植物油改性的水性木器漆及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及水性木器漆技術領域，特別公開一種植物油改性的水性木器漆及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 聚氨酯涂料具有各種優良的性能，廣泛應用于涂料和油漆中。溶劑型的聚氨酯漆 由于溶劑的揮發性和毒性，不夠環保，逐漸被水性聚氨酯漆代替。
[0003] 聚氨酯水性漆也能夠用于木器涂料中，采用氨基硅烷偶聯劑改性聚氨酯水乳液可 以提高相應涂料的附著力、耐水性和力學性能（"氨基硅烷偶聯劑改性水性聚氨酯木器涂料 的研制"，侯孟華等，裝飾裝修材料）。但是該類聚氨酯木器漆涂膜的硬度、耐腐蝕性、耐溶劑 性、光澤度、耐擦傷性和抗粘連性等性能不夠優良，涂膜的干燥時間也比較長。
[0004] 專利CN104099000A公開了一種無苯凈味型抗劃傷聚氨酯啞光清漆，其甲組分樹 脂漆和乙組分固化劑組成，甲組分樹脂漆包含醇酸樹脂、醛酮樹脂、消光粉、分散劑、改性流 平劑、消泡劑、防沉劑和溶劑；乙組分包含固化劑和溶劑。雖然該清漆的抗劃傷能力較強，但 是其不是水性涂料，不夠環保，并且雙組份涂料使用時更為復雜，且該清漆的其他性能也不 夠優良。
[0005] 專利CN104342013A公開了一種船舶防污耐腐蝕涂料，其原料包括：蓖麻油改性 水性聚氨酯，醛酮樹脂，聚三氟氯乙烯，氫化丁腈橡膠，高嶺土，空心玻璃微珠，硫酸鈣，云母 粉，氧化鋅，硅烷偶聯劑A-172,固化劑，抗生物劑，顏料。雖然該涂料耐腐蝕，也為單組份和 水性乳液，但是其不是木器漆，其綜合性能也仍不夠優良。
[0006] 然而，木器作為室內裝修裝飾的一大成員，其外觀性和綜合性能要求均較高，必然 對其表面使用的木器漆的要求也很高。因此，急需一種環保的、涂膜硬度較高、附著力強、耐 腐蝕、耐溶劑、耐水、能夠快速干燥的光澤度良好的，各種綜合性能均較優異的木器漆。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于提供一種植物油改性的水性木器漆，其采用特殊增硬樹脂對脂 肪族改性聚氨酯分散體進行改性。該改性聚氨酯木器漆不但環保，而且各種綜合性能均優 異，其在理化技術指標上可以超越油性木器漆。
[0008] 本發明的另一個目的在于提供一種制備植物油改性的水性木器漆的方法。該制備 方法操作簡單，可產業化生產。
[0009] 本發明提供一種植物油改性的水性木器漆，其包括如下重量份的組分：脂肪族改 性聚氨酯分散體60-85份、增硬樹脂1-3份、水7-12份、蠟乳液1-3份、成膜助劑2-5份、 潤濕分散劑〇. 2-0. 7份、流平劑0. 1-0. 5份、消泡劑0. 2-0. 7份、防凍劑1-2份和增稠劑 0. 3-0. 7份，其中，增硬樹脂為無溶劑水性改性醛酮樹脂分散體。
[0010] 其中，較佳的，脂肪族改性聚氨酯分散體采用植物油、異佛爾酮二異氰酸酯、聚醚 二元醇及氨丙基三乙氧基硅烷為原料，通過預聚體混合法合成，是一種新型脂肪族水性聚 氨酯光油。所述植物油優選蓖麻油（CO)。進一步優選的，上述脂肪族改性聚氨酯分散體的 合成原料重量配比如下：蓖麻油（C0)95-96. 4份、異佛爾酮二異氰酸酯0. 5-0. 8份、聚醚二 元醇1-1. 2份、氨丙基三乙氧基硅烷0. 2-0. 5份。
[0011] 由于原料中含有氨丙基三乙氧基硅烷，因此上述脂肪族改性聚氨酯是以聚硅氧烷 為軟段合成的聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物，兼具有聚硅氧烷和聚氨酯兩者的優異性能， 表現出良好的低溫柔順性、介電性、表面富集性和優良的生物相容性等，能夠克服聚硅氧烷 機械性能差的缺點，也可以彌補聚氨酯耐候性差的不足。此外，原料中的蓖麻油屬于植物 油，是一種可再生資源，來源廣泛、價格低廉，易于獲取和購買，其又能顯著提高材料的光澤 度。
[0012] 前述預聚體混合法實際上是預聚體-離聚體混合法。該工藝是先制備帶親水基團 并含-NCO端基的預聚物，在低溫水中分散后，利用二元胺或二元醇擴鏈，當預聚物黏度較 高時，可適當加入少量溶劑，使預聚物在40°C左右易于攪拌分散。優點是工藝簡單，能得到 含乳化大分子的乳液。例如：用N-甲基二乙醇胺和二羥甲基丙酸（DMPA)合成聚氨酯分散 體，DMPA上的羧酸由于位阻同異氰酸酯基團反應緩慢，用胺將羧酸基團中和后，用水稀釋得 到水分散體，然后擴鏈，但在后擴鏈的時候一定要嚴格控制黏度，否則分散困難，甚至不能 分散，為了進一步提高性能，加入如三聚氰胺樹脂等交聯劑。
[0013] 脂肪族改性聚氨酯分散體是以水為介質的二元膠態體系，其粒徑小于0. lnm，具有 較好的分散穩定性，不僅保留了傳統的溶劑型聚氨酯干燥速度快的優良性能，而且還具有 生產成本低、不污染環境、易操作，透明度好，同時具有很好的環保性。水性脂肪族改性聚氨 酯分散體涂膜的硬度高、附著力強、耐腐蝕、耐溶劑好等優點，符合發展涂料的"三前提"（資 源，能源，無污染）及"四E原則"（經濟ECONOMY,、效率EFFICIENCY、生態ECOLOGY、能源 ENERGY)的時代要求。
[0014] 優選的，所述無溶劑水性改性醛酮樹脂分散體是以醛酮樹脂、親水單體二羥甲基 丁酸和二羥基聚氧乙烯醚、聚己二酸新戊二醇酯、異佛爾酮二異氰酸酯為主要原料，采用預 聚體法合成的改性醛酮樹脂分散體。
[0015] 更佳的，各原料重量配比如下：醛酮樹脂96-98份、親水單體二羥甲基丁酸0. 5-1 份和二羥基聚氧乙烯醚0. 5-1份、聚己二酸新戊二醇酯0. 2-0. 7份、異佛爾酮二異氰酸酯 1-1. 5 份。
[0016] 水性醛酮樹脂經改性后，具有更良好的光澤性、高硬度、抗粘連性、干燥性、透明 性、耐化學性、耐污染性及水溶性，另具有極好的穩定性、潤濕性和展色性。由于其具有良好 的潤色性能，所以增硬樹脂也可用來提高顏料著色力，從而即使在有色木器漆顏料濃度高 的情況下也能獲得極高的光澤。
[0017] 研究表明，聚氨酯分散體PUD的ζ電位均大于-30mV，具有良好的乳液穩定性，陰 /非離子型PUD具有較低的表面張力和更好的鈣離子穩定性。親水基團含量（HGC)的增加， 陰/非離子摩爾比、醛酮樹脂用量、NC0/0H摩爾比的減少使膠粒平均粒徑減小，乳液黏度增 大。醛酮樹脂改性PUD粒徑呈現雙峰分布，透射電鏡顯示分散體膠粒呈球形結構。醛酮樹 脂改性PUD后，相應涂膜的鉛筆硬度提高，且涂膜具有更優異的附著力、柔韌性和耐水性。
[0018] 較佳的，原料中的水為去離子水，自來水由于添加了漂白粉等，含有雜質較多，可 能會導致水性木器漆產品的儲存穩定性不佳。
[0019] 優選的，原料中的錯乳液為德國進口的水性錯助劑，優選德國Keim-Attitec公司 生產的UnTRALUBE?D-816水性蠟助劑，其能夠加強產品的滑爽感、抗結塊、耐摩擦性、 耐水性、抗刮傷等性能。
[0020] 水性木器漆中的各種助劑成分可以采用常規的公知的種類。但是可以通過選擇特 定的各種助劑，進一步改善涂膜的各種性能。
[0021] 較佳的，成膜助劑為伊士曼Teanol提供的環保型成膜助劑酯醇12。該助劑是一 種特別優良的聚結助劑，是乳液的成膜助劑，同時也是聚合乳液的良好溶劑，可有效降低聚 合乳液的最低成膜溫度。該助劑具有一定的揮發性，成膜過程中滯留在涂膜中起成膜作用， 成膜后全部揮發，不殘留在干膜中，因此也不會影響涂膜性能。其與水的溶解性低，添加使 用后不影響聚合乳液的穩定性，但可以明顯提高涂膜的成膜性能，改善涂膜的耐候性、耐摩 性、耐污染性和耐化學性，同時可以改進涂層展色性。
[0022] 潤濕分散劑優選BYK公司生產的BYK-192,該潤濕分散劑專用于水性漆，對水性漆 起到降低表面張力潤濕底材、對色漆起到分散的效果。
[0023] 流平劑優選畢克化學的BYK-375,它特別適用于低助溶劑含量的水性體系中，與這 些體系具有很好的相容性。它通過其伯羥基與基料反應，因而很適用于交聯型體系，該流平 劑能增進滑爽性，耐溶劑，耐候，少積塵。與標準的非反應性有機硅相比，該助劑由于其活 性基團與漆膜交聯，上述性能在涂料體系中能更持久，明顯降低表面張力，同時增進底材潤 濕，它們又增進流動和流平，并防止貝納德漩渦的形成。
[0024] 防凍劑優選丙二醇，其環保并且性價比高。增稠劑優選羅門哈斯公司生產的 2020NPR非離子聚氨酯締合型，起到高效中剪切增稠，促進流動流平性，提供良好的漆膜豐 滿度。
[0025] 消泡劑優選畢克化學的BYK-022,該消泡劑是水性涂料用有機硅消泡劑，對顏色接 受性和光澤無影響。在加入時，需要足夠高剪切力以避免縮孔。此消泡劑有優異的長效穩 定性且對微泡極有效力，不含V0C，具有很高的環保性。
[0026] 此外，根據木器漆產品pH值的實際需要，可以再加入pH調節劑，當最終產品的pH 值不在8-9之間時，則加入適量的pH調節劑。pH調節劑優選陶氏公司生產的AMP-96,能夠 改進增稠劑在水性漆中的性能，替代了傳統用的氨水，減少了涂料的氨味。
[0027] 此外，根據植物油改性的水性木器漆產品不同性質的需要，還可以添加其他物質。 例如為了獲取不同顏色的產品，可以再添加不同的顏料，例如有機黑色漿、鈦白粉（二氧化 鈦）、有機中黃漿等。其中有機黑色漿優選為Colanyl BlackN。鈦白粉優選四川龍蟒鈦業 有限公司的R-996,其表面經硅、鋁、鋯包膜及有機處理，具有無生理毒性、化學性能穩定、顏 料性能卓越、白度、亮度、光澤好、遮蓋力、消色力和流動性強。有機中黃漿優選科萊恩的有 機中黃漿Colanyl Yellow2GXD。有機黑色漿和有機中黃漿不含對人體有害的重金屬具有環 保、展