專利名稱：一種水性氟碳涂料及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及涂料領域，尤其涉及一種水性氟碳涂料及其制備方法和應用。
背景技術：
在人類對環境日益關注，環保意識日益增強的今天，實木的邊角料，或回收的木材等不能再利用的木材被制成再生木制品，而再生木制品已被廣泛應用于居室、酒店、娛樂場所、洗浴場、辦公室、廚房、洗手間、學校、醫院、運動場、商場、實驗室等環境中。然而，再生木制品相對于原生木來說，其密度低、質地軟，耐磨性差。因此，如何研制出一種水性氟碳涂料，通過使用該產品，提高再生木制品的強度及耐磨性，提高其防腐效果，延長再生木的壽命，提高資源的利用質量，是本領域技術人員亟待需要解決的問題。此外，現有的溶劑型水性氟碳涂料中含有甲苯、二甲苯和乙苯等有機溶劑以及游·離二異氰酸酯(其包括甲苯二異氰酸酯TDI和六亞甲基二異氰酸酯HDI)等對人體和環境有害的物質。此外，產品在生產、運輸和倉儲過程中的防火要求非常嚴格，投入的人力和物力較聞。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于克服了現有的溶劑型水性氟碳涂料中含有對人體及環境有害的物質，以及水性氟碳涂料制得的漆膜耐磨性差的缺陷，提供了一種水性氟碳涂料及其制備方法和應用。本發明的水性氟碳涂料中不含苯、甲苯、二甲苯和乙苯和游離二異氰酸酯等有害物質，無毒、無污染，兼具涂料的裝飾功能和保護功能，制得的漆膜具有優良的耐磨性、耐候性，并且該水性氟碳涂料對于生產、運輸和倉儲沒有嚴格的防火要求。本發明的制備工藝簡單，生產時對操作人員無不良影響，適于產業化生產。本發明的水性氟碳涂料能夠顯著提高再生木制品的防腐性和耐磨性，具有十分廣闊的市場前景。本發明通過以下技術方案解決上述技術問題。本發明提供了一種水性氟碳涂料，其原料配方包括下述質量百分比的組分水性氟碳乳液13. O 48. 0%、羥乙基纖維素I. O 3. 0%、無機顏料10. 5 18. 8%、填料18. 2 32. 2%%、耐磨粉5. O 7. 0%、潤濕分散劑O. 6 2. 3%、多功能助劑O. 5 I. 0%、消泡劑O. I O. 5%、殺菌劑O. 4 4. 0%、增稠劑O. I 3. 2%、成膜助劑O. 6 3. 0%、防凍劑I. O 4. 2%和水14. O 20. 0% ;所述水性氟碳涂料的pH值為8. O 9. 5 ;所述耐磨粉的莫氏硬度在9. O以上。其中，所述的水性氟碳乳液可為本領域常規使用的水性氟碳乳液。所述的水性氟碳乳液較佳地滿足下述指標氟含量> 6wt%,附著力< I級，通過168小時的耐水性測試，并且玻璃化溫度<5°C。按本領域常識，所述的耐水性測試按GB/T 1733-1993進行。所述的水性氟碳乳液更佳地為上海鴻科化工有限公司生產的HK8333-45水性氟碳乳液、長興化學工業股份有限公司生產的4303水性氟碳乳液和北京恒瑞碩源科技有限公司生產的CYWF-1128Y水性氟碳乳液中的一種或多種。
其中，所述的羥乙基纖維素可為本領域常規使用的羥乙基纖維素，所述羥乙基纖維素的2被％水溶液在23°C時的粘度較佳地彡IOOOOOmPa · s (測試方法23±0. 5°C使用Grade H粘度計測試)。其中，所述的無機顏料可為本領域常規使用的耐候性達5級并且耐光性達7級的無機顏料，可根據本領域常規方法選擇無機顏料的種類和顏色。所述的無機顏料較佳地為金紅石鈦白、碳黑或鈷綠。其中，所述的填料可為本領域常規使用的填料，一般其吸油量小于75g/100g，易分散，具有抗粉化，不易沉降。所述的填料較佳地為絹云母粉、高嶺土和重質碳酸鈣中的一種或多種。所述的絹云母粉較佳地為濕法絹云母粉，更佳地為滁州格銳礦業有限公司的生產的GA-4濕法絹云母粉。所述高嶺土的目數較佳地為1250目以上。高嶺土的遮蓋力強，具有極好的鈦白延展性、分散性和懸浮性佳、具有良好的防沉作用，能夠提高涂料的耐洗刷性、耐磨性和耐候性，可改善涂料的貯存穩定性。所述的高嶺土較佳地為煅燒高嶺土，更佳地為 蒙西高嶺粉體股份有限公司生產的MXK 201煅燒高嶺土、MXK 301煅燒高嶺土和廣東邦樂化工原料有限公司生產的BM V60煅燒高嶺土中的一種或多種。所述的重質碳酸鈣較佳地為江西永豐廣潤化工有限公司生產的CC-1250重質碳酸鈣。其中，所述的耐磨粉可為本領域常規使用的耐磨粉，一般其耐溫溫度在150°C以上。所述耐磨粉的目數較佳地在1250目以上。所述耐磨粉較佳地為北京微納超細材料有限公司生產的綠碳化硅微粉和/或河北高富氮化硅材料有限公司生產FD3N型氮化硅。其中，所述的潤濕分散劑可為本領域常規使用的潤濕分散劑，其能夠降低表面張力，具有極好的潤濕和鋪展能力，可提高顏料和填料的加入量而不增加粘度。所述的潤濕分散劑較佳地為聚羧酸胺鹽潤濕分散劑。所述的聚羧酸胺鹽潤濕分散劑較佳地滿足下述性能指標lwt%水溶液的pH值6 8，lwt%水溶液的濁點27 30°C，以及密度I. 05 I. 08g/cm3，所述密度在20°C時測得。所述的潤濕分散劑最佳地為羅地亞(Rhodia)集團生產的潤濕分散劑WA 200Rhodia、陶氏化學公司的潤濕分散劑CF-10和潤濕分散劑X-405中的一種或多種。其中，所述的多功能助劑可為本領域常規使用的多功能助劑，其一般用于調節耐磨型水性氟碳涂料的PH值，增加顏料及填料的潤濕分散性和顏料的展色性。所述的多功能助劑較佳地為陶氏化學公司生產的多功能助劑AMP-95。其中，所述的消泡劑可為本領域常規使用的消泡劑，其一般兼具破泡性和抑泡性。所述的消泡劑較佳地為改性聚甲基硅氧烷類消泡劑。所述的改性聚甲基硅氧烷類消泡劑較佳地滿足下述性能指標pH值5 8，以及密度O. 89 O. 95g/cm3，所述密度在20°C時測得。所述的消泡劑更佳地為廣州市睿合新材料科技有限公司提供的RH-900消泡劑、陶氏化學有限公司提供的BD-405消泡劑和BD-109消泡劑中的一種或多種。其中，所述的殺菌劑可為本領域常規使用的殺菌劑，較佳地為異噻唑啉酮類殺菌劑，其能穩定于水中且不釋放游離甲醛，并對革蘭氏陽性細菌、革蘭氏陰性細菌、真菌和酵母菌高度有效。所述的殺菌劑更佳地為西班牙LAMIRSA實驗研究院生產的殺菌劑MIRECIDE-KW/600。其中，所述的增稠劑可為本領域常規使用的增稠劑，較佳地為締合型聚氨酯類增稠劑，更佳地為增稠劑R278。
其中，所述的成膜助劑可為本領域常規使用成膜助劑，較佳地為成膜助劑為伊士曼化工有限公司(EASTMAN)生產的成膜助劑Texanol。其中，所述的防凍劑可為本領域常規使用的防凍劑，較佳地為丙二醇和/或乙二醇。其中，所述的水可為本領域常規用水，較佳地為去離子水。在本發明的一較佳實施方式中，所述的水性氟碳涂料，其原料配方包括下述質量百分比的組分所述水性氟碳乳液13. O 45. 4%、所述羥乙基纖維素I. O 3. 0%、所述無機顏料10. 5 18. 8%、所述填料18. 2 32. 0%、所述耐磨粉5. O 6. 5%、所述潤濕分散劑O. 6 2. 3%、所述多功能助劑O. 5 I. 0%、所述消泡劑O. I O. 5%、所述殺菌劑O. 4 4. 0%、所述增稠劑O. 2 3. 2%、所述成膜助劑O. 6 3. 0%、所述防凍劑I. O 4. 2%和所述水 14. O 20. 0%。 本發明還提供了一種上述水性氟碳涂料的制備方法，其包括下述步驟按本領域常規的水性氟碳涂料的制備方法，將所述原料配方中的各組分混合均勻即可。本發明中，所述的制備方法優選按下述步驟進行(I)將所述的羥乙基纖維素與20. O 30. 0%的所述水混合溶解得溶液A ;將50. O 70. 0%的所述潤濕分散劑、30. O 50. 0%的所述多功能助劑和30. O 50. 0%的所述消泡劑與所述溶液A混合均勻得溶液B ;將所述溶液B、所述無機顏料、所述填料、所述耐磨粉和30 50%的所述水于室溫下混合均勻，并研磨至所述無機顏料、所述填料和所述耐磨粉的粒徑在45 μ m以下，得漿料C ；(2)在攪拌狀態下，在所述漿料C中加入剩余的所述潤濕分散劑、剩余的所述多功能助劑、剩余的所述消泡劑、所述殺菌劑、所述水性氟碳乳液、所述成膜助劑、所述防凍劑、所述增稠劑和剩余的所述水，混合均勻，即可；其中，百分比均為相對于各相應組分質量的質量百分比。步驟(I)中，所述混合的方法和條件均為本領域常規的方法和條件。所述的混合較佳地采用攪拌混合的方式進行。所述的步驟(I)更優選按下述操作進行將所述的羥乙基纖維素與20. O 30. 0%的所述水以1000 1200rpm的轉速攪拌混合溶解得溶液A ;將50. O 70. 0%的所述潤濕分散劑、30. O 50. 0%的所述多功能助劑和30. O 50. 0%的所述消泡劑與所述溶液A以600 800rpm的轉速攪拌混合均勻得溶液B ;將所述溶液B、所述無機顏料、所述填料、所述耐磨粉和30 50%的所述水于室溫下以1200 1500rpm的轉速攪拌混合均勻，并研磨至所述無機顏料、所述填料、所述耐磨粉的粒徑在45 μ m以下，得漿料C ;其中，百分比均為相對于各相應組分質量的質量百分比。步驟(2)中，所述攪拌的條件為本領域常規的條件。所述攪拌的轉速較佳地為600 800rpm。本發明中，所述的室溫為本領域的常規定義，一般指5 40°C。本發明還提供了所述水性氟碳涂料在再生木制品中的應用。在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實例。本發明所用試劑和原料均市售可得。本發明的積極進步效果在于
I、本發明的水性氟碳涂料不含苯、甲苯、二甲苯和乙苯等有機溶劑以及游離二異氰酸酯等對人體及環境有害的物質。2、本發明的水性氟碳涂料可采用常規的施工工具和方法進行使用，操作簡便，無需特殊設備，制得的漆膜的耐磨性、耐堿性、耐洗刷性、附著力及耐沾污性優異。3、本發明的水性氟碳涂料的揮發性有機化合物(簡稱V0C)遠低于國家標準技術要求。4、本發明的水性氟碳涂料對生產、運輸、倉儲沒有嚴格的防火要求，是一種環保型水性涂料。5、本發明的制備方法工藝簡單，生產時對操作人員無不良影響，適于產業化生產。6、本發明的水性氟碳涂料在長時間放置的情況下組分均勻、穩定，無硬塊和沉淀 現象發生。
具體實施例方式下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規方法和條件，或按照商品說明書選擇。水性氟碳乳液HK8333-45 :上海鴻科化工有限公司；水性氟碳乳液4303 :長興化學工業股份有限公司；水性氟碳乳液CYWF-1128Y :北京恒瑞碩源科技有限公司生產；水性氟碳乳液BLJ-998FA :上海保立佳化工有限公司生產；HS30000YP2和HS100000YP2羥乙基纖維素日本信越Tylose生產；250HBR羥乙基纖維素美國亞跨龍公司生產；其滿足下述性能指標活性成份彡87%，水不溶物彡O. 5%，灰分彡5%，含水量彡6%，含鹽量彡5%, O. 18mm以下的顆粒含量彡95%，以及2wt9^jC溶液的粘度彡IOOOOOmPa *s (測試方法23±0. 5°C使用Grade H粘度計測試)；金紅石鈦白R996 :四川龍蟒鈦業有限公司生產；碳黑M1300 :美國卡博特公司鈷綠(P. G. 50):湘潭縣炬榮科技有限公司生產；重質碳酸鈣CC-1250 :江西永豐廣潤化工有限公司生產；煅燒高嶺土 MXK 201和/或MXK 301 :蒙西高嶺粉體股份有限公司生產，其目數為1250 目；煅燒高嶺土 BM V60 :廣東邦樂化工原料有限公司生產，其目數為1250目；絹云母粉GA-4 :滌州格銳礦業有限公司生產；綠碳化硅微粉北京微納超細材料有限公司生產，其目數為1500目，莫氏硬度為9. 15 ；FD3N型氮化硅河北高富氮化硅材料有限公司生產，其目數為1000目，莫氏硬度為9 ；潤濕分散劑WA 200Rhodia :Rhodia集團生產；潤濕分散劑CF-10 :陶氏化學有限公司生產；
潤濕分散劑X-405 :陶氏化學有限公司生產；多功能助劑AMP-95 :陶氏化學有限公司生產；殺菌劑MIRECIDE-KW/600 :西班牙LAMIRSA實驗研究院生產；消泡劑RH-900 :廣州市睿合新材料科技有限公司生產；消泡劑BD-405和BD-109 :陶氏化學有限公司生產；增稠劑R278 :締合型聚氨酯類增稠劑；成膜助劑Texanol :伊士曼化工公司(EASTMAN)生產；SW9301水性氟碳乳膠漆上海匯麗涂料有限公司生產；
SW3625溶劑型氟碳涂料上海匯麗涂料有限公司生產。實施例I水性氟碳涂料的原料配方(wt%)如下表I。表I實施例I的水性氟碳涂料的原料配方(wt%)
水性氟碳乳液HK8333-4513. 0%
羥乙基纖維素HS30000YP2370%
無機顏料金紅石型鈦白R99618. 8%
填料重質碳酸鈣CC-125024. 0%
填料鍛燒高嶺土 MXK 201875%
耐磨粉綠碳化硅微粉5Γθ%
潤濕分散劑WA 200Rhodia2 3%
多功能助劑AMP - 95Ι7θ%
消泡劑RH-90005%
增稠劑R278Γ2%
成膜助劑TexanolO. 6%
殺菌劑 MIRECIDE-KW/60004%
防凍劑丙二醇472%
去離子水16. 0%水性氟碳涂料的制備方法包括下述步驟(I)將羥乙基纖維素與20. Owt%的去離子水于1200rpm的轉速下攪拌，混合溶解得溶液A ;將50. 0wt%的潤濕分散劑、50. 0wt%的多功能助劑和30. 0wt%的消泡劑與溶液A以800rpm的轉速攪拌，混合均勻得溶液B ;將溶液B、無機顏料、填料、耐磨粉和50wt%的去離子水于室溫下以1500rpm的轉速攪拌，混合均勻，并研磨至無機顏料、無機填料和耐磨粉的粒徑在45 μ m以下，得漿料C ；(2)在600rpm的攪拌轉速下，在漿料C中加入剩余的潤濕分散劑、剩余的多功能助齊U、剩余的消泡齊 、殺菌齊 、水性氟碳乳液、成膜助劑、防凍劑、增稠劑和剩余的去離子水，混合均勻，即可；其中，百分比均為相對于各相應組分質量的質量百分比。所制得的水性氟碳涂料的pH值為8. 7。實施例2水性氟碳涂料的原料配方(wt%)如下表2。·表2實施例2的水性氟碳涂料的原料配方(wt%)
權利要求
1.一種水性氟碳涂料，其原料配方包括下述質量百分比的組分水性氟碳乳液13. O ·48. 0%、羥乙基纖維素I. O 3. 0%、無機顏料10. 5 18. 8%、填料18. 2 32. 2%%、耐磨粉·5. O 7. 0%、潤濕分散劑O. 6 2. 3%、多功能助劑O. 5 I. 0%、消泡劑O. I O. 5%、殺菌劑·0.4 4. 0%、增稠劑O. I 3. 2%、成膜助劑O. 6 3. 0%、防凍劑I. O 4. 2%和水14. O ·20.0% ;所述水性氟碳涂料的pH值為8. O 9. 5 ;所述耐磨粉的莫氏硬度在9. O以上。
2.如權利要求I所述的水性氟碳涂料，其特征在于，所述的水性氟碳乳液滿足下述指標氟含量> 6wt%,附著力< I級，通過168小時的耐水性測試，并且玻璃化溫度< 5°C ;和/或，所述羥乙基纖維素的2wt°/c^K溶液在23°C時的粘度彡IOOOOOmPa *s ;和/或，所述的無機顏料為金紅石鈦白、碳黑或鈷綠；和/或，所述的填料為絹云母粉、高嶺土和重質碳酸鈣中的一種或多種；和/或，所述耐磨粉的目數在1250目以上；和/或，所述的潤濕分散劑為聚羧酸胺鹽潤濕分散劑；和/或，所述的消泡劑為改性聚甲基硅氧烷類消泡劑；和/或，所述的多功能助劑為多功能助劑AMP-95 ;和/或，所述的殺菌劑為異噻唑啉酮類殺菌劑；和/或，所述的增稠劑為締合型聚氨酯類增稠劑；和/或，所述的成膜助劑為成膜助劑Texanol ；和/或，所述的防凍劑為丙二醇和/或乙二醇；和/或，所述的水為去離子水。
3.如權利要求2所述的水性氟碳涂料，其特征在于，所述的水性氟碳乳液為HK8333-45水性氟碳乳液、4303水性氟碳乳液和CYWF-1128Y水性氟碳乳液中的一種或多種；和/或，所述的絹云母粉為濕法絹云母粉；和/或，所述高嶺土的目數為1250目以上；和/或，所述的高嶺土為煅燒高嶺土 ；和/或，所述的重質碳酸鈣為CC-1250重質碳酸鈣；和/或，所述耐磨粉為綠碳化硅微粉和/或FD3N型氮化硅；和/或，所述的聚羧酸胺鹽潤濕分散劑滿足下述性能指標lwt%水溶液的pH值6 8，lwt%水溶液的濁點27 30°C，以及密度I. 05 ·1.08g/cm3，所述密度在20°C時測得；和/或，所述的改性聚甲基硅氧烷類消泡劑滿足下述性能指標pH值5 8，以及密度O. 89 O. 95g/cm3，所述密度在20°C時測得；和/或，所述的殺菌劑為殺菌劑MIRECIDE-KW/600 ;和/或，所述的增稠劑為增稠劑R278。
4.如權利要求3所述的水性氟碳涂料，其特征在于，所述的絹云母粉為GA-4濕法絹云母粉；和/或，所述的高嶺土為MXK 201煅燒高嶺土、MXK301煅燒高嶺土和BM V60煅燒高嶺土中的一種或多種；和/或，所述的潤濕分散劑為潤濕分散劑WA 200Rhodia、潤濕分散劑CF-10和潤濕分散劑X-405中的一種或多種；和/或，所述的消泡劑為RH-900消泡劑、BD-405消泡劑和BD-109消泡劑中的一種或多種。
5.如權利要求I 4任一項所述的水性氟碳涂料，其原料配方包括下述質量百分比的組分所述水性氟碳乳液13. O 45. 4%、所述羥乙基纖維素I. O 3. 0%、所述無機顏料·10.5 18. 8%、所述填料18. 2 32. 0%、所述耐磨粉5. O 6. 5%、所述潤濕分散劑O. 6 ·2.3%、所述多功能助劑O. 5 I. 0%、所述消泡劑O. I O. 5%、所述殺菌劑O. 4 4. 0%、所述增稠劑O. 2 3. 2%、所述成膜助劑O. 6 3. 0%、所述防凍劑I. O 4. 2%和所述水14. O 20. 0%。
6.如權利要求I 5任一項所述水性氟碳涂料的制備方法，其包括下述步驟按本領域常規的水性氟碳涂料的制備方法，將所述原料配方中的各組分混合均勻即可。
7.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，其按下述步驟進行 Cl)將所述的羥乙基纖維素與20. O 30. 0%的所述水混合溶解得溶液A ;將50. O ·70. 0%的所述潤濕分散劑、30. O 50. 0%的所述多功能助劑和30. O 50. 0%的所述消泡劑與所述溶液A混合均勻得溶液B ;將所述溶液B、所述無機顏料、所述填料、所述耐磨粉和30 50%的所述水于室溫下混合均勻，并研磨至所述無機顏料、所述填料和所述耐磨粉的粒徑在45 μ m以下，得漿料C ； (2)在攪拌狀態下，在所述漿料C中加入剩余的所述潤濕分散劑、剩余的所述多功能助齊U、剩余的所述消泡劑、所述殺菌劑、所述水性氟碳乳液、所述成膜助劑、所述防凍劑、所述增稠劑和剩余的所述水，混合均勻，即可； 其中，百分比均為相對于各相應組分質量的質量百分比。
8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述的混合采用攪拌混合的方式進行；和/或，步驟(2)中，所述攪拌的轉速為600 800rpm。
9.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟(I)按下述操作進行將所述的輕乙基纖維素與20. O 30. 0%的所述水以1000 1200rpm的轉速攪拌混合溶解得溶液A ;將50. O 70. 0%的所述潤濕分散劑、30. O 50. 0%的所述多功能助劑和30. O 50. 0%的所述消泡劑與所述溶液A ;以600 800rpm的轉速攪拌混合均勻得溶液B ;將所述溶液B、所述無機顏料、所述填料、所述耐磨粉和30 50%的所述水于室溫下以1200 1500rpm的轉速攪拌混合均勻，并研磨至所述無機顏料、所述填料、所述耐磨粉的粒徑在45 μ m以下，得漿料C ;其中，百分比均為相對于各相應組分質量的質量百分比。
10.如權利要求I 5任一項所述水性氟碳涂料在再生木制品中的應用。
全文摘要
本發明公開了水性氟碳涂料及其制備方法和應用，該水性氟碳涂料的原料配方為水性氟碳乳液13.0～48.0%、羥乙基纖維素1.0～3.0%、無機顏料10.5～18.8%、填料18.2～32.2%%、耐磨粉5.0～7.0%、潤濕分散劑0.6～2.3%、多功能助劑0.5～1.0%、消泡劑0.1～0.5%、殺菌劑0.4～4.0%、增稠劑0.1～3.2%、成膜助劑0.6～3.0%、防凍劑1.0～4.2%和水14.0～20.0%；水性氟碳涂料的pH值為8.0～9.5；耐磨粉的莫氏硬度在9.0以上。該水性氟碳涂料無毒、無污染，兼具裝飾功能和保護功能，其漆膜耐磨性、耐候性好，能提高再生木制品的防腐性和耐磨性。
文檔編號C09D127/12GK102898904SQ201210337558
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月12日 優先權日2012年9月12日
發明者馬安榮 申請人:上海三銀制漆有限公司