一种环保高硬度水性木器涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种环保高硬度水性木器涂料，以重量份计，包括以下组分：双酚A环氧丙烯酸酯10?20份，羟基聚氨酯树脂15?20份，聚硅氧烷?聚醚共聚物5?15份，木质素纤维3?9份，纳米氮化硅2?6份，有机硅氧烷0.5?1.5份，聚四氟乙烯5?10份，聚乙烯蜡3?7份，亚麻油5?12份，交联剂0.5?1份，固化剂5?10份，润湿剂3?8份，流平剂1?3份，增稠剂2?5份，消泡剂3.5?5.5份，去离子水20?30份。本发明还公开了该涂料的制备方法。本发明制备的环保高硬度水性涂料涂膜性能好，附着力强，硬度和耐磨性高，固含量高，力学性能优异。
【专利说明】
一种环保高硬度水性木器涂料及其制备方法
技术领域：
[0001] 本发明涉及木器涂料技术领域，具体的涉及一种环保高硬度水性木器涂料。
【背景技术】：
[0002] 为了净化人类的生存环境，各国环保法对涂料体系中有机挥发物含量的严格限 制，促进了水性涂料为代表的低污染型涂料的发展。水性木器涂料是以水为分散介质的一 类涂料，具有不燃、无毒、不污染环境、节约能源和资源等优点。木器涂料是涂料工业的重要 组成部分，随着人们环保、能源意识的加强，水性木器涂料得到迅猛的发展。但是由于木器 涂料特殊的应用环境，还必须满足尚装饰性、尚保护性和尚硬度等尚要求。
[0003] 目前，水性木器涂料占所有湿涂料产品的比例较低，主要制约因素是现有水性木 器涂料的干燥时间、耐候性、抗粘连性及防护性能等不及溶剂型涂料，且其硬度较差，满足 不了木器涂料耐磨等性能的要求。
[0004] 中国专利（201310538915.3)公开了一种平滑耐磨高硬度单组份水性木器涂料，其 包括面漆和底漆，面漆由成膜乳液、防腐剂、消泡剂、润湿剂、去离子水、流平剂、二丙二醇丁 醚、十二醇酯、增稠剂、放防闪锈剂组成，底漆由成膜乳液、防腐剂、硬脂酸锌乳液、去离子 水、消泡剂、润湿剂、流平剂、二丙二醇丁醚、十二醇酯、增稠剂、防闪锈剂组成。该涂料具有 表面光滑、附着力强、硬度和耐磨性高，但是其固含量低，添加助剂多，生产成本高。
【发明内容】
：
[0005] 本发明的目的是提供一种环保高硬度水性环氧树脂涂料，该涂料涂膜性能好，附 着力强，硬度和耐磨性高，固含量高，力学性能优异。
[0006] 本发明的另一个目的是提供该环保高硬度水性木器涂料的制备方法。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] -种环保高硬度水性木器涂料，以重量份计，包括以下组分：
[0009] 双酸A环氧丙烯酸酯10-20份，
[0010]羟基聚氨酯树脂15-20份，
[0011] 聚硅氧烷-聚醚共聚物5-15份，
[0012]木质素纤维3-9份，
[0013] 纳米氮化硅2-6份，
[0014] 有机硅氧烷0.5-1.5份，
[0015] 聚四氟乙烯5-10份，
[0016] 聚乙烯蜡3-7份，
[0017] 亚麻油5-12份，
[0018] 交联剂0.5-1份，固化剂5-10份，
[0019 ] 润湿剂3-8份，流平剂1 -3份，
[0020] 增稠剂2-5份，消泡剂3.5-5.5份，
[0021] 去离子水20-30份。
[0022] 作为上述技术方案的优选，一种环保高硬度水性木器涂料，以重量份计，包括以下 组分：
[0023]双酸A环氧丙烯酸酯18份，
[0024]羟基聚氨酯树脂20份，
[0025] 聚硅氧烷-聚醚共聚物11份，
[0026]木质素纤维7.5份，
[0027] 纳米氮化硅5份，
[0028] 有机硅氧烷1.2份，
[0029] 聚四氟乙烯8份，
[0030] 聚乙烯蜡6.5份，
[0031] 亚麻油11份，
[0032]交联剂0.5份，固化剂8份，
[0033] 润湿剂4.5份，流平剂2份，
[0034]增稠剂3份，消泡剂4份，
[0035] 去离子水25份。
[0036]作为上述技术方案的优选，所述木质素纤维的长度为1_2μπι，直径为80-100nm。 [0037]作为上述技术方案的优选，所述纳米氮化娃的粒径大小为10-20nm。
[0038]作为上述技术方案的优选，所述有机硅氧烷为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环 氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合物，三者质量比 为1:1:1-1.5〇
[0039]作为上述技术方案的优选，所述交联剂为氨基硅烷偶联剂、三乙氧基硅烷、丙烯基 三甲氧基硅烷、钛酸酯偶联剂中的一种或多种混合。
[0040] 作为上述技术方案的优选，所述固化剂为磺酸盐改性聚异氰酸酯、醚改性聚异氰 酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或多种混合。
[0041] -种环保高硬度水性木器涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0042] (1)将有机硅氧烷、木质素纤维和去离子水加入到三口烧瓶中，升温至120_130°C， 回流3-6h，降温至60-80°C，加入亚麻油、聚乙烯蜡，继续回流l_2h，冷却至室温，得到混合分 散液A;
[0043] (2)向步骤（1)得到的混合分散液A中加入纳米氮化硅、交联剂，500-1000W的功率 下超声30-60min，得到混合分散液B;
[0044] (3)将双酚A环氧丙烯酸酯、羟基聚氨酯树脂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚四氟乙烯 加入到高速捏合机中，120-150°C下，捏合5-10min，冷却至室温，加入步骤(2)得到的混合分 散液B、固化剂、润湿剂、流平剂、增稠剂和消泡剂，搅拌混合均勾，得到环保高硬度水性木器 涂料。
[0045]作为上述技术方案的优选，步骤(2)中所述超声的条件为:800W功率下超声50min。 [0046]作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述捏合的条件为：150 °C下捏合IOmin。 [0047]本发明具有以下有益效果：
[0048]本发明首用有机硅氧烷对木质素进行改性，然后和纳米氮化硅通过交联剂分散在 涂料中，大大提高了涂料的硬度；
[0049] 本发明以双酸A环氧丙烯酸酯、羟基聚氨酯树脂作为基体原料，然后添加聚四氟乙 烯、聚硅氧烷-聚醚共聚物作为辅助原料，使得制备的到的涂料不仅具有较高的硬度，还具 有优异的力学性能；
[0050] 本发明制备的涂料固含量高，稳定性好，涂膜性能优异，且其制备方法简单，生产 成本低。
【具体实施方式】：
[0051] 为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解 释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
[0052] 实施例1
[0053] -种环保高硬度水性木器涂料，以重量份计，包括以下组分：
[0054]双酸A环氧丙烯酸酯10份，
[0055]羟基聚氨酯树脂15份，
[0056] 聚硅氧烷-聚醚共聚物5份，
[0057]木质素纤维3份，纳米氮化硅2份，
[0058]有机硅氧烷0.5份，聚四氟乙烯5份，
[0059] 聚乙烯蜡3份，亚麻油5份，
[0060] 交联剂0.5份，固化剂5份，
[0061] 润湿剂3份，流平剂1份，
[0062]增稠剂2份，消泡剂3.5份，
[0063] 去离子水20份。
[0064]其制备方法包括以下步骤：
[0065] (1)将有机硅氧烷、木质素纤维和去离子水加入到三口烧瓶中，升温至120°C，回流 3h，降温至60°C，加入亚麻油、聚乙烯蜡，继续回流lh，冷却至室温，得到混合分散液A;
[0066] (2)向步骤(1)得到的混合分散液A中加入纳米氮化硅、交联剂，500W的功率下超声 30min，得到混合分散液B;
[0067] (3)将双酚A环氧丙烯酸酯、羟基聚氨酯树脂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚四氟乙烯 加入到高速捏合机中，120°C下，捏合5min，冷却至室温，加入步骤(2)得到的混合分散液B、 固化剂、润湿剂、流平剂、增稠剂和消泡剂，搅拌混合均匀，得到环保高硬度水性木器涂料。
[0068] 实施例2
[0069] -种环保高硬度水性木器涂料，以重量份计，包括以下组分：
[0070] 双酸A环氧丙烯酸酯20份，
[0071]羟基聚氨酯树脂20份，
[0072] 聚硅氧烷-聚醚共聚物15份，
[0073]木质素纤维9份，纳米氮化硅6份，
[0074]有机硅氧烷1.5份，聚四氟乙烯10份，
[0075] 聚乙烯蜡7份，亚麻油12份，
[0076]交联剂1份，固化剂10份，
[0077]润湿剂8份，流平剂3份，
[0078]增稠剂5份，消泡剂5.5份，
[0079] 去离子水30份。
[0080]其制备方法包括以下步骤：
[0081] (1)将有机硅氧烷、木质素纤维和去离子水加入到三口烧瓶中，升温至130°C，回流 6h，降温至80°C，加入亚麻油、聚乙烯蜡，继续回流2h，冷却至室温，得到混合分散液A;
[0082] (2)向步骤（1)得到的混合分散液A中加入纳米氮化硅、交联剂，1000W的功率下超 声60min，得到混合分散液B;
[0083] (3)将双酚A环氧丙烯酸酯、羟基聚氨酯树脂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚四氟乙烯 加入到高速捏合机中，150°C下，捏合lOmin，冷却至室温，加入步骤(2)得到的混合分散液B、 固化剂、润湿剂、流平剂、增稠剂和消泡剂，搅拌混合均匀，得到环保高硬度水性木器涂料。
[0084] 实施例3
[0085] -种环保高硬度水性木器涂料，以重量份计，包括以下组分：
[0086]双酸A环氧丙烯酸酯18份，
[0087]羟基聚氨酯树脂20份，
[0088] 聚硅氧烷-聚醚共聚物11份，
[0089] 木质素纤维7.5份，纳米氮化硅5份，
[0090] 有机硅氧烷1.2份，聚四氟乙烯8份，
[0091] 聚乙烯蜡6.5份，亚麻油11份，
[0092]交联剂0.5份，固化剂8份，
[0093] 润湿剂4.5份，流平剂2份，
[0094]增稠剂3份，消泡剂4份，
[0095] 去离子水25份。
[0096]其制备方法包括以下步骤：
[0097] (1)将有机硅氧烷、木质素纤维和去离子水加入到三口烧瓶中，升温至125°C，回流 4h，降温至65°C，加入亚麻油、聚乙烯蜡，继续回流1.2h，冷却至室温，得到混合分散液A;
[0098] (2)向步骤(1)得到的混合分散液A中加入纳米氮化硅、交联剂，600W的功率下超声 40min，得到混合分散液B;
[0099] (3)将双酚A环氧丙烯酸酯、羟基聚氨酯树脂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚四氟乙烯 加入到高速捏合机中，130°C下，捏合6min，冷却至室温，加入步骤(2)得到的混合分散液B、 固化剂、润湿剂、流平剂、增稠剂和消泡剂，搅拌混合均匀，得到环保高硬度水性木器涂料。
[0100] 实施例4
[0101] -种环保高硬度水性木器涂料，以重量份计，包括以下组分：
[0102] 双酸A环氧丙烯酸酯10-20份，
[0103]羟基聚氨酯树脂17份，
[0104] 聚硅氧烷-聚醚共聚物7份，
[0105] 木质素纤维4份，纳米氮化硅3份，
[0106]有机硅氧烷0.7份，聚四氟乙烯6份，
[0107] 聚乙烯蜡4份，亚麻油7份，
[0108]交联剂0.6份，固化剂6份，
[0109] 润湿剂4份，流平剂1.5份，
[0110] 增稠剂3份，消泡剂4份，
[0111] 去离子水22份。
[0112] 其制备方法包括以下步骤：
[0113] (1)将有机硅氧烷、木质素纤维和去离子水加入到三口烧瓶中，升温至130°C，回流 5h，降温至70°C，加入亚麻油、聚乙烯蜡，继续回流1.4h，冷却至室温，得到混合分散液A;
[0114] (2)向步骤(1)得到的混合分散液A中加入纳米氮化硅、交联剂，700W的功率下超声 45min，得到混合分散液B;
[0115] (3)将双酚A环氧丙烯酸酯、羟基聚氨酯树脂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚四氟乙烯 加入到高速捏合机中，135°C下，捏合7min，冷却至室温，加入步骤(2)得到的混合分散液B、 固化剂、润湿剂、流平剂、增稠剂和消泡剂，搅拌混合均匀，得到环保高硬度水性木器涂料。
[0116] 实施例5
[0117] -种环保高硬度水性木器涂料，以重量份计，包括以下组分：
[0118] 双酸A环氧丙烯酸酯14份，
[0119] 羟基聚氨酯树脂18份，
[0120] 聚硅氧烷-聚醚共聚物9份，
[0121 ]木质素纤维5份，纳米氮化硅4份，
[0122] 有机硅氧烷0.9份，聚四氟乙烯7份，
[0123] 聚乙烯蜡5份，亚麻油9份，
[0124] 交联剂0.7份，固化剂7份，
[0125] 润湿剂5份，流平剂2份，
[0126] 增稠剂4份，消泡剂4.5份，
[0127] 去离子水24份。
[0128] 其制备方法包括以下步骤：
[0129] (1)将有机硅氧烷、木质素纤维和去离子水加入到三口烧瓶中，升温至120°C，回流 5.5h，降温至75°C，加入亚麻油、聚乙烯蜡，继续回流1.6h，冷却至室温，得到混合分散液A;
[0130] (2)向步骤(1)得到的混合分散液A中加入纳米氮化硅、交联剂，800W的功率下超声 50min，得到混合分散液B;
[0131] (3)将双酚A环氧丙烯酸酯、羟基聚氨酯树脂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚四氟乙烯 加入到高速捏合机中，140°C下，捏合8min，冷却至室温，加入步骤(2)得到的混合分散液B、 固化剂、润湿剂、流平剂、增稠剂和消泡剂，搅拌混合均匀，得到环保高硬度水性木器涂料。
[0132] 实施例6
[0133] -种环保高硬度水性木器涂料，以重量份计，包括以下组分：
[0134] 双酸A环氧丙烯酸酯18份，
[0135] 羟基聚氨酯树脂19份，
[0136] 聚硅氧烷-聚醚共聚物13份，
[0137] 木质素纤维8份，纳米氮化硅5.5份，
[0138] 有机硅氧烷1.3份，聚四氟乙烯9份，
[0139] 聚乙烯蜡6.5份，亚麻油11份，
[0140] 交联剂0.9份，固化剂9份，
[0141] 润湿剂7份，流平剂2.5份，
[0142] 增稠剂4.5份，消泡剂5份，
[0143] 去离子水28份。
[0144] 其制备方法包括以下步骤：
[0145] (1)将有机硅氧烷、木质素纤维和去离子水加入到三口烧瓶中，升温至125°C，回流 5.5h，降温至80°C，加入亚麻油、聚乙烯蜡，继续回流1.8h，冷却至室温，得到混合分散液A;
[0146] (2)向步骤(1)得到的混合分散液A中加入纳米氮化硅、交联剂，900W的功率下超声 55min，得到混合分散液B;
[0147] (3)将双酚A环氧丙烯酸酯、羟基聚氨酯树脂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚四氟乙烯 加入到高速捏合机中，145°C下，捏合9min，冷却至室温，加入步骤(2)得到的混合分散液B、 固化剂、润湿剂、流平剂、增稠剂和消泡剂，搅拌混合均匀，得到环保高硬度水性木器涂料。
[0148] 分别用本发明实施例制备得到的环保高硬度水性木器涂料，通过喷涂方式，涂覆 到PMMA基材上，固化后测试涂膜性能，测试结果如表1所示，其中对比例为市售的普通木器 涂料；
[0149] 表1
[0153] 从表1、表2来看，本发明制备得到的环保高硬度木器涂料硬度高，涂膜性能好。
[0154] 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。
【主权项】
1. 一种环保高硬度水性木器涂料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分： 双酸A环氧丙烯酸酯10-20份， 羟基聚氨酯树脂15-20份， 聚硅氧烷-聚醚共聚物5-15份， 木质素纤维3-9份， 纳米氮化娃2-6份， 有机硅氧烷0.5-1.5份， 聚四氟乙烯5-10份， 聚乙烯蜡3-7份， 亚麻油5-12份， 交联剂0.5-1份，固化剂5-10份， 润湿剂3-8份，流平剂1-3份， 增稠剂2-5份，消泡剂3.5-5.5份， 去离子水20-30份。2. 如权利要求1所述的一种环保高硬度水性木器涂料，其特征在于，以重量份计，包括 以下组分： 双酸A环氧丙烯酸酯18份， 羟基聚氨酯树脂20份， 聚硅氧烷-聚醚共聚物11份， 木质素纤维7.5份， 纳米氮化娃5份， 有机硅氧烷1.2份， 聚四氟乙烯8份， 聚乙稀錯6.5份， 亚麻油11份， 交联剂0.5份，固化剂8份， 润湿剂4.5份，流平剂2份， 增稠剂3份，消泡剂4份， 去呙子水25份。3. 如权利要求1所述的一种环保高硬度水性木器涂料，其特征在于，所述木质素纤维的 长度为1-2μηι，直径为80-100nm 〇4. 如权利要求1所述的一种环保高硬度水性木器涂料，其特征在于，所述纳米氮化硅的 粒径大小为10-20nm。5. 如权利要求1所述的一种环保型高硬度水性木器涂料，其特征在于，所述有机硅氧烷 为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3_环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基 三甲氧基硅烷的混合物，三者质量比为1:1:1-1.5。6. 如权利要求1所述的一种环保高硬度水性木器涂料，其特征在于，所述交联剂为氨基 硅烷偶联剂、二乙氧基硅烷、丙烯基二甲氧基硅烷、钦酸酯偶联剂中的一种或多种混合。7. 如权利要求1所述的一种环保型高硬度水性木器涂料，其特征在于，所述固化剂为磺 酸盐改性聚异氰酸酯、醚改性聚异氰酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或多种混合。8. 如权利要求1至7任一所述的一种环保高硬度水性木器涂料的制备方法，其特征在 于，包括以下步骤： (1) 将有机硅氧烷、木质素纤维和去离子水加入到三口烧瓶中，升温至120-130°C，回流 3-6h，降温至60-80°C，加入亚麻油、聚乙烯蜡，继续回流l_2h，冷却至室温，得到混合分散液 A； (2) 向步骤（1)得到的混合分散液A中加入纳米氮化硅、交联剂，500-1000W的功率下超 声30-60min，得到混合分散液B; (3) 将双酚A环氧丙烯酸酯、羟基聚氨酯树脂、聚硅氧烷-聚醚共聚物、聚四氟乙烯加入 到高速捏合机中，120_150°C下，捏合5-10min，冷却至室温，加入步骤(2)得到的混合分散液 B、固化剂、润湿剂、流平剂、增稠剂和消泡剂，搅拌混合均匀，得到环保高硬度水性木器涂 料。9. 如权利要求8所述的一种环保高硬度水性木器涂料的制备方法，其特征在于，步骤 (2) 中所述超声的条件为:800W功率下超声50min。10. 如权利要求8所述的一种环保高硬度水性木器涂料的制备方法，其特征在于，步骤 (3) 中，所述捏合的条件为：150°C下捏合lOmin。
【文档编号】C09D163/10GK105860795SQ201610226721
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】严连庆
【申请人】湖州新奥克化工有限公司