本发明专利技术公开了一种防涨筋聚丙烯酸酯/SiO2杂化水性木器涂料。该涂料是将改性的硅溶胶、聚丙烯酸酯乳液、成膜助剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、pH调节剂等混合均匀得到水性木器涂料。各原料组成：硅溶胶10-40%，硅烷偶联剂0.5-5%，有机溶剂3-10%，聚丙烯酸酯乳液24-80%，消泡剂0.1-2%，流平剂0.1-2%，增稠剂0.1-2%，成膜助剂2-10%，pH调节剂3-8%。相对于聚丙烯酸酯乳液，杂化乳液的涂膜硬度高，附着力强，具有优异的贮存稳定性，50℃可贮存30天以上。杂化木器涂料应用于橡胶木和黑胡桃等木材上的涂装，具有优异防涨筋性能，可用作木器的封闭底漆，性价比高，施工宽容度大。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机/无机杂化涂料，具体涉及一种防涨筋聚丙烯酸酯/S^2杂化水性木器涂料。
技术介绍
水性涂料以水代替有机溶剂，在生产、运贮和使用过程中能减少有机溶剂向环境中排放，避免污染环境和对施工人员身体造成危害，还能节约资源。因此，随世界各国环保法规的日益严格，水性涂料成为涂料工业发展的主要方向。使用水性木器涂料能满足节能减排，循环和可持续发展需求，也是降低室内污染的主要方法，开发高性能水性木器涂料成为涂料工业优先发展的重点。聚丙烯酸酯乳液因其成本低、性能好、运输安全和使用方便，在涂料、胶粘剂、皮革、纸张以及纺织等领域应用广泛。但是，其乳胶膜仍存在硬度低，耐水性差和“热粘冷脆” 等缺陷，限制了聚丙烯酸酯乳液的进一步发展和推广。目前，针对丙烯酯聚合物的性能缺陷进行改性的主要手段有(1)使用多组分的杂化改性如环氧树脂、聚氨酯和聚酯树脂改性丙烯酸乳液，因杂化工艺复杂，涂膜的成膜性和耐水性仍欠佳；(2)使用内交联改性如引入多双键单体包括二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)或季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)等，存在聚合工艺不稳定，易凝胶等不足；(3)广泛引入的外交联或自交联体系，包括基于Michael反应、氮丙啶或碳化亚胺/羧酸、乙酰乙酰基/多元胺、环状碳酸酯/胺基及活泼羰基/酰胼 (酮胼)等，但存在交联剂有毒、贮存不稳定或双组份使施工不便等缺陷。无机材料杂化改性也是一种提高性能的有效途径。硅是一种广泛存在于大自然中的廉价无机材料，在纳米复合材料领域有着广泛的应用，关于有机硅材料在聚丙烯酸酯乳液方面的应用研究较多，如通过含双键的乙氧基硅或者甲氧基硅先与丙烯酸酯单体共聚，再进行脱水缩聚形成Si-O-Si网络。然而含双键的有机硅单体在乳液聚合时极易水解失效。近期，随着纳米技术的不断进步，有机-无机复合乳液表现出了更优异的性能，逐渐成为研究的热点。如Chattopadhyay等采用缩水甘油酯与六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体反应后接枝上环氧基团，再与3-胺基丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)中的氨基进行加成，最后APTMS中的三甲氧基硅与正硅酸乙酯(TEOS)缩聚脱水，形成有机-无机杂化材料，物理和化学性能优异，被用作高档木器涂料；Toshiyuki等在无皂乳液聚合的条件下，采用3-硫醇基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)与TEOS反应制备了聚丙烯酸酯杂合乳液；以上改性普遍存在无机硅的含量低，采用TEOS做无机硅的来源，聚合稳定性欠佳和不易工业放大等缺陷。由于木材表面的毛细管多孔结构，木材中不溶于水的化学物质如木焦油等在涂料施工、成膜及使用过程中通过毛细管渗透到木纹表面污染白面漆，一方面导致涂膜对木材的附着力不好，易被整片剥离；另一方面，水性木器涂料施工后，水渗透到毛细管中，一段时间后往往引起毛细管膨胀，导致涂膜表面凹凸不平，称为“涨筋”现象，降低涂膜的装饰效果，严重阻碍水性木器涂料的全面推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种工艺简单、成本较低的防涨筋聚丙烯酸酯/S^2杂化水性木器涂料，该涂料具有优异的防涨筋性能，贮存稳定性好，50°C可以贮存30天以上。本专利技术目的通过如下技术方案实现一种防涨筋聚丙烯酸酯/SiO2杂化水性木器涂料，以质量百分比计，原料配方为硅溶胶10-40%，硅烷偶联剂0. 5-5%，有机溶剂3-10%，聚丙烯酸酯乳液对_80%，消泡剂0. 1-2%,流平剂0. 1-2%，增稠剂0. 1_2%，成膜助剂2-10%, pH调节剂3-8% ；制备时，将固含量为20-30%的硅溶胶在500-800r/min搅拌转速条件下，滴加硅烷偶联剂，在500-1000r/min的搅拌转速下反应3-15min ；再加入有机溶剂，搅拌l_3h，取100-300 目滤网将沉淀滤去，得到透明改性硅溶胶；向所述透明改性硅溶胶中加入聚丙烯酸酯乳液， 在700-1000r/min的搅拌下反应1- ；继续添加成膜助剂、消泡剂、流平剂和增稠剂，调试至黏度为lOO-lOOOcps ；然后加入pH调节剂，调节乳液pH值至9-11，500-700r/min转速下搅拌10-30min，即可制得杂化水性木器涂料；所述的硅烷偶联剂为Y-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙基酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种；所述有机溶剂为二丙二醇甲醚(DPM)、二丙二醇丁醚(DPnB)、乙醇、异丙醇、正丁醇和异丁醇中的一种或多种；所述聚丙烯酸酯乳液为 R0SHIELD 3188ER、PRIMAL AS-8388、AC-2523、AC-2524、 HG4809、A365和A870型聚丙烯酸酯乳液中的一种或多种。其中R0SHIELD 3188ER、PRIMAL AS-8388聚丙烯酸酯乳液为陶氏公司生产；AC-2523、AC-2524为欧宝迪公司生产；HG4809 为嘉宝莉公司；A365、A870为拜耳公司生产。为进一步实现本专利技术目的，所述硅溶胶粒径优选在7-35nm之间。本专利技术的消泡剂、成膜助剂、成膜助剂和增稠剂为本技术通用的物质，具体可优选下面物质所述消泡剂优选为TEG0-805、TEG0-810、TEG0-815和TEG0-825中的一种或多种。上述产品为Degussa公司生产。所述成膜助剂优选为二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、三丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、乙二醇丁醚和乙二醇己醚中的一种或多种。所述流平剂优选为Degussa公司的TEG0-410、TEG0-450、TEG0_245和EFKA公司的 EFKA 3580型流平剂中的一种或多种。所述增稠剂为冊-81、1^-202(^1^和ASE-60型增稠剂中的一种或多种。上述产品为罗门哈斯生产。所述pH调节剂为氢氧化钠、N，N-二甲基乙醇胺(DMEA)、2_氨基-2-甲基丙醇(AMP-95)、氨水、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和三乙胺中的一种或多种。本专利技术采用硅烷偶联剂和有机溶剂对硅溶胶进行改性，通过化学键、氢键或物理吸附等方法使硅溶胶颗粒表面富含硅烷偶联剂，当聚丙烯酸酯乳液与硅溶胶混合时，一方面有机溶剂和硅烷偶联剂能辅助硅溶胶在聚丙烯酸酯乳液中的分散稳定性；采用中和剂调节体系的PH值在8-11间，能保证杂合涂料的贮存稳定性。当杂合涂料在木材表面施工后，改性的纳米级硅溶胶会填充到木材的毛细管中，随湿涂膜中水分和中和剂(易挥发的碱性物质)的挥发，涂膜体系PH值降低，硅烷偶联剂水解后与硅溶胶表面羟基发生缩聚反应形成致密的有机/无机杂合材料，有效封闭木材的毛细管，克服水性涂料使木材“涨筋”缺陷；在水分和中和剂的挥发的同时，有机溶剂不断的浓缩，适当浓度的有机溶剂会驱使硅溶胶在成膜过程中发生凝胶-溶胶(Sol-Gel)反应并在涂膜表面发生自组装生成致密的玻璃状涂膜，提高涂膜硬度和耐热性；另外，杂合体系含有的硅烷偶联剂中的硅氧烷基团，随成膜体系的PH值降低发生水解反应生成硅醇，硅醇既可与基材(木材)表面的极性基团如羟基耦合或形成氢键提高涂膜的附着力，又可发生硅醇间缩聚反应，形成多点交联的Si-O-Si 网络结构，提高涂膜的交联密度。本专利技术制得的杂合涂料的涂膜硬度高，附着力好，50°C可贮存30天以上。杂化涂料应用于橡胶木和黑胡桃等上的涂装，具本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种防涨筋聚丙烯酸酯／ＳｉＯ２杂化水性木器涂料，其特征在于：以质量百分比计，其原料配方为：硅溶胶１０－４０％，硅烷偶联剂０．５－５％，有机溶剂３－１０％，聚丙烯酸酯乳液２４－８０％，消泡剂０．１－２％，流平剂０．１－２％，增稠剂０．１－２％，成膜助剂２－１０％，ｐＨ调节剂３－８％；制备时，将固含量为２０－３０％的硅溶胶在５００－８００ｒ／ｍｉｎ搅拌转速条件下，滴加硅烷偶联剂，在５００－１０００ｒ／ｍｉｎ的搅拌转速下反应３－１５ｍｉｎ；再加入有机溶剂，搅拌１－３ｈ，取１００－３００目滤网将沉淀滤去，得到透明改性硅溶胶；向所述透明改性硅溶胶中加入聚丙烯酸酯乳液，在７００－１０００ｒ／ｍｉｎ的搅拌下反应１－３ｈ；继续添加成膜助剂、消泡剂、流平剂和增稠剂，调试至黏度为１００－１０００ｃｐｓ；然后加入ｐＨ调节剂，调节乳液ｐＨ值至９－１１，５００－７００ｒ／ｍｉｎ转速下搅拌１０－３０ｍｉｎ，即可制得杂化水性木器涂料；所述的硅烷偶联剂为γ－氨丙基三乙氧基硅烷、３－（甲基丙基酰氧基）丙基三甲氧基硅烷、３－缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种；所述有机溶剂为二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、乙醇、异丙醇、正丁醇和异丁醇中的一种或多种；所述聚丙烯酸酯乳液为ＲＯＳＨＩＥＬＤ ３１８８ＥＲ、ＰＲＩＭＡＬ ＡＳ－８３８８、ＡＣ－２５２３、ＡＣ－２５２４、ＨＧ４８０９、Ａ３６５和Ａ８７０型聚丙烯酸酯乳液中的一种或多种。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：瞿金清，滕海平，孔霞，朱延安，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81
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