封闭性、耐候性、保护性的适用于户外的木器漆。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明提供了一种户外水性木器渗透漆及其制备方法。为实现上述目的，本发明采用技术方案为：一种户外水性木器渗透漆，渗透漆原料按重量配比计：所述水性乳液是水性丙烯酸乳液和/或水性聚氨酯乳液。所述水性乳液为至少含有一种低粒径的水性乳液。所述低粒径为100-30nm；优选为60-30nm所述水性乳液为按重量比为1:9—9:1的水性丙烯酸乳液和水性聚氨酯乳液。优选重量比为1:1。所述水性丙烯酸乳液为具有核壳结构，具体为纯丙乳液和/或苯丙乳液，优选纯丙乳液，其中，聚合单体包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯中的一种或多种；水性聚氨酯乳液为脂肪族聚氨酯乳液或芳香族聚氨酯乳液，优选脂肪性聚氨酯分散体，因为脂肪族的分散体有良好的耐候性和抗黄变性。所述水性乳液的mfft值在-5-30℃之间，优选mfft值在-5-10℃之间；水性乳液的tg值在-15-50℃之间，优选tg值在-10-5℃之间。所述成膜助剂采用二丙二醇丁醚和/或二丙二醇甲醚；优选为二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚比例为1:1(重量比)。所述着色剂为透明纳米氧化铁颜料或有机颜料；优选为透明纳米氧化铁颜料，其露木纹性和耐候性能最优。着色剂主要是针对色漆而言，对于常用的菠萝格色、蜂蜜色、麦芽黄色、铁红色等颜色强调的是其透木纹性，增加涂装效果。而对于白色色漆而言，钛白粉应该有足够的遮盖力，钛白量在13-20份之间，优选18份。所述其他助剂采用分散剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、脱泡剂、增稠剂、防冻剂、防腐剂、光稳定剂、基材润湿剂、水性蜡乳液中的一种或多种混合。所述流平剂包括阴离子或非离子型表面活性剂、氟碳聚合物、改性硅氧烷等，优选为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，如tego432，tego410，tego415；所述消泡剂是聚醚改性聚二甲基硅氧烷或聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，如tego825n，byk028，byk024。所述增稠剂采用非离子缔合型流变改性剂或离子缔合型流变改性剂中的一种，增稠剂目的是增加漆液的黏度，提高一次涂装的湿膜厚度，并且对腻子和色浆有防沉淀和防分层的作用。；所述防冻剂采用丙二醇防冻剂；所述水性蜡乳液是氧化改性聚乙烯蜡乳液，增加漆膜的防水性；所述防腐剂是异噻唑啉酮杀菌剂，防止漆液在贮存过程中霉变；所述光稳定剂为苯并三唑紫外光吸收剂uva、受阻胺hals稳定剂中的一种或多种，如clarianthostavin3225-2xp、cibatinuvin5151。能提供最大程度的保护予聚合物免受光化学的降解。通过延长曝光增加延缓机械或光学的性能；所述的基材润湿剂是聚醚硅氧烷共聚物，如tego245，tego270等。一种渗透型户外水性木器漆的制备方法，其特征在于它包括以下依序进行的步骤：(1)开动分散机调整转速至400-500转/分钟，在此速度下先依次加入水性乳液75-80份；将成膜助剂2-5份加入到5-10份水中，再缓慢加入到上述水性乳液中，搅拌10-20min，待用；(2)向上述步骤(1)混合物中再加入其他助剂，搅拌20min，再静置30min消泡；(3)接着调整分散机转速至700-800转/分钟继续分散，将增稠剂溶于5-10份水中，缓慢加入至步骤(3)混合物中，混匀后即得渗透型户外水性木器漆。所述步骤2)中再依次加入水性流平剂0.3-0.5份，消泡剂0.1-0.3份，脱泡剂0.1-0.2份，防冻剂0.3-0.8份，水性蜡乳液3-5份，基材润湿剂0.3-0.5份，防腐剂0.1-0.5份搅拌20min，再静置30min消泡，待用。本发明所制备的户外木器底漆与现有技术相比，具有如下优势：：本发明采用柔软而小粒径的成膜物质，较好的渗透到木材中，增加木器漆的渗透性，使其在木质纤维中起到“胶黏剂”作用，“粘结”木材的纤维结构而使其不易开裂，本发明渗透型木器漆既可以作为底漆，在上面涂覆面漆，也可作为底面合一漆单独使用；具体为：(1)基材保护性：本发明户外木器渗透漆采用低粒径水性聚合物分散体为主要成膜物，由于聚合物粒径小可较好的渗透到木材中，在木材表面形成“可呼吸”的半透膜结构，一方面可使木材内部水分的缓慢挥发，减少水汽运动对于木纤维组织的剪切破坏；另一方面能有效的抵御外界水分的侵入，有效的防止木材因此而产生的开裂、变形等。(2)使用范围广：本发明户外木器渗透漆可作为一款底面合一的渗透漆单独使用，或作为底漆，上面再涂覆面漆。可用于木桥、户外木质家具、凉亭、海边木栈道等。(3)快干性：本发明户外木器渗透漆采用树脂乳液的纳米粒子，其能快速渗入木材组织结构中，涂后5min即表干，可进行二次喷涂。(4)施工方便：颜色可调，可根据自己喜好调成所需颜色，呈现出多种清晰的透木纹效果；粘度可调，可根据涂刷方式，在漆液中加入水调整粘度；施工方式可调，可喷涂、刷涂、滚涂多种施工方式。(5)耐候性好：本发明户外木器渗透漆在作为渗透漆单独使用时，能在复杂的户外环境下，漆膜可在5年内不出现粉化、变色、脱落的现象。作为底漆使用时，可提升组合漆整体的耐候效果，起到减小木材形变开裂的作用。具体实施方式为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明所制备的渗透型户外木器漆具有良好的基材封闭性，优异的耐候性，可大大减轻木材开裂，保护基材不被腐蚀。实施例1一种渗透型户外水性木器漆，按如下配方按重量份数配置而成：在以上实施例中：配方中低粒径丙烯酸乳液为粒径＜60nm的低粒径纯丙乳液，该乳液为核壳型自交联丙烯酸乳液，优选为帝斯曼的aq-2538。上述产品皆为市售产品。上述渗透型户外木器漆制备步骤如下：(1)开动分散机调整转速至400-500转/分钟，在此速度下先依次加入水性乳液低粒径纯丙乳液72份，将成膜助剂4份加入到5-10份水中，再缓慢加入到上述水性乳液中，搅拌10-20min；(2)再依次加入水性流平剂0.3份，消泡剂0.1份，基材润湿剂0.3份，水性蜡乳液4份，光稳定剂0.3份，搅拌20min，再静置30min消泡；(3)接着调整分散机转速至700-800转/分钟继续分散，将0.2份增稠剂溶于5-10份水中，缓慢加入上述步骤(1)所得漆液，搅拌至漆液均匀。(4)在漆液加入相应的着色剂，搅拌均匀，可在使用前加入。实施例2将实施例1配方中的粒径＜60nm的低粒径纯丙乳液更换成粒径＜60nm的低粒径苯丙乳液，核壳结构苯丙乳液。其余物质含量同配方1，制作步骤也同配方1。上述配方中的低粒径苯丙乳液优选为美津斯化工1092。实施例3将实施例1配方中的粒径＜60nm的低粒径纯丙乳液更换成粒径＜60nm的低粒径脂肪族聚氨酯乳液。其余物质含量同配方1，制作步骤也同配方1。上述配方中的低粒径脂肪族聚氨酯乳液优选为路博润的2026c。实施例4将实施例1配方中的粒径＜60nm的低粒径纯丙乳液更换成粒径＜60nm的低粒径芳香族聚氨酯乳液。其余物质含量同配方1，制作步骤也同配方1。上述配方中的低粒径芳香族聚氨酯乳液优选为帝斯曼neorezr9029。实施例5将实施例1配方中的粒径＜60nm的低粒径纯丙乳液更换成粒径＜100nm的中低粒径纯丙乳液。其余物质含量同配方1，制作步骤也同配方1。上述配方中的中低粒径纯丙乳液优选为帝斯曼丙烯酸乳液xk-98。实施例6将实施例1配方中的粒径＜60nm的低粒径纯丙乳液更换成粒径＜100nm的低粒径脂肪族聚氨酯乳液，固含量≥45％。其余物质含量同配方1，制作步骤也同配方1。上述配方中的低粒径脂肪族聚氨酯乳液优选为巴斯夫3168。实施例7将实施例1配方中的粒径＜60nm的低粒径纯丙乳液更换成粒径100-250nm的纯丙乳液。其余物质含量同配方1，制作步骤也同配方1。上述配方中的纯丙乳液优选为斯百德丙烯酸乳液2010。实施例8将实施例1配方中的粒径＜60nm的低粒径纯丙乳液更换成粒径100-250nm的脂肪族聚氨酯乳液。其余物质含量同配方1，制作步骤也同配方1。上述配方中的脂肪族聚氨酯乳液优选为斯百德聚氨酯乳液pudo。实施例9一种渗透型户外水性木器漆，按如下配方配置而成：在以上实施例中：配方中低粒径丙烯酸乳液为粒径＜60nm的低粒径纯丙乳液，该乳液为核壳型自交联丙烯酸乳液，优选为帝斯曼的aq-2538。配方中低粒径丙烯酸乳液为粒径＜60nm的低粒径脂肪族聚氨酯乳液，该乳液为核壳型自交联丙烯酸乳液，优选为路博润的2026c。上述渗透型户外木器漆制备步骤如下：(1)开动分散机调整转速至400-500转/分钟，在此速度下依次加入低粒径水性纯丙乳液36份、低粒径脂肪族聚氨酯乳液36份；将成膜助剂4份加入到5-10份水中，再缓慢加入到漆液中，搅拌10-20min；(2)在依次加入水性流平剂0.3份，消泡剂0.1份，基材润湿剂0.3份，水性蜡乳液4份，光稳定剂0.3份，搅拌20min，再静置30min消泡；(3)接着调整分散机转速至700-800转/分钟继续分散，将0.2份增稠剂溶于5-10份水中，缓慢加入漆液，搅拌至漆液均匀。(4)在漆液加入相应的着色剂，搅拌均匀，可在使用前加入。实施例10将实施例1配方中的粒径＜60nm的低粒径纯丙乳液更换成粒径＜60nm的低粒径纯丙乳液和粒径＜60nm的脂肪族聚氨酯乳液的混合物，二者混合质量比为1:1。其余物质含量同配方1，制作步骤也同配方1。上述配方中的粒径＜60nm的低粒径纯丙乳液优选为帝斯曼的aq-2538。上述配方中粒径＜60nm的低粒径脂肪族聚氨酯乳液优选为路博润的2026c。实施例11将实施例1配方中的粒径＜60nm的低粒径纯丙乳液更换成粒径＜60nm的低粒径脂肪族聚氨酯乳液和粒径＜100nm的中低粒径纯丙乳液的混合物，二者混合质量比为1:1。其余物质含量同配方1，制作步骤也同配方1。上述配方中粒径＜60nm的低粒径脂肪族聚氨酯乳液优选为路博润的2026c；上述配方中的中粒径＜100nm中低粒径纯丙乳液优选为亨斯曼丙烯酸乳液xk-98。实施例12将实施例1配方中的粒径＜60nm的低粒径纯丙乳液更换成粒径＜60nm的低粒径脂肪族聚氨酯乳液和粒径100-250nm的纯丙乳液的混合物，二者混合质量比为1:1。其余物质含量同配方1，制作步骤也同配方1。上述配方中粒径＜60nm的低粒径脂肪族聚氨酯乳液优选为路博润的2026c；上述配方中的粒径100-250nm的纯丙乳液优选为斯百德丙烯酸乳液2010。实施例中乳液种类及乳液粒径总结如表1所示。实施例13将实施例1配方中的粒径＜60nm的低粒径纯丙乳液更换成粒径＜60nm的低粒径脂肪族聚氨酯乳液和粒径100-250nm的纯丙乳液的混合物，二者混合质量比为2:8。其余物质含量同配方1，制作步骤也同配方1。上述配方中粒径＜60nm的低粒径脂肪族聚氨酯乳液优选为路博润的2026c；上述配方中的粒径100-250nm的纯丙乳液优选为斯百德丙烯酸乳液2010。实施例中乳液种类及乳液粒径总结如表1所示。表1实施例中乳液种类及乳液粒径编号乳液种类乳液粒径实施例1①＜60nm实施例2②＜60nm实施例3③＜60nm实施例4④＜60nm实施例5⑤＜100nm实施例6⑥＜100nm实施例7⑦100-250nm实施例8⑧100-250nm实施例9①+③(1:1质量比)＜60nm实施例10①+②(1:1质量比)＜60nm实施例11③+⑤(1:1质量比)＜100nm实施例12③+⑦(1:1质量比)＜250nm实施例13①+③(2:8质量比)＜60nm①低粒径纯丙乳液，粒径＜60nm，黄色透明溶液；②低粒径苯丙乳液，粒径＜60nm，黄色透明溶液；③低粒径脂肪族聚氨酯乳液，粒径＜60nm，黄色透明溶液；④低粒径芳香族聚氨酯乳液，粒径＜60nm，黄色透明溶液；⑤中低粒径纯丙乳液，粒径＜100nm，半透明溶液；⑥中低粒径脂肪族聚氨酯乳液，粒径＜100nm，半透明溶液；⑦纯丙乳液，粒径100-250nm，乳白色液体；⑧脂肪族聚氨酯乳液，粒径100-250nm，乳白色液体；应用例对上述实施例1-12和对比例1-3进行性能测试，其中对比例1为阿克苏渗透型户外水性木器漆771，对比例2为阿克苏渗透型户外水性木器漆567，对比例3为伯丁克户外木器漆5703。由于户外用木器漆兼具木器和户外使用的双重特征，本研究在项目指标确定与测试方法上以国内、国际上已经实施的标准和方法为依据，所参照的标准包括gb/t23999-2009室内装饰装修用水性木器涂料标准、gb/t9755-2001合成树脂乳液外墙涂料标准、gb/t172-2005弹性建筑涂料标准(外墙部分)、dinen927涂料、色漆-室外木材涂料和涂层系列标准、以及gb/t1741-2007漆膜耐霉菌性测定法和gb/t21353-2008漆膜抗藻性测定法。其中，最具代表性的也最说明问题的是自然条件下老化耐候性实验，表2是实施例1-15在自然条件下2年的耐候性数据结果，评级结果参考gb/t1766-2008《色漆和清漆涂层老化的评级方法》，其中0级为最优，5级为最差。表2自然条件下各实施例的耐候性实验如表2所示，得到结论如下：①实施例1-4的耐候性普遍好于实施例5-8，说明低粒径的乳液优于普通的乳液。②对于单独低粒径乳液配方而言，实施例3的耐候性最优，其次是实施例1和实施例4，实施例1-4均优于对比例1-3耐候性能。③尤其值得注意的是，乳液复配后耐候性能更佳，对比例9的耐候性最优，其次是对比例10、11、12、13，产品在户外放置无开裂、起皮、剥落等不良现象，耐沾污性良好，不泛白，且对木材起到了良好的保护作用，木材不变形，不开裂。这说明低粒径的渗透木器漆很好的起到了保护木材的作用，尤其是低粒径的聚氨酯乳液与低粒径的纯丙乳液配合使用的时候，效果尤其好；从价格上看，低粒径的乳液价格高于常规乳液，聚氨酯乳液高于丙烯酸乳液，采用适当的复配技术，可以在不影响产品性能的前提下适当降低成本，此发现值得推广。单纯的自然条件下的耐候性并不能表征漆膜全部的性质，选择实施例中性能较优的样品实施例9进行其他性能测试，测试结果如表3所述。表3实施例渗透型木器漆性能测试表测试结果显示，本实施例中的产品各项性能均达到标准，体现了较好的各项耐性、防霉变性等，且本产品无毒无味，为零voc排放的高性能环保涂料。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12