一种水性木器漆及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水性漆及其制备方法，特别涉及一种木制品用水性漆及其制备方 法，属于木材加工技术领域。
【背景技术】
[0002] 使用木器漆进行涂装作为木制品防护的途径之一。其中，水性木器漆不仅能起到 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，而且相比于传统溶剂型木器漆，其节约能源、绿色环保、对人体危害小，正 逐步占据市场主导。但水性木器漆存在着与身倶来的漆膜硬度、附着力等性能上的不足。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] 漆膜硬度是指材料局部抵抗硬物压入其表面的能力，是表示漆膜机械强度和衡量 涂料产品质量的重要指标之一；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"。
[0004] 对于漆膜膜硬度，普遍做法是在乳液中添加有机或无机材料，利用无机成分的高 硬度、耐磨性、优异的耐候性或是利用有机成分的柔韧性，进而使水性木器涂料具有优异特 性，提升水性木器涂料的漆膜硬度；例如韦双颖等人发表在2014年第36期《安徽农业科学》 杂志"多面体低聚倍半硅氧烷改性水性聚氨酯木器漆的研究"中，通过向聚合物体系中加入 少量新型的纳米材料一多面体低聚倍半硅氧烷，明显提高了涂膜的硬度；也可以通过纳米 粒子作为增加材料加入聚合物中，提高涂膜硬度等力学性能，如申请号为201310329238. 4 的发明专利公开一种纳米环保水性木器漆及其制备方法，发明通过加入纳米多体浆料到乳 液，最终制备出的涂料在涂膜硬度上佳且涂刷效果好。
[0005] 对于漆膜附着力，一般利用自交联、核壳乳液聚合、添加纳米无机物质等技术改性 木器漆乳液以提高漆膜附着力，如李海峰发表在2009年第10期《化工新型材料》"自交联 环氧改性丙烯酸酯木器漆乳液的合成"中，利用自交联和核壳乳液聚合方法得到水性丙烯 酸酯木器漆有良好的附着力、优良的抗划伤性、抗回粘性等性能；申请号201310219912. 3 的发明专利公开一种仿真木纹纳米水性木器涂料及其制备方法，发明通过添加纳米二氧化 钛作为增强材料，使木器涂料附着力强，做出的图形不易变形，不褪色，耐磨性好，可以添加 不同的颜色，形成各种木纹，适用于各种家具。
[0006] 上述对于木器漆漆膜硬度和附着力的改善做法，往往处理措施并不能够很好平衡 硬度和附着力，改善效果并不是很明显，在一定程度上以牺牲彼此性能为代价，针对该现 象，研究认为通过纳/微米纤维素引入，利用有机-无机杂化可以很好的平衡硬度和附着力 改善，基于材料的纳米效应，粒子粒径小利于乳液分散稳定；又由于纤维素带有羟基、羧基 等反应活性基团，而杂合的方式有助于乳液中聚合物链段生成、扩链及交联，进而提高漆膜 硬度与附着力等性能。例如，蔡琪等人发表在2014年第6期《东北林业大学学报》杂志"纤 维素纳米粒子增加聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备和性能"中，以微晶纤维素为原料，通 过不同质量分数硫酸水解和高压均质制备不同尺度的CNP，以其可制备高性能的复合材料 作用于木器漆硬度和附着力；此外基于纳米效应，粒子比表面积大，具有良好润湿性，提高 及在木制品表面渗透，且在成膜过程有助于形成交联结构，提高涂膜力学性能，吴燕等人发 表在2010年第6期《林业科技开发》杂志"天然纤维微/纳米纤丝改性家具涂料的可行性" 中，论证在涂料制备乳液中添加改性的天然纤维微/纳米纤丝，由于水性环境避免微/纳 米纤丝的团聚，利于其均匀分散和改性，且纤丝表面的活性基团更易与同类木质、非木质等 生物质材料之间产生结合，致使涂膜附着力，硬度等性能指标都有较大程度的提高；申请号 201310059544. 0的发明专利公开一种水性涂料及其制备方法，发明通过添加羟丙甲基纤维 素使得漆膜坚硬、光泽度好、抗冲击力强，不容易开裂，质感柔和，装饰性强、附着力强，使用 寿命长、无特殊气味，无甲醛挥发物，符合环保涂料的技术要求。为此，选择合适的添加方 式，引入一种纳/微米纳米纤维或几种的组合，有望较好地解决水性木器漆漆膜硬度低、附 着力差的问题。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种水性木器漆，能解决水性木器漆漆膜硬度和附着力较差的问题， 使制备的水性木器漆同时具备较好漆膜硬度和附着力，并且二者指标均优于国家标准。
[0008] 所述木器漆乳液由以下组分制备：各组分以重量份数计
[0009]
[0010] 所述木材表面改性剂选自乙烯基三乙酰氧基硅烷VAS、γ-氨丙基三乙氧基硅烷ΚΗ550、γ-(2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷ΚΗ560中的一种或几种。
[0011] 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；
[0012] 所述硬单体选择苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸甲 酯、丙烯酸、丙烯酰胺中的一种或几种；
[0013] 所述引发剂选自过硫酸铵或过硫酸钾；
[0014] 所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚乙氧基醚硫酸铵、SPAN系列、吐温系列中的一种或几种；
[0015] 所述纳米纤维素选自纳米纤丝纤维素（NFC)粉末（纯度> 98% )、纳米微晶纤维 素（CNC)(水分散液，固含2% )、阴离子纳米纤丝纤维素（NFC)(水分散液，固含2% )中的 一种或者几种；
[0016] 所述的木器漆的制备方法：
[0017] 1.预乳化：称取软单体、硬单体、交联单体、乳化剂和纳米纤维素，与去离子水混 合后均质搅拌处理15_30min制得预乳化液；
[0018] 2.乳液制备：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pH调节剂，去离子水，搅拌均匀，将1/5预乳液、1/5用量的引发剂和去离子水倒入反应 釜中，升温至80°C，搅拌，反应至得到带蓝色光泽的乳液，开始滴加剩余预乳化液和引发剂， 预乳化液控制在2. 5-3. 5h滴完，引发剂控制在3. 5h-4h左右滴完，温度保持在80-85°C，搅 拌转速控制在l〇〇r，引发剂滴完后保温30min，加入木材表面改性剂搅拌5分钟，过滤出料， 调节pH到7-8,封存待用；
[0019] 3、木器漆调制：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按一定比例混合，制得具有 核壳结构的水性木器漆。
[0020] 所述的润湿流平剂为BYK-346，所述的消泡剂为ΒΥΚ-019，所述的增稠剂为 PE-625、所述的成膜助剂为TEXNALA-12,所述的蜡乳液为BYK-513。
[0021] 进一步地，相对于乳液100重量份计，步骤3中去离子水加入2-4重量份、润湿流 平剂加入〇. 1-0. 7重量份、消泡剂加入0. 3-0. 6重量份、增稠剂加入0. 5-1. 5重量份、成膜 助剂加入4_6重量份、錯乳液加入7_9重量份。
[0022] 本发明所取得的效果：
[0023] 1)本发明在制备预乳液的时候与单体混合在一起，在乳液聚合反应时一起滴加， 能提高乳液漆膜的硬度。
[0024] 2)在乳液中添加木材表面改性剂，以改变木材表面的润湿性，使得与木器漆漆膜 结合更好。
[0025] 3)本发明制备的乳液漆膜硬度高、对木材附着力好，优于国家标准。
【具体实施方式】：
[0026] 实施例1
[0027] 1)准确称量丙烯酸丁酯80g、苯乙烯30g、甲基丙烯酸甲酯90g、双丙酮丙烯酰胺 3g、十二烷基硫酸钠5g、脂肪酸聚氧乙烯酯10g、烷基酚聚乙氧基醚硫酸铵6g、纳米微晶纤 维素CNC(液体）lg(绝干）、纳米纤丝纤维素（NFC)粉末lg、150g去离子水于烧杯中，采用 5000r/min的转速均质处理20min制得预乳化液。2)乳液制备：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pH调节剂，去离子水，搅拌均匀，将1/5预乳 液（1