一种快干耐水型水性聚氨酯木器清漆及其制备方法技术

本发明专利技术属于水性木器涂料技术领域，具体涉及一种快干耐水型水性聚氨酯木器清漆及其制备方法。所述水性聚氨酯木器清漆包括以下重量份计的原料：水性聚氨酯分散体100份、流平剂0.1～1份、润湿剂0.1～1份、成膜助剂6～9份和3‑甲基‑1‑丁醇3～6份。本发明专利技术水性聚氨酯木器清漆的干燥速度快，形成的漆膜平整丰满、光滑，无缩孔、气泡等缺陷，光泽度高、附着性好、硬度高，具有优异的耐水性以及良好的耐冲击、耐热、耐黄变、耐溶剂和耐酸碱性，可用于家具、地板等木器涂装。

Quick drying and water resistant waterborne polyurethane wood varnish and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of waterborne wood coatings, in particular to a quick drying and water resistant waterborne polyurethane wood varnish and a preparation method thereof. The waterborne polyurethane wood varnish includes the following raw materials: 100 waterborne polyurethane dispersions, 0.1 to 1 leveling agents, 0.1 to 1 moistening agents, 6~9 film forming auxiliaries and 3~6 parts of 3 methyl 1. The waterborne polyurethane varnish has a fast drying speed, smooth and smooth film formation, without shrinkage holes, bubbles and other defects, high glossiness, good adhesion, high hardness, excellent water resistance, good impact resistance, heat resistance, yellowing resistance, solvent resistance and acid-base resistance, and can be used in furniture, floor and other wood. The device is coated.

【技术实现步骤摘要】
一种快干耐水型水性聚氨酯木器清漆及其制备方法
本专利技术属于水性木器涂料
，具体涉及一种快干耐水型水性聚氨酯木器清漆及其制备方法。
技术介绍
与溶剂型木器涂料相比，水性木器涂料是以水为分散介质的一类环保型涂料，具有不燃、无毒、不含有大量挥发性有机物等优点，在节约资源和保护环境方面具有无可比拟的优越性。目前，尽管国内木器涂料仍以溶剂型为主，随着国内空气质量恶化，雾霾的日益严重，国家已经出台了更严格的环保政策，对溶剂型涂料的生产和消费提出严格的控制，对涂料提出环保、健康、安全方面的更高要求。目前，水性木器涂料主要包括水性醇酸树脂、水性硝基纤维素、水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯涂料以及丙烯酸-聚氨酯水性树脂涂料。水性聚氨酯由于其特殊的结构而具备的独特的物理化学性质，如软硬可调、耐磨性好、粘附力强等，使得高性能与低VOC含量兼具的水性聚氨酯涂料得到了广泛使用。水性聚氨酯涂料按成膜性能可分为双组分水性聚氨酯涂料和水性聚氨酯分散体涂料。双组分水性聚氨酯涂料是由含羟基的水性树脂和含有-NCO基的交联剂组成，施工前将两者混合均匀，成膜过程不同于溶剂型体系，成膜初期为物理干燥过程，随着水分的蒸发，分散体或乳液粒子凝聚，聚合物链相互扩散和发生交联反应，漆膜性能好，具有较好的耐水性、耐溶剂性能等。双组分水性聚氨酯涂料的主要缺陷为固化剂与水反应生成各种副产物，引起漆膜交联能力的丧失、活化期的缩短和气泡的形成，导致漆膜无光和降低漆膜的物理化学性能，所以在湿附着性能、耐溶剂性、耐划伤性、透明度等方面仍需要改善。而水性聚氨酯分散体涂料为单组分涂料，其水性化主要是通过乳化剂或在聚合物的主链上引入亲水基团，属热塑性树脂，聚合物相对分子质量较大，成膜过程中只是水分挥发到环境中，符合环保要求，具有方便施工的优点，但是单组分水性聚氨酯涂料的耐水性、耐磨性、对底材的湿润性、成本等限制了其发展。而通过交联改性可以提高水性聚氨酯分散体涂料的机械性能和耐化学品性能，但是水性聚氨酯的改性会导致生产成本的升高。目前，关于如何优化水性聚氨酯分散体涂料性能的实验研究，大多集中于主体树脂水性聚氨酯的改性，而往往忽视了涂料助剂对于水性聚氨酯的影响。与常用的溶剂型涂料不同，水性涂料是一个更加复杂的体系，在设计配方时不仅要关注聚合物的类型、乳液及分散体的性能，还需要合理选择各种助剂并考虑到各成分之间的相互影响。由于水的表面张力很高，因而水性涂料的表面张力和蒸发潜热高，这使得水性涂料除了在干燥速度、对木材的附着力等方面与溶剂型涂料不同之外，在涂料配制以及实际涂装过程中更容易出现湿润不佳、流平不好、缩孔、凹穴和缩边等问题。所以，在水性木器涂料的配方体系中，表面活性剂的使用必不可少。目前，在水性木器涂料行业应用中大多是常规表面活性剂，例如聚醚改性硅氧烷等。硅氧烷类表面活性剂的表面活性强，可以有效降低水性涂料体系的表面张力，从而达到基材湿润和流动留平等目的。但是，这类表面活性剂具有很强的稳泡倾向，然而气泡是影响产品品质和漆膜外观的主要缺陷之一。为了消除因为使用硅氧烷类表面活性剂而造成的气泡问题，就不得不使用消泡性强的消泡剂，例如聚醚型消泡剂，但是强力消泡剂则又会带来新的问题，诸如消泡剂在体系中的兼容性差，会影响漆膜的光泽性、透明性和性能等。另外，由于水性涂料以水为分散介质，如果温度低于-5℃时，水性涂料就会结冰，甚至报废，造成损失，所以水性涂料的运输和贮存都需要做好保温措施，这也限制了水性涂料的推广。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题(如现有水性聚氨酯涂料的干燥速度慢，耐水、冷贮存稳定性差，因润湿剂、流平剂等表面活性剂的使用导致漆膜有气泡、缩孔等缺陷)，本专利技术提供了一种快干耐水型水性聚氨酯木器清漆，其以水性聚氨酯为主体树脂，通过复配合适的助剂，提高了清漆的冷热贮存稳定性，并且提高了漆膜的干燥速度以及耐水性，同时解决了因润湿剂、流平剂等表面活性剂的使用导致漆膜有气泡、缩孔等的问题。本专利技术提供的一种快干耐水型水性聚氨酯木器清漆，包括以下重量份计的原料：水性聚氨酯分散体100份、流平剂0.1～1份、润湿剂0.1～1份、成膜助剂6～9份和3-甲基-1-丁醇3～6份；具体地，所述水性聚氨酯分散体通过以下方法制得：A1、将异佛尔酮二异氰酸酯11～13重量份和聚丁二烯二醇10.5～12.5重量份投入反应釜中，温度保持在60～75℃，滴入有机锡类催化剂0.001～0.003重量份，升温至80～100℃，保温反应2～3小时；A2、降温到40～60℃，加入醇类扩链剂及丙酮6～9重量份，升温至70～80℃，回流保温反应1～1.5小时，继续加入二羟基半酯1.5～2.0重量份，保温反应1小时；A3、降温到40℃，加入三乙胺1.0～1.5重量份，搅拌20～30分钟，制得反应液；A4、降温至室温，加入去离子水使反应液的固含量为32～36％，搅拌分散，减压蒸除丙酮，制得水性聚氨酯分散体。优选的，所述的流平剂为聚醚改性硅油、聚醚改性聚硅氧烷和聚二甲基硅氧烷中的至少一种。优选的，所述的润湿剂为乙氧基化烷基硫酸铵、月桂醇聚醚硫酸酯钠和辛基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。优选的，所述成膜助剂为三乙二醇单甲醚和丙二醇甲醚醋酸酯的组合物，或为三乙二醇单乙醚和丙二醇甲醚醋酸酯的组合物。更优选的，所述三乙二醇单甲醚和丙二醇甲醚醋酸酯的重量比为(2～3):1，所述三乙二醇单乙醚和丙二醇甲醚醋酸酯的重量比为(2～3):1。优选的，所述醇类扩链剂为1,4-丁二醇或1,3-丙二醇；所述醇类扩链剂的加入量为3.2～3.8重量份。优选的，所述有机锡类催化剂为二月桂酸二丁基锡。相应地，本专利技术还提供了所述快干耐水型水性聚氨酯木器清漆的制备方法，具体包括以下步骤：S1、将异佛尔酮二异氰酸酯11～13重量份和聚丁二烯二醇10.5～12.5重量份投入反应釜中，温度保持在60～75℃，滴入有机锡类催化剂0.001～0.003重量份，升温至80～100℃，保温反应2～3小时；S2、降温到40～60℃，加入醇类扩链剂及丙酮6～9重量份，升温至70～80℃，回流保温反应1～1.5小时，继续加入二羟基半酯1.5～2.0重量份，保温反应1小时；S3、降温到40℃，加入三乙胺1.0～1.5重量份，搅拌20～30分钟，制得反应液；S4、降温至室温，加入去离子水使反应液的固含量为32～36％，搅拌分散，减压蒸除丙酮，制得水性聚氨酯分散体；S5、取水性聚氨酯分散体100重量份，加入成膜助剂6～9重量份和3-甲基-1-丁醇3～6重量份，搅拌5～10分钟后，加入流平剂0.1～1重量份和润湿剂0.1～1重量份，搅拌5～10分钟，使用氨水调节体系pH值为8.0～9.0，制得快干耐水型水性聚氨酯木器清漆。进一步的，所述醇类扩链剂为1,4-丁二醇或1,3-丙二醇；所述醇类扩链剂的加入量为3.2～3.8重量份。进一步的，所述有机锡类催化剂为二月桂酸二丁基锡。本专利技术采用异佛尔酮二异氰酸酯和聚丁二烯二醇在催化下合成预聚体后，加入醇类扩链剂和阴离子亲水性扩链剂二羟基半酯进行扩链，扩链结束后中和成盐，最后加水，使聚氨酯可在水中自乳化，得到阴离子型水性聚氨酯分散体。往制得的水性聚氨酯分散体加入适量的有机硅类流平剂和润湿剂，能提高涂料的基材润湿性、延展性、渗透本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快干耐水型水性聚氨酯木器清漆，其特征在于，包括以下重量份计的原料：水性聚氨酯分散体100份、流平剂0.1～1份、润湿剂0.1～1份、成膜助剂6～9份和3‑甲基‑1‑丁醇3～6份；所述水性聚氨酯分散体通过以下方法制得：A1、将异佛尔酮二异氰酸酯11～13重量份和聚丁二烯二醇10.5～12.5重量份投入反应釜中，温度保持在60～75℃，滴入有机锡类催化剂0.001～0.003重量份，升温至80～100℃，保温反应2～3小时；A2、降温到40～60℃，加入醇类扩链剂及丙酮6～9重量份，升温至70～80℃，回流保温反应1～1.5小时，继续加入二羟基半酯1.5～2.0重量份，保温反应1小时；A3、降温到40℃，加入三乙胺1.0～1.5重量份，搅拌20～30分钟，制得反应液；A4、降温至室温，加入去离子水使反应液的固含量为32～36％，搅拌分散，减压蒸除丙酮，制得水性聚氨酯分散体。

【技术特征摘要】
1.一种快干耐水型水性聚氨酯木器清漆，其特征在于，包括以下重量份计的原料：水性聚氨酯分散体100份、流平剂0.1～1份、润湿剂0.1～1份、成膜助剂6～9份和3-甲基-1-丁醇3～6份；所述水性聚氨酯分散体通过以下方法制得：A1、将异佛尔酮二异氰酸酯11～13重量份和聚丁二烯二醇10.5～12.5重量份投入反应釜中，温度保持在60～75℃，滴入有机锡类催化剂0.001～0.003重量份，升温至80～100℃，保温反应2～3小时；A2、降温到40～60℃，加入醇类扩链剂及丙酮6～9重量份，升温至70～80℃，回流保温反应1～1.5小时，继续加入二羟基半酯1.5～2.0重量份，保温反应1小时；A3、降温到40℃，加入三乙胺1.0～1.5重量份，搅拌20～30分钟，制得反应液；A4、降温至室温，加入去离子水使反应液的固含量为32～36％，搅拌分散，减压蒸除丙酮，制得水性聚氨酯分散体。2.如权利要求1所述快干耐水型水性聚氨酯木器清漆，其特征在于，所述的流平剂为聚醚改性硅油、聚醚改性聚硅氧烷和聚二甲基硅氧烷中的至少一种。3.如权利要求1所述快干耐水型水性聚氨酯木器清漆，其特征在于，所述的润湿剂为乙氧基化烷基硫酸铵、月桂醇聚醚硫酸酯钠和辛基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。4.如权利要求1所述快干耐水型水性聚氨酯木器清漆，其特征在于，所述成膜助剂为三乙二醇单甲醚和丙二醇甲醚醋酸酯的组合物，或为三乙二醇单乙醚和丙二醇甲醚醋酸酯的组合物。5.如权利要求1所述快干耐水型水性聚氨酯木器清漆，其特征在于，所述醇类扩链剂为1,4-丁二醇或1,3-丙二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国光，高岳辉，王国平，黄开燕，付顺明，
申请(专利权)人：肇庆市大旺礼尚亨涂料机械有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44