本发明专利技术公开了一种常温多重固化有机－无机杂化水性纳米聚氨酯木器涂料及其制备方法，涂料的组成组分主要包括有机－无机杂化纳米聚氨酯乳液、成膜助剂、消泡抑泡剂、流平剂、基材润湿剂、稳定分散剂、增稠剂和水性光引发剂，其中有机－无机杂化纳米聚氨酯乳液，是通过先预聚合成聚氨酯预聚物，再采用原位聚合技术将有机－无机杂化接入无机纳米材料，接枝含活性官能团和碳－碳双键的光固化封端剂制得。在有机－无机杂化纳米聚氨酯乳液中加入颜填料和助剂分散均匀，即制得常温多重固化有机－无机杂化水性纳米聚氨酯木器涂料。本发明专利技术不仅解决了溶剂型涂料ＶＯＣ污染问题，同时也解决了水性涂料韧性不好、耐候、耐老化及耐酸、耐碱、耐溶剂性能差的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水性聚氨酯木器涂料，特别是一种单组份体系的常温多重固化有 机-无机杂化水性纳米聚氨酯木器涂料及其制备方法。
技术介绍
中国是世界家具生产第一大国，年产值达5000多亿，从业人员500多万，木器涂料 年需求量约70万吨，并以15% -20%的速度逐年增长。目前家具行业通用的硝基漆(NC)、 聚氨酯涂料(PU)、不饱和聚酯涂料(PE)、酸固化涂料(AC)都是溶剂型涂料，在生产和施工 过程中的大量有机溶剂(VOC)，如甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺等，严重污染环境和危害人类 健康。随着人们环保意识的加强，以及国家“低碳经济”和“可持续发展”的要求，开发新型 环保涂料已成为涂料工业发展的必然趋势。水性木器涂料具有环保、节能、安全的优势，欧美国家年用量占涂料的40%以上， 国内市场每年需求量约5万吨，未来木器涂料的水性化将达到50%以上，年需求量不少于 40万吨，会逐步取代溶剂型涂料成为市场的主流。市场上现有的水性木器涂料也存在一些 明显的缺陷，例如光泽度、丰满度、硬度等较溶剂型涂料有较大差距，干燥时间长，不能满 足工厂高效率生产等要求，因而限制了水性木器涂料的进一步推广应用。光固化涂料经紫外光照射后发生固化反应，使涂层能够快速固化成膜，具有节省 时间，降低能耗、提高生产效率等优点，但光固化涂料树脂类别相对较少，需要用到有毒的 活性稀释剂，而且光固化涂料需要优质的界面，基材和涂料的光学、力学性能必须十分匹 配，同时由于固化速率较快，流动时间不够充分，成膜时存在收缩现象，综合性能同样存在 明显不足，因此高性能水性木器涂料和光固化涂料仍然需要进一步的开发。专利CN 101560354A公开的纳米环保水性木器涂料，采用物理共混的方式将树脂 乳液与纳米材料混合，涂装时不存在有机溶剂的污染，同时可以提高涂膜的耐溶剂性及硬 度，但是由于纳米材料的疏水性，存在无机纳米粒子分散不均勻且易团聚的问题，涂料的稳 定性显著下降，不利于涂料的贮存、运输及施工，同时干燥时间相对较长，不利于家具企业 的高效生产，因此推广应用时可能会遇到困难。专利CN101445695A公开的双组份水性木器漆，组份一为水性羟基丙烯酸树脂、颜 填料、助剂及去离子水，组份二为丙二醇单甲醚丙酸酯(PMP)及异氰酸酯类固化剂，涂料的 干燥时间较短，涂膜具有比较高的硬度和耐磨性，以及突出的耐热性和耐化学性，综合性能 与溶剂型木器涂料接近，而且更加清洁和环保，但是因为双组份涂料需要及时配制，产品使 用期很短，工业应用时同样受到诸多限制。专利CN 101544869A公开的紫外光固化透明底漆，主要组份为双酚A丙烯酸酯、聚 氨酯丙烯酸酯、活性稀释剂、助剂、光引发剂，该产品解决了打磨性与透明度互为矛盾的难 题，固化成膜时间较短，涂膜的硬度、光泽度、丰满性及打磨性较好，具有极好的市场应用前 景，但其中用到的30% 45%的活性稀释剂，具有较高的毒性，并不能彻底解决涂料的VOC污染问题。综上所述，溶剂型木器涂料存在严重的VOC污染问题，水性木器涂料和光固化木 器涂料符合现代环保的要求，将取代溶剂型木器涂料成为市场的主流，但它们某些方面仍 存在明显不足，达不到溶剂型涂料相媲美的综合性能。现有水性木器涂料贮存稳定性不够 好，施工条件要求苛刻，而且涂膜的硬度、耐水、耐溶剂、耐老化等性能明显不足；而光固化 涂料仍然需要用到溶剂型稀释剂，生产和施工过程大量挥发，并不能彻底解决溶剂型涂料 的VOC污染问题，所以家具行业仍迫切需要提供稳定性好、施工方便、涂膜性能优异的高性 能环保木器涂料.。
技术实现思路
针对现有水性木器涂料和光固化木器涂料存在的问题，本专利技术的目的旨在提供一 种常温多重固化有机_无机杂化水性纳米聚氨酯木器涂料及其制备方法，以解决传统溶剂 型木器涂料的VOC严重污染，以及当前水性木器涂料干燥时间长、稳定性差、涂膜性能不达 标，光固化涂料稀释剂污染等关键问题。本专利技术提供的常温多重固化有机-无机杂化水性纳米聚氨酯木器涂料，主要组成 以质量份数计为有机-无机杂化纳米聚氨酯乳液 60 90份成膜助剂2 8份消泡抑泡剂0. 05 0. 5份流平剂0.05 1.0份基材润湿剂0. 1 1. 0份稳定分散剂0. 05 1. 0份增稠剂0.05 1.0份水性光引发剂1 5份。上述的常温多重固化有机-无机杂化水性纳米聚氨酯木器涂料还可含有颜填料 10 30份，去离子水0 10份。其中所述的有机_无机杂化纳米聚氨酯乳液采取下述方 法进行制备(1)分子量500 4000的多元醇，在真空度0. 04 0. IMPa、温度110 130°C下 充分脱水后，降温至不高于40°C，按摩尔比nNa/nra = 2 7加入二异氰酸酯，及二异氰酸酯 质量含量0. 0. 3%的催化剂，于60°C 90°C反应60 180min，得到聚氨酯预聚物；(2)将步骤(1)得到的聚氨酯预聚物降温至不高40°C，加入聚氨酯预聚物质量含 量5% 20%的溶剂对预聚物稀释，同时加入聚氨酯预聚物质量含量2 15%的醇类扩链 剂、2 10%的无机纳米材料和0. 0. 5%的催化剂，于60 80°C反应120 300min， 得到有机_无机杂化纳米聚氨酯预聚物；(3)将步骤(2)得到的有机_无机杂化纳米聚氨酯预聚物降温至不高于50°C，力口 入其质量含量3 10%的亲水扩链剂和1 5%含活性官能团和碳-碳双键的光固化封端 齐IJ，于55 75°C反应60 120min，得到含亲水基团的有机-无机杂化纳米聚氨酯预聚物；(4)将步骤(3)得到的含亲水基团的有机-无机杂化纳米聚氨酯预聚物降温至40 50°C，按亲水扩链剂摩尔数含量80% 100%加入成盐剂混合均勻，加入步骤(3)得到预聚物1. 5 4倍质量的去离子水乳化，同时加入有机_无机杂化纳米聚氨酯预聚物质 量含量0. 5% 2%的二元胺类扩链剂，过滤后于60 80°C的温度、0. 05 0. IMPa的真空 度下蒸馏脱除溶剂，即制得有机_无机杂化纳米聚氨酯乳液。在上述有机-无机杂化纳米聚氨酯乳液中，所述溶剂选用酮类有机溶剂，优选丙 酮、丁酮、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种，所述催化剂选自叔胺类催化剂和有机锡类催化 剂，优选二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和三亚乙基二胺中的一种。在上述有机-无机杂化纳米聚氨酯乳液中，所述500 4000多元醇选用不含 碳_碳双键聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇或含碳_碳双键的聚丙烯酸酯多元 醇、聚烯烃多元醇、植物油多元醇、松香酯多元醇中的一种或两种，其中不含碳-碳双键的 多元醇优先选用聚碳酸酯多元醇(PCDL)、聚氧化丙烯多醇(PPG)、聚己内酯多元醇(PCL)、 聚四氢呋喃多元醇(PTG)等，含有碳-碳双键的多元醇优选端羟基聚丁二烯(HTPB)、聚苯乙 烯多元醇(SAA)、端羟基丁苯液体橡胶(HTBS)、端羟基聚丁二烯-丙烯腈(HTBN)、蓖麻油、大 豆油多元醇等；醇类扩链剂可选用1，4_ 丁二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇、乙二醇、1，2丙二 醇、1，6己二醇等，季戊四醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、甘油、1，2，6_己三醇、蔗糖、木 糖醇等，可以选用它们中的一种或几种。在上述有机-无机杂化纳米聚氨酯乳液中，所述二异氰酸酯选用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种常温多重固化有机－无机杂化水性纳米聚氨酯木器涂料，其特征在于涂料的主要组成，以质量份数计为：有机－无机杂化纳米聚氨酯乳液６０～９０份成膜助剂２～８份消泡抑泡剂０．０５～０．５份流平剂０．０５～１．０份基材润湿剂０．１～１．０份稳定分散剂０．０５～１．０份增稠剂０．０５～１．０份水性光引发剂１～５份。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：辛中印，陈政，黄美松，张帆，
申请(专利权)人：四川大学，辛中印，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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