專利名稱：一種自交聯(lián)水性木器涂料用乳液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域里的涂料行業(yè)，具體地說，涉及水性丙烯酸乳液涂料的制備方法，這種乳液適用于制造水性木器涂料。
背景技術(shù)：
木器涂料不僅具有裝飾美化作用，而且對木材具有很好的保護(hù)作用，可以延長木材的使用壽命。目前市場上銷售的木器涂料主要以溶劑型為主。常見的品種有醇酸類涂料、丙烯酸類涂料、硝基類涂料和雙組分聚氨酯類涂料等。這些涂料的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量均超過50wt%，在生產(chǎn)和施工中，這些VOC揮發(fā)到大氣中，不僅對生產(chǎn)場地和施工人員 健康有害，同時也污染了人們的居住、工作和學(xué)習(xí)的環(huán)境。隨著環(huán)保法規(guī)對涂料中VOC含量的限制日趨嚴(yán)格和人們對自身健康的關(guān)注，引發(fā)了水性木器涂料的開發(fā)和研究熱潮?，F(xiàn)有水性木器涂料的主要種類有水性醇酸、聚氨酯水分散體、丙烯酸乳液及聚氨酯/丙烯酸雜化乳液等。醇酸類水性木器涂料雖然成膜性好、光澤度高、裝飾性好，但涂膜干性慢、硬度低、耐黃變性差，且涂料在儲存過程中容易發(fā)生水解，儲存穩(wěn)定性差；聚氨酯水分散體類木器涂料雖然豐滿度高、韌性好、裝飾性好，但涂膜硬度低、耐水性差，且價格昂貴；丙烯酸乳液類木器涂料具有干性快、耐候性好、保光保色性優(yōu)異，且價格較為低廉等優(yōu)點(diǎn)，故在水性木器涂料中使用最為普遍，但是，目前市場上的丙烯酸乳液類木器涂料還存在如下缺點(diǎn)1.涂膜偏軟、打磨性較差；2.涂料對底材的滲透性差，使得成膜后的涂膜與底材之間的附著力不足；3.丙烯酸乳液主要靠物理成膜、涂膜的耐水性和耐溶劑性較差，且涂膜“熱粘冷脆”的現(xiàn)象嚴(yán)重；4.涂膜光澤度低，豐滿度較差。為了克服丙烯酸乳液類木器涂料的缺點(diǎn)，往往需要對丙烯酸乳液進(jìn)行交聯(lián)改性。通過交聯(lián)改性的方法，經(jīng)固化形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)后，可以提高分子量，封閉親水基團(tuán)，使其耐水性、耐溶劑性能大幅提高，同時降低涂層對溫度的敏感性，解決丙烯酸樹脂涂層“熱粘冷脆”的問題。是目前丙烯酸乳液涂料改性的主流。氣干性植物油脂肪酸是一類重要的可再生資源，廣泛應(yīng)用于涂料工業(yè)中。氣干性植物油脂肪酸中含有不飽和碳碳雙鍵，可進(jìn)行氧化交聯(lián)，提高樹脂的性能，是天然的交聯(lián)劑；同時，長鏈非極性的脂肪酸鏈能使涂膜具有良好的疏水作用，而且能賦予涂層良好的柔韌性、耐撓曲性以及耐寒性，能改善涂料的成膜性能和提高光澤。用于丙烯酸乳液交聯(lián)改性，很有價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服作為木器涂料應(yīng)用的水性丙烯酸乳液目前存在的上述一些缺陷，采用氣干性植物油脂肪酸對水性丙烯酸乳液進(jìn)行交聯(lián)改性，在水性丙烯酸乳液中引入不飽和碳碳雙鍵，使制備的水性丙烯酸乳液具有自交聯(lián)性，提高水性丙烯酸乳液的交聯(lián)密度，從而提高水性丙烯酸乳液的性能，使制備的乳液能滿足水性木器涂料的性能要求。為了能到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是一種自交聯(lián)水性木器涂料用乳液的制備方法，所述乳液包括A、B兩個組分，其特征是制備過程包括以下步驟
a.組分A :制備一種含氣干性植物油脂肪酸成分的高酸值的丙烯酸樹脂，其酸值為 18(T240mgK0H/g ；b.組分B :制備一種高羥值的丙烯酸樹脂，其羥值為12(T260mgK0H/g ；c.將高酸值的丙烯酸樹脂(組分A)與高羥值的丙烯酸樹脂(組分B)進(jìn)行酯化反應(yīng)，酸值合格后經(jīng)氨或胺中和、用水稀釋，得到自交聯(lián)水性木器涂料用乳液C，所述的酸值合格范圍為 4(T60mgK0H/g。所述的高酸值的丙烯酸樹脂，即組分A，其聚合組成包括6(Γ70重量％的氣干性植物油脂肪酸、1(Γ18重量％的甲基丙烯酸和15 25重量％的(甲基)丙烯酸酯或乙烯基單體，在引發(fā)劑的存在下聚合而得到，其轉(zhuǎn)化率> 97%。所述的氣干性植物油脂肪酸選自亞油酸、豆油酸、亞麻油酸、桐亞油酸、脫水蓖麻
油酸、蓖麻油酸、松香酸、妥爾油酸中的一種或幾種。所述的(甲基)丙烯酸酯或乙烯基單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙稀酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸乙基己酯、甲基丙烯酸正辛酯、苯乙烯、乙烯基甲苯中的一種或幾種。所述的高羥值丙烯酸樹脂，即組分B，其聚合組成包括5(Γ80重量％的苯乙烯單體和2(Γ50重量％的烯丙醇單體，通過自由基聚合反應(yīng)而得到。本發(fā)明所述的自交聯(lián)水性木器涂料用乳液C由含氣干性植物油脂肪酸成分的高酸值的丙烯酸樹脂(組分Α)與高羥值的丙烯酸樹脂(組分B)按固體重量份1: f1. 5:1進(jìn)行酯化反應(yīng)，酸值合格后，經(jīng)氨或胺中和、用水稀釋而得到，其固體含量為35 45重量％，酸值為 4(T60mgK0H/g。以本發(fā)明提供的自交聯(lián)水性木器涂料用乳液為基礎(chǔ)可以制備自交聯(lián)水性木器涂料。該涂料的組成除了所述的乳液外，還可以包括顏填料、潤濕分散劑、中和劑、催干劑、消泡劑、流平劑、增稠劑和殺菌劑，各組分用量以質(zhì)量份計為1.J交聯(lián)水性木器涂料⑴乳液56,0-99,0顏填料0-43,0潤《分?jǐn)?-3.0中和劑OJ-LO催丨.-劑0.1-0.8消泡劑O,1-0.5增#_O.1-LO所述的顏填料選自鈦白粉、炭黑、大紅粉、酞菁藍(lán)、檸檬黃、耐曬黃、酞菁綠、鐵紅、滑石粉、沉淀硫酸鋇、高嶺土中的一種或幾種。所述的潤濕分散劑選自BYK-190 (德國畢克化學(xué)公司)、BYK_191 (德國畢克化學(xué)公司)、Borchi Gen 0650 (borchers 公司)、Hydropalat 535N (Cognis 公司)中的一種或幾種。
所述的中和劑選自氨水(25%)、41^-95 (陶氏化學(xué)公司)、N，N-二甲基乙醇胺、三乙胺、二乙胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一種或幾種。所述的催干劑選自HLD061 (上海長風(fēng)化工廠)、VXW4940 (美國氰特公司)中的一種或幾種。所述的消泡劑選自BYK-020 (德國畢克化學(xué)公司)、BYK_024 (德國畢克化學(xué)公司)、BorchersAF 0671 (borchers公司)、Foamex810 (德國迪高公司)中的一種或幾種。所述的增稠劑選自WT-202 (德謙公司)、Rheolate 255 (美國海名斯公司)中的一種或幾種。
本發(fā)明提供的自交聯(lián)水性木器涂料用乳液有如下優(yōu)點(diǎn)(1)制備工藝簡單，樹脂粘度低，轉(zhuǎn)化率高，不會出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象，合成過程和產(chǎn)品質(zhì)量容易控制，殘留單體少，乳液的氣味很低；(2)該丙烯酸樹脂(組分A)中的氣干性植物油脂肪酸在丙烯酸樹脂(組分A)與高羥值的丙烯酸樹脂(組分B)之間起“橋梁”作用，能提高丙烯酸樹脂(組分A)接枝到高羥值的丙烯酸樹脂(組分B)上的幾率，使乳液中不含不溶顆粒物；(3)該自交聯(lián)水性木器涂料用乳液中的脂肪酸酯上保留了大量的不飽和雙鍵，這些不飽和雙鍵在氧氣的作用下氧化交聯(lián)，提高了乳液涂膜的干性和耐水性；(4)由于含有一定量的氣干性植物油脂肪酸，使涂膜具有類似于醇酸涂料的高光澤和高豐滿度，同時，使乳液對木材的滲透性能提高，增強(qiáng)了涂膜對木材的附著力；(5)該乳液具有很好的機(jī)械穩(wěn)定性和良好的顏料潤濕性，制漆時可用水直接稀釋，且可與顏料直接砂磨，減少分散劑的用量，進(jìn)一步提高涂膜的耐水性。在這兒所述的自交聯(lián)水性木器涂料的優(yōu)點(diǎn)是快干，較高的光澤，良好的耐水性，良好的附著力和較高的硬度。該自交聯(lián)水性木器涂料的VOC含量較低，小于HBC12-2002環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品認(rèn)證技術(shù)要求水性涂料標(biāo)準(zhǔn)中VOC小于250g/L的規(guī)定。因此，本發(fā)明的自交聯(lián)水性木器涂料符合環(huán)保要求，屬于環(huán)境友好型，可廣泛用于家具涂裝和家庭裝潢。
具體實施例方式下面通過一些實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步具體說明，但本發(fā)明決不局限于這些實施例。實施例1制備含不飽和脂肪酸成分的高酸值的丙烯酸樹脂Af A4。將不飽和脂肪酸裝入反應(yīng)瓶中，在攪拌狀態(tài)下逐漸升溫至140°C 145°C，經(jīng)5 8h連續(xù)均勻滴加單體混合物，滴加完畢后，在140°C 145°C保溫3 4小時，至轉(zhuǎn)化率為97%以上，以固含量為證。高酸值的丙烯酸樹脂Af A4的配方和酸值列于表I中。實施例2制備高羥值的丙烯酸樹脂Bf B3，配方見表2。表I高酸值的丙烯酸樹脂Af A4的配方
AlA2A3A4不飽和脂肪酸亞麻油酸65. 565. 5亞油酸65. 5妥爾油酸65. 權(quán)利要求
1.一種自交聯(lián)水性木器涂料用乳液的制備方法，所述乳液包括A、B兩個組分，其特征是制備過程包括以下步驟a.組分A:制備一種含氣干性植物油脂肪酸成分的高酸值的丙烯酸樹脂，其酸值為180 240mgK0H/g ；b.組分B:制備一種高羥值的丙烯酸樹脂，其羥值為12(T260mgK0H/g ；c.將高酸值的丙烯酸樹脂組分A與高羥值的丙烯酸樹脂組分B進(jìn)行酯化反應(yīng)，酸值合格后經(jīng)氨或胺中和、用水稀釋，得到自交聯(lián)水性木器涂料用乳液C，所述的酸值合格范圍為4(T60mgK0H/g。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自交聯(lián)水性木器涂料用乳液的制備方法，其特征是，所述的高酸值的丙烯酸樹脂，即組分A，其聚合組成包括6(Γ70重量％的氣干性植物油脂肪酸、1(Γ18重量％的甲基丙烯酸和15 25重量％的(甲基)丙烯酸酯或乙烯基單體，在引發(fā)劑的存在下聚合而得到，其轉(zhuǎn)化率> 97%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自交聯(lián)水性木器涂料用乳液的制備方法，其特征是，所述的氣干性植物油脂肪酸選自亞油酸、豆油酸、亞麻油酸、桐亞油酸、脫水蓖麻油酸、蓖麻油酸、松香酸、妥爾油酸中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自交聯(lián)水性木器涂料用乳液的制備方法，其特征是，所述的(甲基)丙烯酸酯或乙烯基單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙稀酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸乙基己酯、甲基丙烯酸正辛酯、苯乙烯、乙烯基甲苯中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自交聯(lián)水性木器涂料用乳液的制備方法，其特征是，所述的高羥值丙烯酸樹脂，即組分B，其聚合組成包括5(Γ80重量％的苯乙烯單體和2(Γ50重量％的烯丙醇單體，通過自由基聚合反應(yīng)而得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自交聯(lián)水性木器涂料用乳液的制備方法，其特征是，自交聯(lián)水性木器涂料用乳液C由含氣干性植物油脂肪酸成分的高酸值的丙烯酸樹脂組分A與高羥值的丙烯酸樹脂組分B按固體重量份1: Γ1. 5:1進(jìn)行酯化反應(yīng)，酸值合格后，經(jīng)氨或胺中和、用水稀釋而得到；其固體含量為35 45%，酸值為4(T60mgK0H/g。
全文摘要
一種自交聯(lián)水性木器涂料用乳液的制備方法，所述乳液包括A、B兩個組分，其特征是制備過程包括以下步驟a.組分A制備一種含氣干性植物油脂肪酸成分的高酸值的丙烯酸樹脂，其酸值為180~240mgKOH/g；b.組分B制備一種高羥值的丙烯酸樹脂，其羥值為120~260mgKOH/g；c.將高酸值的丙烯酸樹脂(組分A)與高羥值的丙烯酸樹脂(組分B)進(jìn)行酯化反應(yīng)，酸值合格后經(jīng)氨(或胺)中和、用水稀釋，得到自交聯(lián)水性木器涂料用乳液C。該乳液可以用來制備自交聯(lián)水性木器涂料，該涂料的VOC含量較低，符合環(huán)保要求，屬于環(huán)境友好型，可廣泛用于家具涂裝和家庭裝潢。
文檔編號C08F212/08GK103012805SQ201210544408
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者趙其中, 時海峰, 劉衛(wèi)峰, 孫凌 申請人:上海涂料有限公司技術(shù)中心