一种水性有机硅改性UV木器漆的制备方法

一种水性有机硅改性UV木器漆的制备方法

　　本发明是中国专利“一种水性有机硅改性UV木器漆及其制备方法”的分案申请，申请日为2018年05月12日，申请号为201810451943.4。

　　技术领域

　　本发明涉及水性木器漆，尤其涉及一种水性有机硅改性UV木器漆的制备方法，属于水性涂料技术领域。

　　技术背景

　　传统溶剂型UV固化所使用活性稀释剂大多为丙烯酸类功能单体，固化后体积收缩大，影响凃层附着力，并且活性稀释剂具有一定的挥发性，对人体有一定的危害。水性UV固化涂料由于不含稀释剂单体，而是以水为稀释剂，可解决挥发性组份毒性和刺激性，是涂料的一个发展方向。但是与传统UV固化涂料相比，目前国内水性UV固化涂料合成乳液多以甲苯二异氰酸酯为原料来制作，双键含量和相对分子质量太低，力学性能较差。随着市场对水性涂料综合性能的要求不断提高，其耐磨性、耐化性、硬度等综合性能需要进一步提高，由此对水性UV涂料性能增迫在眉睫。

　　专利CN201510937909.4涉及一种水性UV涂料及其制备方法，所述水性UV涂料由如下质量百分比的原料组成的：聚氨酯丙烯酸酯25％～35％、环氧丙烯酸酯20％～30％、水性超支化聚氨酯5％～10％、氟碳树脂5％～10％、光引发剂5％～15％、分散剂2％～5％、助剂2％～10％。所述聚氨酯丙烯酸酯为含氟聚氨酯丙烯酸酯，所述环氧丙烯酸酯为双酚A环氧丙烯酸酯与脂肪族环氧四丙烯酸酯的混合物；所述水性UV涂料的制备方法，工艺简单，制备的涂料具有良好的附着性能和疏水、耐水性，与传统的UV涂料相比其固化速度更快，避免了固化过程中气泡的产生；同时，该涂料的抗腐蚀、耐老化和耐酸碱性能也都有显著的提升。但是由于其双键含量较低，仍然存在硬度、丰满度差的缺点。

　　发明内容

　　为克服现有技术的缺点和不足，本发明旨在提供一种水性有机硅改性UV木器漆及其制备方法。

　　一种水性有机硅改性UV木器漆，其特征在于，由A、B两组分构成，以质量份数计，组合物组成如下：A组分：12～25份活性氧化铝溶胶，40～50份有机硅UV树脂乳液、10～15份乙烯基硅油乳液、1～2份水性光引发剂、0.5～1份分散剂、1～2份流平剂、0.1～0.2份消泡剂、10-20份去离子水、0～25份填料；B组分：3-5份含有乙烯基的硅烷偶联剂。

　　更进一步的，所述的乙烯基硅油乳液的质量分数为40％；所述的活性氧化铝溶胶的质量分数为20～30％，其有效成分为带正电荷的羽毛状氧化铝胶粒，粒径为10～30nm。

　　更进一步的，所述的水性光引发剂为2,2-偶氮基-双(2一脒基丙烷)、硫代硫酸苯甲酰甲酯钠盐、季铵盐型水性安息香酸、水性磺酸盐型二甲基苯酮衍生物中的至少一种。

　　更进一步的，所述的分散剂选用聚羧酸型阴离子分散剂、非离子型高分子水性分散剂中的至少一种；所述的消泡剂为有机硅消泡剂、脂肪酸甘油酯、磷酸酯类、聚醚类离子表面活性剂中的至少一种；所述的流平剂为有机硅流平剂。

　　更进一步的，所述的填料为超细滑石粉、重钙粉、轻钙粉、云母粉、高岭土、沉淀硫酸钡、硅钙粉、硬脂酸中的至少一种。

　　更进一步的，所述的含有乙烯基的硅烷偶联剂为乙烯基三异丙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

　　更进一步的，活性氧化铝溶胶和乙烯基硅油乳液可以市售购得。

　　更进一步的，以质量份数计，所述的有机硅UV树脂乳液的制备方法为：将20～30份多羟基硅油、3～5份低含氢硅油、25～30份顺丁烯二酸酐、3～5份邻苯二甲基苯酐、5～10份多元醇、10～15份乙二醇二甲醚、5～10份乙二醇二丁醚、0.1～0.5份亚磷酸加入到反应釜中，先升温至120℃，然后以5℃/h升温至220℃，220～230℃保温4～6h至酸值为50～60mgKOH/g，然后降温至90℃加入6～9份中和剂中和30min～1h，然后加入40～60份水高速搅拌乳化，得有机硅UV树脂乳液。

　　所述的多羟基硅油的黏度为20～50mm2/s、羟基的质量百分数为11～14％。

　　所述的低含氢硅油的黏度为20～50mm2/s、活泼氢的质量百分数为0.2～0.4％。

　　所述的多元醇为新戊二醇、丙二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇中的至少一种。

　　所述的中和剂为三乙胺、三丁胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺中的至少一种。

　　更进一步的，所述的一种水性有机硅改性UV木器漆的制备方法为：首先将去离子水、填料加入至分散缸中1200-1800r/min高速分散均匀，然后加入活性氧化铝溶胶、有机硅UV树脂乳液、乙烯基硅油乳液、水性光引发剂、分散剂、流平剂在600-800r/min分散均匀，最后加入消泡剂200-400r/min分散均匀，即得A组分；然后，将A、B组分混合均匀，即得水性有机硅改性UV木器漆。

　　相对于现有技术，本发明具有以下优点：(1)加入了可交联固化的有效成分为带正电荷的羽毛状的活性氧化铝硅溶胶，提高所述木器漆的硬度和阻燃性能；(2)合成了有机硅UV树脂乳液，该乳液为不饱和型有机硅聚酯树脂乳液，采用羟基硅油和含氢硅油改性，首次采用乙烯基硅油乳液作为活性稀释剂，增加了UV固化过后的交联密度，两者协同作用大大提高了所述的木器漆疏水性、手感、耐酸碱性；(3)含有乙烯基的硅烷偶联剂作为B组分在提高木器漆附着力的同时，参与光固化过程，提高了其硬度。

　　具体实施方式

　　下面结合实施例对本发明的一种水性有机硅改性UV木器漆做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。

　　实施例1

　　一种有机硅UV树脂乳液D，以质量份数计，其制备方法为：将20份多羟基硅油(黏度为50mm2/s、羟基的质量百分数为14％)、5份低含氢硅油(黏度为40mm2/s、活泼氢的质量百分数为0.28％)、25份顺丁烯二酸酐、5份邻苯二甲基苯酐、5份新戊二醇、15份乙二醇二甲醚、5份乙二醇二丁醚、0.5份亚磷酸加入到反应釜中，先升温至120℃，然后以5℃/h升温至220℃，220℃保温4h至酸值为60mgKOH/g，然后降温至90℃加入9份二甲基乙醇胺中和30min，然后加入60份水高速搅拌乳化，得有机硅UV树脂乳液D。

　　实施例2

　　一种有机硅UV树脂乳液E，以质量份数计，其制备方法为：将30份多羟基硅油(黏度为20mm2/s、羟基的质量百分数为12％)、3份低含氢硅油(黏度为20mm2/s、活泼氢的质量百分数为0.4％)、30份顺丁烯二酸酐、3份邻苯二甲基苯酐、10份三羟甲基丙烷、10份乙二醇二甲醚、10份乙二醇二丁醚、0.1份亚磷酸加入到反应釜中，先升温至120℃，然后以5℃/h升温至220℃，230℃保温6h至酸值为50mgKOH/g，然后降温至90℃加入6份三丁胺中和1h，然后加入40份水高速搅拌乳化，得有机硅UV树脂乳液E。

　　实施例3

　　一种有机硅UV树脂乳液C，以质量份数计，其制备方法为：将22份多羟基硅油(黏度为30mm2/s、羟基的质量百分数为12.3％)、4份低含氢硅油(黏度为50mm2/s、活泼氢的质量百分数为0.2％)、26份顺丁烯二酸酐、4份邻苯二甲基苯酐、8份丙二醇、12份乙二醇二甲醚、6份乙二醇二丁醚、0.3份亚磷酸加入到反应釜中，先升温至120℃，然后以5℃/h升温至220℃，225℃保温5h至酸值为58mgKOH/g，然后降温至90℃加入8份三乙胺中和40min，然后加入50份水高速搅拌乳化，得有机硅UV树脂乳液C。

　　实施例4

　　一种水性有机硅改性UV木器漆，其特征在于，由A、B两组分构成，以质量份数计，组合物组成如下：A组分：18份活性氧化铝溶胶(质量分数为20％、粒径10～30nm)，44份有机硅UV树脂乳液D、12份40％乙烯基硅油乳液、1.5份2,2-偶氮基-双(2一脒基丙烷)、0.6份聚羧酸型阴离子分散剂、1.3份有机硅流平剂、0.1份磷酸酯类消泡剂、14份去离子水、10份轻钙粉；B组分：4份含有乙烯基的硅烷偶联剂。

　　首先将去离子水、轻钙粉加入至分散缸中1200-1800r/min高速分散均匀，然后加入活性氧化铝溶胶、有机硅UV树脂乳液D、乙烯基硅油乳液、2,2-偶氮基-双(2一脒基丙烷)、聚羧酸型阴离子分散剂、有机硅流平剂在600-800r/min分散均匀，最后加入磷酸酯类消泡剂200-400r/min分散均匀，即得A组分；然后，将A、B组分混合均匀，即得水性有机硅改性UV木器漆。

　　实施例5

　　一种水性有机硅改性UV木器漆，其特征在于，由A、B两组分构成，以质量份数计，组合物组成如下：A组分：12份活性氧化铝溶胶(质量分数为20％、粒径10～30nm)，50份有机硅UV树脂乳液E、15份40％乙烯基硅油乳液、2份硫代硫酸苯甲酰甲酯钠盐、0.5份非离子型高分子水性分散剂、1份有机硅流平剂、0.1份脂肪酸甘油酯、10份去离子水；B组分：5份含有乙烯基的硅烷偶联剂。

　　首先将去离子水加入至分散缸中1200-1800r/min高速分散均匀，然后加入活性氧化铝溶胶、有机硅UV树脂乳液E、乙烯基硅油乳液、硫代硫酸苯甲酰甲酯钠盐、非离子型高分子水性分散剂、有机硅流平剂在600-800r/min分散均匀，最后加入脂肪酸甘油酯200-400r/min分散均匀，即得A组分；然后，将A、B组分混合均匀，即得水性有机硅改性UV木器漆。

　　实施例6

　　一种水性有机硅改性UV木器漆，其特征在于，由A、B两组分构成，以质量份数计，组合物组成如下：A组分：25份活性氧化铝溶胶(质量分数为20％、粒径10～30nm)，40份有机硅UV树脂乳液C、10份40％乙烯基硅油乳液、1份水性磺酸盐型二甲基苯酮衍生物、1份聚羧酸型阴离子分散剂、2份有机硅流平剂、0.2份有机硅消泡剂、20份去离子水、25份滑石粉；B组分：3份含有乙烯基的硅烷偶联剂。

　　首先将去离子水、滑石粉加入至分散缸中1200-1800r/min高速分散均匀，然后加入活性氧化铝溶胶、有机硅UV树脂乳液C、乙烯基硅油乳液、水性磺酸盐型二甲基苯酮衍生物、聚羧酸型阴离子分散剂、有机硅流平剂在600-800r/min分散均匀，最后加入有机硅消泡剂200-400r/min分散均匀，即得A组分；然后，将A、B组分混合均匀，即得水性有机硅改性UV木器漆。

　　性能测试：在相同条件下，将上述实施例4-6中制备的水性有机硅改性UV木器漆(A、B组分混合后)与市售水性UV木器漆(对比例1)、市售水性聚氨酯木器漆(对比例2)，在相同条件下喷涂于相同规格的楠木表面(漆膜厚度约150微米)，表干后，实施例4-6、对比例1在波长为365nm的紫外光下18cm处照射60s固化，对比例2在50℃真空干燥12h固化，按照相关标准对测试木器漆膜性能结果如下表1。

　　表1实施例4-6水性有机硅改性UV木器漆性能

　　

　　由表1可以看出，所述的水性有机硅改性UV木器漆相对于市售水性UV木器漆、市售水性聚氨酯木器漆，具有更好的耐酸腐蚀性、耐盐雾性、耐水性；在其它性能性同时，本发明的综合性能更好。