一種用于水性木器涂料的陽離子共聚物乳液及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于水性木器涂料的陽離子共聚物乳液及其制備方法，屬于水性木器涂料領(lǐng)域。在傳統(tǒng)丙烯酸共聚物中引入陽離子功能單體，帶來的胺基基團(tuán)能與木材中的纖維和單寧酸色素發(fā)生化學(xué)作用，從而使這種陽離子共聚物乳液制得的水性木器涂料具有優(yōu)異的封單寧酸性能與附著力。此外，本發(fā)明專利技術(shù)提供了由底漆至面漆全陽離子型的水性木器涂料體系，該體系還能與陰離子型水性涂料配套使用，拓寬了水性木器涂料的應(yīng)用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及，屬于水性木器涂料領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
較之油性涂料以有機(jī)溶劑作為稀釋劑，水性木器涂料以水為分散介質(zhì)，并可用水作為稀釋劑，是環(huán)境友好型涂料，其發(fā)展備受人們的關(guān)注。但由于木材纖維具有親水性，木材中含有的單寧酸色素也具有親水性，而水是水性木器涂料的主要成分之一。當(dāng)涂料涂覆于木器制品表面時(shí)，木材中的單寧酸容易遷移到涂膜表面而對木材著色和涂飾產(chǎn)生不良的影響，造成表面涂膜變色和附著力變差等問題，這在很大程度上制約了水性木器涂料的應(yīng)用。為解決單寧酸色素滲出，保證木制品漆膜顏色狀態(tài)，研究對單寧酸具有優(yōu)異封閉效果的木器涂料變得尤為重要。目前常用的抗單寧酸木器涂料多為溶劑型和水性陰離子型木器涂料，溶劑型涂料如CN101864243A采用多異氰酸酯溶液作為防滲色木材底漆，但在使用中需加入有機(jī)溶劑作為稀釋劑會對施工人員造成健康危害；CN102417774A和CN101817906A均制得水性陰離子木器底漆，此類型涂料會在木材表面形成一道致密的漆膜，單純依靠物理作用阻隔單寧酸滲出，因此防滲色效果有限，達(dá)不到較高的涂飾要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種陽離子共聚物乳液。該陽離子共聚物乳液能與木材中的單寧酸形成離子鍵，生成的鹽類物質(zhì)會被涂層錨定在界面上，而不會在高溫、高濕條件下遷移滲出，影響漆膜表面狀態(tài)，同時(shí)乳液中含有的胺基基團(tuán)會與木材纖維中的羥基產(chǎn)生氫鍵作用，從而使涂層具有很好的附著力。本專利技術(shù)的另一目的在于提供一種陽離子共聚物乳液的制備方法，以及將制備得到的陽離子共聚物乳液應(yīng)用于水性木器涂料領(lǐng)域。本專利技術(shù)采用種子預(yù)乳化法聚合工藝，通過丙烯酸類單體共聚得到穩(wěn)定的陽離子共聚物乳液，并以這種陽離子共聚物乳液作為成膜物質(zhì)，在制漆階段加入多種助劑得到一系列水性木器涂料。本專利技術(shù)提供的水性木器清漆和白漆均屬于陽離子型水性木器涂料，該系列涂料底面配套涂裝能夠有效封閉木材中單寧酸色素物質(zhì)，防止其遷移至漆膜表面導(dǎo)致滲色，影響漆膜表觀性能。本專利技術(shù)所述的一種用于水性木器涂料的陽離子共聚物乳液，其特征在于該乳液為一種丙烯酸類的共聚物乳液，固含量為25~55%，玻璃化溫度為5~55°C，這種共聚物乳液由丙烯酸類硬單體、丙烯酸類軟單體以及功能單體采用種子乳液法和預(yù)乳化法相結(jié)合的聚合工藝而得；所述的丙烯酸類硬單體為下列物質(zhì)中的一種或者幾種:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸叔丁酯 、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸異冰片酯；丙烯酸類軟單體為下列物質(zhì)中的一種或者幾種:丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異戊酯、丙烯酸2-乙基己酯；功能單體為陽離子功能單體或者陽離子功能單體與含胺基或酰胺基功能單體復(fù)配中的一種，當(dāng)有含胺基或酰胺基功能單體存在時(shí)，陽離子功能單體與含胺基或酰胺基功能單體的質(zhì)量比為:3:1~1:1 ;陽離子功能單體為下列物質(zhì)中的一種或者幾種:甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基丁基溴化銨、三甲基烯丙基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨；含胺基或酰胺基功能單體為下列物質(zhì)中的一種或者幾種:甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、羥甲基丙烯酰胺。所述的一種用于水性木器涂料的陽離子丙烯酸乳液的制備方法，其特征在于合成步驟如下:I)將丙烯酸類硬單體、丙烯酸類軟單體、功能單體、乳化劑和水依次加入反應(yīng)釜中，開啟攪拌裝置與加熱裝置，通入氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)。待加熱至60~80°C后，加入引發(fā)劑引發(fā)聚合得到種子乳液，引發(fā)劑需配制成引發(fā)劑水溶液，反應(yīng)時(shí)間為0.5~I小時(shí)；2)將丙烯酸類 硬單體、丙烯酸類軟單體、功能單體、乳化劑和水分別加入到裝有機(jī)械攪拌裝置的反應(yīng)釜中進(jìn)行預(yù)乳化分散，預(yù)乳化時(shí)間為0.5~2小時(shí)；3)往步驟I)的種子乳液中滴加步驟2)中得到的預(yù)乳化液以及引發(fā)劑水溶液，滴加時(shí)間為I~3小時(shí)；4)滴加完畢后，熟化反應(yīng)2~4小時(shí),然后將反應(yīng)溫度降至40°C以下,加入pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)乳液PH值至5~6，用200目濾布過濾出料，制得陽離子共聚物乳液。其中步驟I)種子乳液中各類單體質(zhì)量分別為各自單體總質(zhì)量的5~15%，步驟2)預(yù)乳化液中各類單體質(zhì)量分別為各自單體總質(zhì)量的95~85%;所有單體中，丙烯酸類硬單體、丙烯酸類軟單體和功能單體質(zhì)量比為:50~80: 20~40: 2~10 ;所述的陽離子共聚物乳液合成所用的引發(fā)劑為:偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、偶氮二異丁基咪唑啉、偶氮二異丁基咪唑啉鹽酸鹽、偶氮二異丁基咪唑啉硫酸鹽中的一種，其中步驟I)中引發(fā)劑用量是步驟I)種子乳液和步驟2)預(yù)乳化液中各類單體總質(zhì)量的0.05~0.35%，步驟3)中引發(fā)劑用量是步驟I)種子乳液和步驟2)預(yù)乳化液中各類單體總質(zhì)量的0.05 ~0.35% ；合成陽離子共聚物乳液所用的乳化劑為陽離子型乳化劑、非離子型乳化劑或陽離子型乳化劑與非離子型乳化劑復(fù)配中的一種，用量為步驟I)種子乳液和步驟2)預(yù)乳化液中各類單體總質(zhì)量的2~5%。其中陽離子型乳化劑為:十二烷基三甲基氯化銨、十二烷基二甲基芐基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基二甲基芐基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十八烷基二甲基芐基氯化銨、N-甲基，N-十六烷基嗎啉硫酸甲酯季銨鹽中的一種；非離子型乳化劑為:脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯、環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷共聚醚中的一種；合成陽離子共聚物乳液所用的pH調(diào)節(jié)劑為甲酸、乙酸或者鹽酸中的一種。本專利技術(shù)還提供了一種含有陽離子共聚物乳液的水性木器涂料的制備方法，其特征在于制漆組分包括陽離子共聚物乳液、多種助劑和水，具體的制備方法為:以陽離子共聚物乳液為成膜物質(zhì)，分別加入底材潤濕劑、成膜助劑、消泡劑、增稠劑、流平劑、潤濕分散劑或流變改性劑中的多種助劑，在白漆制備中還需要加入顏料助劑，分散制得水性木器涂料，其中陽離子共聚物乳液的重量份為60~85%。本專利技術(shù)的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)和合成了一種穩(wěn)定的陽離子共聚物乳液，在丙烯酸共聚物中引入陽離子功能單體，帶來的胺基基團(tuán)能與木材中的纖維和單寧酸色素發(fā)生化學(xué)作用，從而使這種陽離子共聚物乳液制得的水性木器涂料具有優(yōu)異的封單寧酸性能與附著力。此外，本專利技術(shù)提供了由底漆至面漆全陽離子型的水性木器涂料體系，該體系還能與陰離子型水性涂料配套使用，拓寬了水性木器涂料的應(yīng)用。【附圖說明】圖1為實(shí)施例1所述的陽離子共聚物乳液的紅外光譜圖；圖2為實(shí)施例1所述的陽離子共聚物乳液粒子的TEM譜圖；圖3為對比例所述的陰離子型水性木器涂裝體系在多種底材上封色性能測試效果圖，可以看到四種底材的白漆表面有明顯變色；圖4為實(shí)施例中所述的陽離子型水性木器涂裝體系在多種底材上封色性能測試效果圖，可以看到四種底材的白漆漆膜狀況良好，無明顯變色。【具體實(shí)施方式】 實(shí)施例1(I)陽離子共聚物乳液的制備A.制備預(yù)乳化液:將58.9g甲基丙烯酸甲酯、34.2g丙烯酸丁酯、1.9g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、Ig十六烷基三甲基溴化銨和107.4g去離子水分別加入到裝有機(jī)械攪拌裝置的500ml反應(yīng)釜中進(jìn)行預(yù)乳化分散，預(yù)乳化時(shí)間I小時(shí)；B.制備種子乳液:將3.1g甲基丙烯酸甲酯、1.8g丙烯酸丁酯、0.1g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、Ig十六烷本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于水性木器涂料的陽離子共聚物乳液，其特征在于，該乳液為一種丙烯酸類的共聚物乳液，固含量為25～55％，玻璃化溫度為5～55℃，這種共聚物乳液由丙烯酸類硬單體、丙烯酸類軟單體以及功能單體采用種子乳液法和半連續(xù)預(yù)乳化法相結(jié)合的聚合工藝而得；其中丙烯酸類硬單體、丙烯酸類軟單體和功能單體質(zhì)量比為：50～80∶20～40∶2～10；所述的丙烯酸類硬單體為下列物質(zhì)中的一種或者幾種：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸異冰片酯；丙烯酸類軟單體為下列物質(zhì)中的一種或者幾種：丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異戊酯、丙烯酸2?乙基己酯；功能單體為陽離子功能單體或者陽離子功能單體與含胺基或酰胺基功能單體復(fù)配中的一種，當(dāng)有含胺基或酰胺基功能單體存在時(shí)，陽離子功能單體與含胺基或酰胺基功能單體的質(zhì)量比為：3∶1～1∶1；陽離子功能單體為下列物質(zhì)中的一種或者幾種：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基丁基溴化銨、三甲基烯丙基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨；含胺基或酰胺基功能單體為下列物質(zhì)中的一種或者幾種：甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、羥甲基丙烯酰胺。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于水性木器涂料的陽離子共聚物乳液，其特征在于，該乳液為一種丙烯酸類的共聚物乳液，固含量為25~55%，玻璃化溫度為5~55°C，這種共聚物乳液由丙烯酸類硬單體、丙烯酸類軟單體以及功能單體采用種子乳液法和半連續(xù)預(yù)乳化法相結(jié)合的聚合工藝而得；其中丙烯酸類硬單體、丙烯酸類軟單體和功能單體質(zhì)量比為:50~80: 20~40: 2 ~10 ; 所述的丙烯酸類硬單體為下列物質(zhì)中的一種或者幾種:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸異冰片酯； 丙烯酸類軟單體為下列物質(zhì)中的一種或者幾種:丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異戊酯、丙烯酸2-乙基己酯； 功能單體為陽離子功能單體或者陽離子功能單體與含胺基或酰胺基功能單體復(fù)配中的一種，當(dāng)有含胺基或酰胺基功能單體存在時(shí)，陽離子功能單體與含胺基或酰胺基功能單體的質(zhì)量比為:3:1~1:1 ; 陽離子功能單體為下列物質(zhì)中的一種或者幾種:甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基丁基溴化銨、三甲基烯丙基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨； 含胺基或酰胺基功能單體為下列物質(zhì)中的一種或者幾種:甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、羥甲基丙烯酰胺。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水性木器涂料的陽離子共聚物乳液的制備方法，其特征在于，合成步驟如下: 1)將丙烯酸類硬單體、丙烯酸類軟單體、功能單體、乳化劑和水依次加入反應(yīng)釜中，開啟攪拌裝置與加熱裝置，通入氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)。待加熱至60~80°C后，加入引發(fā)劑引發(fā)聚合得到種子乳液，引發(fā)劑需配制成引發(fā)劑水溶液，反應(yīng)時(shí)間為0.5~1小時(shí)； 2)將丙烯酸類硬單體、丙烯酸類軟單體、功能單體、乳化劑和水分別加入到裝有機(jī)械攪拌裝置的反應(yīng)釜中進(jìn)行預(yù)乳化分散，預(yù)乳化時(shí)間為0.5~2小時(shí)； 3)往步驟1)的種子乳液中滴加步驟2)中得到的預(yù)乳化液以及引發(fā)劑水溶液，滴加時(shí)間為1~3小時(shí)； 4)滴加完畢后，熟化反應(yīng)2~4小時(shí)，然后將反應(yīng)溫度降至40°C以下，加入pH調(diào)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李效玉，王祥，何立凡，李坤，
申請(專利權(quán))人：北京化工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11