专利名称：一种用于水性木器涂装的格丽斯擦色剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于水性木器涂装的格丽斯擦色剂及其制备方法。
背景技术：
水性木器涂料是一种涂刷在木制家具或木制品表面的涂料产品，除了具备对木材制品的保护作用以外，还需要具有一定的装饰效果。在水性木器涂料的涂装工艺中，美式涂装工艺占有很重要的位置。美式涂装是一种开放式涂装，通过加深木纹对比度，增强木材表面的层次感和立体感而使木材的天然花纹得到充分凸显，给家具带来自然美观的质感。美式涂装又称仿古涂装，通过配合一些特殊的板材处理以及擦色工艺如做旧，虫孔，破坏处理等，还可以得到接近于油漆涂饰的欧式复古家具的装饰效果，从而大大提升木制家具的商品价值。用于传统美式涂装工艺的擦色剂和着色剂产品多为溶剂型的醇酸树脂，不干性植物油和最近出现的一些水性化产品如改性亚麻仁油型木材擦色剂等。醇酸树脂类擦色剂比如专利CN 101472686A,由于在使用中需要加入稀释剂对施工人员的健康造成不好的影响；对于不干性植物油类产品及其水性改性产品，虽然在展色效果上较好比如专利 CN1810898A、CN101608079A、CN101386726A,但存在干燥慢、固色保色性差，并且与水性涂料的相容性较差，无法与水性底漆或水性面漆的很好的结合，在后续涂装中极易出现串色发花等问题。另外有一类乳液型用于半透明着色的碱溶多段树脂如专利CN109(^90A所述，则有展色性能较差以及溶胀木材表面等问题，难以达到较高的装饰要求。
发明内容
本发明通过高分子聚合物的结构设计，制备出专门用于水性木器涂料的新型水性木器涂装用着色剂。该着色剂具有优异的展色性和适当的开放时间，在擦色过程中能将颜料很好的带入木材表面的沟槽中与纤维机构中，着色均勻且可修复性强，可以充分提高木纹的色差与对比度；同时，其固色作用与层间粘结性优异，干燥以后在着色表面重涂过程中不会对底材颜色造成破坏，不会发生串色或浮色，配以面修色工艺后更使得着木材花纹和棕眼纹路清晰，得到的木器家具色彩丰满而生动。这种木材用水性擦色剂保色性极佳，长期使用不变色，在涂装效果上达到与传统油溶型擦色剂相媲美的装饰效果，并且使用时有较之更好的环保性和安全性。本发明提供一种用于水性木器涂装的格丽斯擦色剂，其特征在于，所述的格丽斯擦色剂由展色组分和固色组分组成，其中展色组分含量为格丽斯擦色剂总质量的50 90%，固色组分含量为格丽斯擦色剂总质量的10 50%，展色组分包含用量为格丽斯擦色剂总质量15 30%的一种双亲性聚合物树脂、5 30%的醇和醚的混合物、0. 5 1 %的增稠剂、0. 5 5%的分散剂、0. 1 的防沉剂、1 8%的水性色浆或水性色粉、以及6 12%的去离子水，固色组分包含用量为格丽斯擦色剂总质量1. 5 15%的一种丙烯酸酯聚合物、5 20%的醇和醚的混合物、0. 1 的消泡剂以及9 13%的去离子水；
所述的双亲性树脂由丙烯酸酯类硬单体、丙烯酸酯类软单体和功能单体通过自由基共聚合得到的，其中功能单体的用量在树脂总质量中所占比例为3 50%，并且所用的功能单体总量中含有至少占功能单体总质量6%的丙烯酸或甲基丙烯酸单体；所说的丙烯酸酯类硬单体与丙烯酸酯类软单体的用量质量比为40 80 20 60;其中丙烯酸酯类硬单体为下列物质中的一种或者它们的组合甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸叔丁酯；丙烯酸酯类软单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、 丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸烷基酯中的一种或它们的组合；功能单体为下列物质中的一种或它们的组合苯乙烯磺酸钠、丙烯酸胺乙酯、甲基丙烯酸-N，N-二甲基乙酯、2-乙烯基吡啶或4-乙烯基吡啶、乙烯基哌啶、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-取代(甲基)丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸、α -甲基丙烯酸；所述的双亲性树脂，采用半连续溶液聚合法合成，合成步骤如下在可控温加热的装有搅拌装置和回流冷却器的反应容器内加入质量为反应单体 0. 1 0. 8倍的去离子水、0. 05 0. 5倍的醇和0. 1 0. 5倍的醚的混合物作为反应介质， 采用氮气保护和冷凝水回流，升温至反应温度并出现回流后，向瓶内加入丙烯酸酯类硬单体、丙烯酸酯类软单体和功能单体的混合物与正十二烷基硫醇，其中所用的各类单体质量分别为各自总投料质量的5 15%、正十二烷基硫醇用量为所有反应单体投料总质量的 0. 1 的，并加入为所有反应单体总质量0. 5 的引发剂引发聚合；10分钟后再将剩余的丙烯酸酯类硬单体、丙烯酸酯类软单体和功能单体的混合物与为所有反应单体总质量0. 5 3%的正十二烷基硫醇，以及为所有反应单体总质量0. 5 的引发剂用加料装置同时滴加入反应容器内。滴加完毕后，升高5 10°C进行保温反应，之后降温至40°C以下，加入pH调节剂调节pH值至7 8，继续搅拌并降温出料，得到双亲性聚合物树脂；所述的丙烯酸酯聚合物由多种烯类单体进行自由基乳液共聚合得到，用于制备丙烯酸酯聚合物的单体中含烯类硬单体、烯类软单体以及功能单体，其质量用量比为35 60 40 70 2 10 ；所述的烯类硬单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异丁酯、 甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸叔丁酯、苯乙烯中的一种或它们的组合；烯类软单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正丁酯中的一种或它们的组合； 功能单体是丙烯酸胺乙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-取代(甲基)丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸的一种或几种的组合物。所述的丙烯酸酯聚合物，采用半连续-种子乳液聚合法合成，合成步骤如下在氮气保护下，向装有温度计、搅拌装置、回流冷却器及加料装置的可控温加热的反应容器内，加入乳化剂和去离子水，开启搅拌，5分钟后加入含有烯类硬单体、烯类软单体以及功能单体的混合物进行预乳化，其中所用的各类单体质量分别为各自总投料质量的1 10%，预乳化时间为15分钟，然后加热至反应温度，加入为反应单体总质量0. 05 0. 25%的引发剂引发聚合，引发剂需用去离子水溶解后加入反应器；当体系不再出现回流， 开始准备加入剩余的反应单体混合物，其中包括烯类硬单体、烯类软单体和功能单体，将上述的反应单体混合物与引发剂的去离子水溶液同时滴加，加入反应容器中，其中引发剂用量为反应单体总质量0. 05 0. 25%的；加料完毕后将控温升高5 10°C保温反应2 3 小时，然后降温至40°C以下，加入pH调节剂调节pH值至7 8，过滤出料，得到丙烯酸酯聚合物。所用的醇和醚的混合物，其中醇为乙醇、乙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、1， 4-丁二醇、异丙醇、正丁醇和异丁醇中的一种或几种；醚为二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚以及丙二醇甲醚中的一种或几种。合成双亲性树脂所使用的聚合反应引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁氰、硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钠-亚硫酸氢钠或过硫酸铵-亚硫酸氢钠中的一种。合成双亲性树脂和丙烯酸酯聚合物所使用的pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、二乙醇胺、三乙醇胺和2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种。所述的合成丙烯酸酯聚合物所用的乳化剂为阴离子型、非离子型或阴离子与非离子复合型，或者反应型乳化剂。合成丙烯酸酯聚合物使用的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸钠-亚硫酸氢钠或过硫酸铵-亚硫酸氢钠的一种。所述的用于水性木器涂装的格丽斯擦色剂的制备方法，其特征在于，步骤如下①在搅拌分散作用下依次加入双亲性树脂、去离子水、醇和醚的混合物和增稠剂， 搅拌分散20分钟，在上述混合物中继续加入水性色浆或水性色粉、润湿分散剂和防沉剂， 继续搅拌分散30分钟，得到格丽斯擦色剂的展色组分；②在搅拌分散作用下依次加入丙烯酸酯聚合物乳液、去离子水、醇和醚的混合物和消泡剂，搅拌分散30分钟，得到格丽斯擦色剂固色组分；③在搅拌分散作用下将①中得到的展色组分加入②中得到的固色组分，搅拌分散 20分钟出料。本发明的关键在于，设计合成了两种用于水性木器涂装的格丽斯擦色剂制备的聚合物，其中一种聚合物具有展色和粘结颜料作用的双亲性树脂，同时其含有的极性基团对于在溶液体系中的稳定性和相容性使得在调色和干燥过程中均显示出很好的透明性和通透性，另一聚合物则具有快速成膜与固色性能，二者兼具良好的相容性使得所得到的木材着色剂可以稳定储存。本发明的格丽斯擦色剂可以在用于水性木器涂装的美式涂装工艺和其他着色工艺时，显示出与各种水性底漆、面漆的良好的相容性和层间结合力，固色保色性好并且重涂过程不会发生串色或脱色，兼具优异的展色性和修色性，无刺激性气味等优点， 适用于多种材质的木器家具和制品，在涂装中必不可少。
具体实施例方式下面实施例的目的是为了进一步说明本发明，无论如何，本发明不受这些实施例的限制。列表中可能用到的缩写词
权利要求
1. 一种用于水性木器涂装的格丽斯擦色剂，其特征在于，所述的格丽斯擦色剂由展色组分和固色组分组成，其中展色组分含量为格丽斯擦色剂总质量的50 90%，固色组分含量为格丽斯擦色剂总质量的10 50%，展色组分包含用量为格丽斯擦色剂总质量15 30%的一种双亲性聚合物树脂、5 30%的醇和醚的混合物、0. 5 的增稠剂、0. 5 5%的分散剂、0. 1 1 %的防沉剂、1 8%的水性色浆或水性色粉、以及6 12%的去离子水，固色组分包含用量为格丽斯擦色剂总质量1. 5 15%的一种丙烯酸酯聚合物、5 20% 的醇和醚的混合物、0. 1 的消泡剂以及9 13%的去离子水；所述的双亲性树脂由丙烯酸酯类硬单体、丙烯酸酯类软单体和功能单体通过自由基共聚合得到的，其中功能单体的用量在树脂总质量中所占比例为3 50%，并且所用的功能单体总量中含有至少占功能单体总质量6%的丙烯酸或甲基丙烯酸单体；所说的丙烯酸酯类硬单体与丙烯酸酯类软单体的用量质量比为40 80 20 60;其中丙烯酸酯类硬单体为下列物质中的一种或者它们的组合甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸叔丁酯；丙烯酸酯类软单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸烷基酯中的一种或它们的组合；功能单体为下列物质中的一种或它们的组合苯乙烯磺酸钠、丙烯酸胺乙酯、甲基丙烯酸-N，N- 二甲基乙酯、2-乙烯基吡啶或4-乙烯基吡啶、乙烯基哌啶、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-取代(甲基)丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸、α -甲基丙烯酸； 所述的双亲性树脂，采用半连续溶液聚合法合成，合成步骤如下 在可控温加热的装有搅拌装置和回流冷却器的反应容器内加入质量为反应单体 0. 1 0. 8倍的去离子水、0. 05 0. 5倍的醇和0. 1 0. 5倍的醚的混合物作为反应介质， 采用氮气保护和冷凝水回流，升温至反应温度并出现回流后，向瓶内加入丙烯酸酯类硬单体、丙烯酸酯类软单体和功能单体的混合物与正十二烷基硫醇，其中所用的各类单体质量分别为各自总投料质量的5 15%、正十二烷基硫醇用量为所有反应单体投料总质量的 0. 1 1%，并加入为所有反应单体总质量0. 5 的引发剂引发聚合；10分钟后再将剩余的丙烯酸酯类硬单体、丙烯酸酯类软单体和功能单体的混合物与为所有反应单体总质量 0. 5 3%的正十二烷基硫醇，以及为所有反应单体总质量0. 5 的引发剂用加料装置同时滴加入反应容器内。滴加完毕后，升高5 10°C进行保温反应，之后降温至40°C以下， 加入pH调节剂调节pH值至7 8，继续搅拌并降温出料，得到双亲性聚合物树脂；所述的丙烯酸酯聚合物由多种烯类单体进行自由基乳液共聚合得到，用于制备丙烯酸酯聚合物的单体中含烯类硬单体、烯类软单体以及功能单体，其质量用量比为35 60 40 70 2 10 ；所述的烯类硬单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸叔丁酯、苯乙烯中的一种或它们的组合；烯类软单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正丁酯中的一种或它们的组合；功能单体是丙烯酸胺乙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-取代(甲基)丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸、 甲基丙烯酸的一种或几种的组合物。所述的丙烯酸酯聚合物，采用半连续-种子乳液聚合法合成，合成步骤如下在氮气保护下，向装有温度计、搅拌装置、回流冷却器及加料装置的可控温加热的反应容器内，加入乳化剂和去离子水，开启搅拌，5分钟后加入含有烯类硬单体、烯类软单体以及功能单体的混合物进行预乳化，其中所用的各类单体质量分别为各自总投料质量的1 10%，预乳化时间为15分钟，然后加热至反应温度，加入为反应单体总质量0. 05 0. 25% 的引发剂引发聚合，引发剂需用去离子水溶解后加入反应器；当体系不再出现回流，开始准备加入剩余的反应单体混合物，其中包括烯类硬单体、烯类软单体和功能单体，将上述的反应单体混合物与引发剂的去离子水溶液同时滴加，加入反应容器中，其中引发剂用量为反应单体总质量0. 05 0. 25%的；加料完毕后将控温升高5 10°C保温反应2 3小时，然后降温至40°C以下，加入pH调节剂调节pH值至7 8，过滤出料，得到丙烯酸酯聚合物。
2.根据权利要求1所述的用于水性木器涂装的格丽斯擦色剂，其特征在于，所用的醇和醚的混合物，其中醇为乙醇、乙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、1，4_ 丁二醇、异丙醇、正丁醇和异丁醇中的一种或几种；醚为二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚以及丙二醇甲醚中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的用于水性木器涂装的格丽斯擦色剂，其特征在于，合成双亲性树脂所使用的聚合反应引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁氰、硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钠-亚硫酸氢钠或过硫酸铵-亚硫酸氢钠中的一种。
4.根据权利要求1所述的用于水性木器涂装的格丽斯擦色剂，其特征在于，合成双亲性树脂和丙烯酸酯聚合物所使用的PH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、二乙醇胺、三乙醇胺和2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种。
5.根据权利要求1所述的用于水性木器涂装的格丽斯擦色剂，其特征在于，所述的合成丙烯酸酯聚合物所用的乳化剂为阴离子型、非离子型或阴离子与非离子复合型，或者反应型乳化剂。
6.根据权利要求1所述的用于水性木器涂装的格丽斯擦色剂，其特征在于，合成丙烯酸酯聚合物使用的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸钠-亚硫酸氢钠或过硫酸铵-亚硫酸氢钠的一种。
7.根据权利要求1所述的用于水性木器涂装的格丽斯擦色剂的制备方法，其特征在于，步骤如下①在搅拌分散作用下依次加入双亲性树脂、去离子水、醇和醚的混合物和增稠剂，搅拌分散20分钟，在上述混合物中继续加入水性色浆或水性色粉、润湿分散剂和防沉剂，继续搅拌分散30分钟，得到格丽斯擦色剂的展色组分；②在搅拌分散作用下依次加入丙烯酸酯聚合物乳液、去离子水、醇和醚的混合物和消泡剂，搅拌分散30分钟，得到格丽斯擦色剂固色组分；③在搅拌分散作用下将①中得到的展色组分加入②中得到的固色组分，搅拌分散20 分钟出料。
全文摘要
一种用于水性木器涂装的格丽斯擦色剂及其制备方法属于涂料领域。擦色剂包含展色组分与固色组分。展色组分含有一种起颜料承载与黏结作用的双亲性聚合物树脂，使颜料很好的在木材表面铺展与渗透；固色组分含有丙烯酸酯聚合物，具有优异的保色性和耐候性。本发明擦色剂可为施工提供适当的开放时间，可重擦，易修色，重涂保色性好，不浮色，不发花，且与多种水性底漆和面漆均显示出良好的相容性和层间结合力，很好的提高木材表面的木纹对比度；配套应用于多种水性木器涂装工艺中，具有安全环保、无刺激性气味、着色均匀、填充饱满和固色优异等特点；通过调整展色组分与固色组分配比，应用于多种木材家具制品的水性着色与美式仿古涂装工艺中。
文档编号C08F2/24GK102226051SQ20111007923
公开日2011年10月26日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者何立凡, 关一丹, 张胜文, 李效玉, 王晓霞 申请人:北京化工大学