天然乳液、含有該天然乳液的水性木器涂料及該天然乳液和該涂料的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種天然乳液，所述天然乳液中各組分及其重量百分比為：乳化劑1～2％，植物油40～70％，天然樹脂5～30％，活性單體聚合物5％～30％，水8～15％。本發明還涉及一種由該天然乳液制備的水性木器涂料，其特征在于，所述涂料的各組分及其重量百分比為：水1～3％，天然乳液81～88％，助溶劑3～10％，顏/填料0～10％，優選的，其還包括：消泡劑0.7～1.2％，潤濕劑0.3～0.6％，增滑劑0.2～0.5％，流平劑0.5～1％，增硬劑2～4％。與現有技術的水性涂料相比，本發明的天然水性木器涂料的乳液選用可再生的天然乳液，節約了石油資源，同時，該涂料中天然乳液中的植物油和天然樹脂在脂肪酶的作用下可生物降解，廢棄的涂料可采用脂肪酶進行生物降解，對環境無污染，綠色環保。
【專利說明】天然乳液、含有該天然乳液的水性木器涂料及該天然乳液和該涂料的制備方法
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及一種天然乳液、含有該天然乳液的水性木器涂料及該天然乳液和該水性木器涂料的制備方法。
【【背景技術】】
[0002]隨著環保法規的進一步完善，以減輕地球負荷為目的，低VOC或零VOC排放的新型涂料成為研發的熱點，水性木器涂料的研發更為引人注目。
[0003]現有的水性木器涂料的乳液采用的是合成乳液，該合成乳液從石油中提取，由該合成乳液制得的水性木器涂料附著力好、漆膜豐滿、具有一定硬度、但由于合成乳液為從石油中提取的乳液，對地球上有限的石油資源來說是一種消耗，從節約石油資源的角度，我們急需一種乳液，其來源于可再生的資源，且采用這種乳液制備的水性木器涂料具有與采用合成乳液制得的水性木器涂料同樣良好的性能。 【
【發明內容】
】
[0004]為解決現有技術水性木器涂料采用合成乳液對石油資源造成的消耗，本發明提供一種天然乳液、含有該天然乳液的水性木器涂料及兩者的制備方法，該天然乳液來源于可再生的植物資源，采用該天然乳液代替合成乳液制備水性木器涂料，可減少對石油資源的消耗，同時可以得到與采用合成乳液制得的水性木器涂料同樣良好的性能。
[0005]一種天然乳液，其特征在于，所述天然乳液中各組分及其重量百分比為:乳化劑I~2%;植物油40~70%;天然樹脂5~30%;活性單體聚合物5%~30%;水8~15%。
[0006]優選的，所述植物油為大豆油、玉米油、蓖麻油、棕櫚油、椰子油、花生油、亞麻子油、向日葵油、巴西棕櫚油、棕櫚仁油、橄欖油、油桐油、葡萄籽油、杏仁油、甜杏仁油、棉油、胡桃油、麥芽油、稻谷油、堅果油、芝麻油、榛子油、可可油、腰果油的一種或其組合。
[0007]優選的，所述天然樹脂為松香、天然浙青、蟲膠、天然大漆的一種或其組合。
[0008]優選的，所述活性單體聚合物包括活性單體與活性單體聚合產物、活性單體低聚物與活性單體低聚物聚合產物以及活性單體與活性單體低聚物的共聚產物中的一種或多種。
[0009]優選的，所述活性單體包括丙烯酸類單體、有機硅類單體、氟碳類單體以及可自乳化性單體的一種或多種；所述活性單體低聚物為聚氨酯類低聚物。
[0010]一種制備上述天然乳液的方法，其特征在于包括以下步驟:(I)在設定比例在植物油和天然樹脂中緩慢加入設定比例的活性單體或/和活性單體的低聚物，再升溫15°c~25°C反應0.5~1.5小時后值制得粘度為2~5Pa.s的產物，在真空條件下脫出未反應的活性單體聚合物，即得到聚合物體系；(2)邊以800~1200轉/分鐘的速度攪拌聚合物體系，邊緩慢加入設定比例的乳化劑；待各組分充分混合后再向其中邊以800~1200轉/分鐘的速度邊攪拌邊緩慢加入設定比例的去離子水；(3)待去離子水添加完畢后以1800~2200轉/分鐘攪拌混合調整乳液粘度為0.5~1.0Pa.S。
[0011]一種水性木器涂料，其特征在于，所述涂料的各組分及其重量百分比為:水I~3% ;天然乳液81~88% ;助溶劑3~10% ;顏/填料O~10%。
[0012]優選的，其還包括:消泡劑0.7~1.2%;潤濕劑0.3~0.6%;增滑劑0.2~0.5%;流平劑0.5~1% ;增硬劑2~4%。
[0013]優選的，所述消泡劑為低級醇、有機極性化合物、礦物油或有機硅樹脂的一種或其組合；所述潤濕劑為二辛基磺基琥珀酸鹽、二己基磺基琥珀酸鹽、二丁基磺基琥珀酸鹽、烷基萘磺酸鈉、蓖麻油硫酸化物、十二烷基磺酸鈉、硫酸月桂脂、油酸丁基酯硫酸化物、烷基苯酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯乙二醇烷基酯、聚氧乙烯乙二醇烷基芳基醚或乙炔乙二醇的一種或其組合；所述增滑劑為脂肪烴類、脂肪酸酰胺類、硅烷類的一種或其組合；所述流平劑為醋丁纖維素、聚丙烯酸酯、有機硅樹脂或氟系的一種或其組合；所述增硬劑為PP增硬劑、納米二氧化硅的一種或其組合；所述助溶劑為丙二醇或乙二醇的一種或其組
[0014]一種制備上述涂料的方法，其特征在于，所述的方法含有以下步驟:(I)將水和助溶劑按設定比例加入到分散機中，在500~700rpm/min的條件下分散5~IOmin,接著按設定比例向分散機中加入消泡劑、潤濕劑和增硬劑，在80~120rpm/min的條件下分散5~IOmin,后繼續加入增滑劑、流平劑和顏/填料，調速至500~700rpm/min繼續分散25~35min，制得預混料；(2)在攪拌設備中加入設定比例的天然乳液，后加入預混料，在500~700rpm/min的條件下攪拌5~IOmin,制得天然乳液水性木器涂料。
[0015]與現有技術相比，本發明采用主要成分為植物油和天然樹脂的天然乳液代替傳統的合成乳液制備天然水性木器涂料，人們不用擔心原料的來源問題且可節約石油資源；另外，天然乳液中的植物油和天然樹脂在脂肪酶的作用下可生物降解，采用脂肪酶處理廢棄的天然水性木器涂料，不會對環境造成污染，綠色環保。
【【具體實施方式】】
[0016]本發明的天然乳液中各組分及其重量百分比為:乳化劑I~2% ;植物油40~70% ;天然樹脂5~30% ;活性單體聚合物5%~30% ;水8~15%。
[0017]其中，所述植物油為大豆油、玉米油、蓖麻油、棕櫚油、椰子油、花生油、亞麻子油、向日葵油、巴西棕櫚油、棕櫚仁油、橄欖油、油桐油、葡萄籽油、杏仁油、甜杏仁油、棉油、胡桃油、麥芽油、稻谷油、堅果油、芝麻油、榛子油、可可油、腰果油的一種或其組合。所述天然樹脂為松香、天然浙青、蟲膠、天然大漆的一種或其組合。所述活性單體聚合物包括活性單體與活性單體聚合產物、活性單體低聚物與活性單體低聚物聚合產物以及活性單體與活性單體低聚物的共聚產物中的一種或多種。所述活性單體包括丙烯酸類單體、有機硅類單體、氟碳類單體以及可自乳化性單體的一種或多種；所述活性單體低聚物為聚氨酯類低聚物。
[0018]本發明乳液中的植物油通過活性單體聚合物進行雙鍵改性，使得制得的水性涂料的涂膜外觀、干燥性能、耐候性、黏附性都得到改善，能夠完全替代原有的合成乳液。另外本發明的乳液中還包含有天然樹脂成分，其與植物油作用，可以促進交聯反應，使得制得的涂料柔韌性和穩定性更好。
[0019]本發明的一種水性木器涂料其中各組分及其重量百分比為:水I~3%;天然乳液81~88% ;助溶劑3~10% ;顏/填料O~10%。
[0020]本發明的水性木器涂料還包括:消泡劑0.7~1.2% ;潤濕劑0.3~0.6% ;增滑劑 0.2~0.5% ;流平劑0.5~1% ;增硬劑2~4%。
[0021]本發明的消泡劑為低級醇、有機極性化合物、礦物油或有機硅樹脂的一種或其組合，其作用在于減少涂料中的氣泡，保證涂層的豐滿和均勻。
[0022]本發明的潤濕劑為二辛基磺基琥珀酸鹽、二己基磺基琥珀酸鹽、二丁基磺基琥珀酸鹽、烷基萘磺酸鈉、蓖麻油硫酸化物、十二烷基磺酸鈉、硫酸月桂脂、油酸丁基酯硫酸化物、烷基苯酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯乙二醇烷基酯、聚氧乙烯乙二醇烷基芳基醚或乙炔乙二醇的一種或其組合，其作用在于使得漆膜更加平整。
[0023]本發明的增滑劑為脂肪烴類、脂肪酸酰胺類、硅烷類的一種或其組合，其主要作用在于使漆膜表面光滑，手感較佳。
[0024]本發明的流平劑為醋丁纖維素、聚丙烯酸酯、有機硅樹脂或氟系的一種或其組合，其可使涂刷過程中漆膜保持平整。
[0025]本發明的增硬劑為PP增硬劑、納米二氧化硅的一種或其組合，其作用為增強漆膜硬度。
[0026]本發明的助溶劑為丙二醇或乙二醇的一種或其組合，其冰點較低，能降低涂料的冰點，提高涂料的低溫穩定性和防凍能力，能降低水的表面張力，會降低締合型增稠劑的增稠效果。
`[0027]下面結合具體實施例，對本發明做進一步的說明。
[0028]在以下實施例中，天然乳液水性木器涂料的貯存穩定性測試，是將涂料在50°C的烘箱中熱處理兩個星期，若處理后的涂料不分層，不發黃，則表明其貯存穩定性合格；天然乳液水性木器涂料的鉛筆硬度按照《色漆和清漆鉛筆法測定漆膜硬度》GB/T 6739-2006標準執行，若測量值大于等于H，則表面其為合格品；天然乳液水性木器涂料的附著力按照《色漆和清漆漆膜的劃格實驗》GB/T 9286-1998標準執行，若測量結果小于等于2級，則表明其為合格品；天然乳液水性木器涂料的耐污染性能，選用符合GB18187-2000的釀造食醋、綠茶水進行測試，將試樣涂刷兩道漆膜于150X70cm的淺色貼面膠合板上，將樣板放置7天，在樣板上鋪一張濾紙，將綠茶水跟釀造食醋分別均勻噴灑在樣板上，試驗Ih后取掉濾紙，用水沖洗后吸干，放置Ih后觀察，若漆膜表面無異常，說明涂料的耐污染性能良好，若漆膜表面有顏色變化，說明涂料的耐污染性能欠佳；天然乳液水性木器涂料的表干時間測試，為將該涂料涂刷至膠合板上，計量其表面達到干燥程度所需要的時間。
[0029]實施例1
[0030]天然乳液的制備
[0031]天然乳液中各組分及其重量百分比為:乳化劑1% ;大豆油60% ;松香15% ;丙烯酸 15% ;水9%。
[0032]天然乳液的制備方法如下:
[0033](I)在設定比例在植物油和天然樹脂中緩慢加入設定比例的活性單體或/和活性單體的低聚物，再升溫15°C反應I小時后值制得粘度為3Pa.s的產物，在真空條件下脫出未反應的活性單體聚合物，即得到聚合物體系；
[0034](2)邊以800轉/分鐘的速度攪拌聚合物體系，邊緩慢加入設定比例的乳化劑；待各組分充分混合后再向其中邊以800轉/分鐘的速度邊攪拌邊緩慢加入設定比例的去離子水；
[0035](3)待去離子水添加完畢后以1800轉/分鐘攪拌混合調整乳液粘度為1.0Pa *s。
[0036]天然乳液水性木器涂料的制備
[0037]天然乳液水性木器涂料中各組分及其重量百分比為:
[0038]水3%，
[0039]天然乳液81%，
[0040]消泡劑SN-defoamer 399I %,
[0041]潤濕劑Hydropalat 1400.6%,
[0042]增滑劑Pernol S50.4%,
[0043]流平劑Levelling 6200.8%,
[0044]增硬劑納米二氧化硅3%，
[0045]助溶劑乙二醇4%，
[0046]顏/ 填料6.2%，
[0047]天然乳液水性木器涂料的制備方法如下:
[0048](I)將水和助溶劑按設定比例加入到分散機中，在500rpm/min的條件下分散6min,接著按設定比例向分散機中加入消泡劑、潤濕劑和增硬劑，在80rpm/min的條件下分散6min,后繼續加入增滑劑、流平劑和顏/填料,調速至500rpm/min繼續分散25min,制得預混料；
[0049](2)在攪拌設備中加入設定比例的天然乳液，后加入預混料，在500rpm/min的條件下攪拌6min,制得天然乳液水性木器涂料。
[0050]測試本實施例的天然乳液水性木器涂料的貯存穩定性、鉛筆硬度、附著力、耐污染性能和表干時間，在表1中列出了測試結果。
[0051]實施例2:
[0052]天然乳液的制備
[0053]天然乳液中各組分及其重量百分比為:乳化劑2% ;蓖麻油40% ;蟲膠30% ;聚氨酯 20% ;水8%。
[0054]本實施例中天然乳液制備方法如下:
[0055](I)在設定比例在植物油和天然樹脂中緩慢加入設定比例的活性單體或/和活性單體的低聚物，再升溫20°C反應1.5小時后值制得粘度為4Pa.s的產物，在真空條件下脫出未反應的活性單體聚合物，即得到聚合物體系；
[0056](2)邊以1000轉/分鐘的速度攪拌聚合物體系，邊緩慢加入設定比例的乳化劑；待各組分充分混合后再向其中邊以1000轉/分鐘的速度邊攪拌邊緩慢加入設定比例的去離子水；
[0057](3)待去離子水添加完畢后以2000轉/分鐘攪拌混合調整乳液粘度為0.7Pa.S。
[0058]本實施例中天然乳液水性木器涂料的各組分及其重量百分比為:
[0059]水1.5%，
[0060]天然乳液85%，
[0061]消泡劑 SN-defoamer 3990.7%,[0062]潤濕劑Hydropalat 1400.4%,
[0063]增滑劑Pernol S50.2%,
[0064]流平劑Levelling 6200.5%,
[0065]增硬劑納米二氧化硅4%，
[0066]助溶劑乙二醇丁醚3%，
[0067]顏/ 填料 4.7%，
[0068]本實施例中天然乳液水性木器涂料的制備方法如下:
[0069](I)將水和助溶劑按設定比例加入到分散機中,在600pm/min的條件下分散8min,接著按設定比例向分散機中加入消泡劑、潤濕劑和增硬劑，在100rpm/min的條件下分散8min,后繼續加入增滑劑、流平劑和顏/填料,調速至600rpm/min繼續分散30min,制得預混料；
[0070](2)在攪拌設備中加入設定比例的天然乳液，后加入預混料，在600rpm/min的條件下攪拌8min,制得天然乳液水性木器涂料。
[0071]測試本實施例的天然乳液水性木器涂料的貯存穩定性、鉛筆硬度、附著力、耐污染性能和表干時間，在表1中列出了測試結果。
[0072]實施例3:
[0073]天然乳液的制備
[0074]天然乳液中各組分及其重量百分比為:乳化劑1%;玉米油70%;天然大漆9%;聚氣酷5% ;水15。
[0075]本實施例中天然乳液制備方法如下:
[0076](I)在設定比例在植物油和天然樹脂中緩慢加入設定比例的活性單體或/和活性單體的低聚物，再升溫25V反應0.5小時后值制得粘度為2Pa.s的產物，在真空條件下脫出未反應的活性單體聚合物，即得到聚合物體系；
[0077](2)邊以1200轉/分鐘的速度攪拌聚合物體系，邊緩慢加入設定比例的乳化劑；待各組分充分混合后再向其中邊以1200轉/分鐘的速度邊攪拌邊緩慢加入設定比例的去離子水；
[0078](3)待去離子水添加完畢后以2200轉/分鐘攪拌混合調整乳液粘度為0.5Pa.S。
[0079]本實施例中天然乳液水性木器涂料的各組分及其重量百分比為:
[0080]水I %，
[0081]天然乳液88%，
[0082]消泡劑SN-defoamer 3991.2%,
[0083]潤濕劑Hydropalat 1400.3%,
[0084]增滑劑Pernol S50.5%,
[0085]流平劑Levelling 620I %,
[0086]增硬劑納米二氧化硅2%，
[0087]助溶劑乙二醇6%，
[0088]本實施例中天然乳液水性木器涂料的制備方法如下:
[0089](I)將水和助溶劑按設定比例加入到分散機中，在700rpm/min的條件下分散IOmin,接著按設定比例向分散機中加入消泡劑、潤濕劑和增硬劑,在120rpm/min的條件下分散IOmin,后繼續加入增滑劑、流平劑和顏/填料,調速至700rpm/min繼續分散35min,制得預混料；
[0090](2)在攪拌設備中加入設定比例的天然乳液，后加入預混料，在700rpm/min的條件下攪拌IOmin,制得天然乳液水性木器涂料。
[0091]測試本實施例的天然乳液水性木器涂料的貯存穩定性、鉛筆硬度、附著力、耐污染性能和表干時間，在表1中列出了測試結果。
[0092]對比例1:
[0093]本對比例中水性木器涂料各組分及其重量百分比為:
[0094]水2%，
[0095]合成乳液83%，
[0096]消泡劑SN-defoamer 3990.8%,
[0097]潤濕劑Hydropalat 1400.4%,
[0098]增滑劑Pernol S50.3%,
[0099]流平劑Levelling 620I %,
[0100]增硬劑納米二氧化硅2%，
[0101]助溶劑乙二醇3%，
[0102]顏/ 填料7.5%。`
[0103]本實施例中水性木器涂料的制備方法按常規的方法即可。
[0104]測試本對比例的天然乳液水性木器涂料的貯存穩定性、鉛筆硬度、附著力和、耐污染性能和表干時間，在表1中列出了測試結果。
[0105]表1
[0106]
【權利要求】
1.一種天然乳液，其特征在于，所述天然乳液中各組分及其重量百分比為: 乳化劑1~2%; 植物油40~70%; 天然樹脂5~30%; 活性單體聚合物5~30%; 水8~15%。
2.如權利要求1所述的天然乳液，其特征在于，所述植物油為大豆油、玉米油、蓖麻油、棕櫚油、椰子油、花生油、亞麻籽油、向日葵油、巴西棕櫚油、棕櫚仁油、橄欖油、油桐油、葡萄籽油、杏仁油、甜杏仁油、棉油、胡桃油、麥芽油、稻谷油、堅果油、芝麻油、榛子油、可可油、腰果油的一種或其組合。
3.如權利要求1所述的天然乳液，其特征在于，所述天然樹脂為松香、天然浙青、蟲膠、天然大漆的一種或其組合。
4.如權利要求1所述的天然乳液，其特征在于，所述活性單體聚合物包括活性單體與活性單體聚合產物、活性單體低聚物與活性單體低聚物聚合產物以及活性單體與活性單體低聚物的共聚產物中的一種或多種。
5.如權利要求4所述的天然乳液，其特征在于，所述活性單體包括丙烯酸類單體、有機硅類單體、氟碳類單體以及可自乳化性單體的一種或多種；所述活性單體低聚物為聚氨酯類低聚物。
6.一種制備權利要求1-3中任一天然乳液的方法，其特征在于包括以下步驟: (1)在設定比例在植物油和天然樹脂中緩慢加入設定比例的活性單體或/和活性單體的低聚物，再升溫15°C~25°C反應0.5~1.5小時后值制得粘度為2~5Pa *s的產物，在真空條件下脫出未反應的活性單體聚合物，即得到聚合物體系； (2)邊以800~1200轉/分鐘的速度攪拌聚合物體系，邊緩慢加入設定比例的乳化劑；待各組分充分混合后再向其中邊以800~1200轉/分鐘的速度邊攪拌邊緩慢加入設定比例的去離子水； (3)待去離子水添加完畢后以1800~2200轉/分鐘攪拌混合調整乳液粘度為0.5~1.0Pa.S。
7.—種水性木器涂料，其特征在于，所述涂料的各組分及其重量百分比為: 水I~3% ; 天然乳液81~88%; 助溶劑3~10%; 顏/填料O~10%。
8.如權利要求7所述的涂料，其特征在于，其還包括: 消泡劑0.7~1.2%; 潤濕劑0.3~0.6%; 增滑劑0.2~0.5%; 流平劑0.5~1%; 增硬劑2~4%。
9.如權利要求8所述的涂料，其特征在于:所述消泡劑為低級醇、有機極性化合物、礦物油或有機硅樹脂的一種或其組合；所述潤濕劑為二辛基磺基琥珀酸鹽、二己基磺基琥珀酸鹽、二丁基磺基琥珀酸鹽、烷基萘磺酸鈉、蓖麻油硫酸化物、十二烷基磺酸鈉、硫酸月桂月旨、油酸丁基酯硫酸化物、烷基苯酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯乙二醇烷基酯、聚氧乙烯乙二醇烷基芳基醚或乙炔乙二醇的一種或其組合；所述增滑劑為脂肪烴類、脂肪酸酰胺類、硅烷類的一種或其組合；所述流平劑為醋丁纖維素、聚丙烯酸酯、有機硅樹脂或氟系的一種或其組合；所述增硬劑為PP增硬劑、納米二氧化硅的一種或其組合；所述助溶劑為丙二醇或乙二醇的一種或其組合。
10.一種制備權利要求8或9所述涂料的方法，其特征在于，所述的方法含有以下步驟: (1)將水和助溶劑按設定比例加入到分散機中，在500~700rpm/min的條件下分散5~IOmin,接著按設定比例向分散機中加入消泡劑、潤濕劑和增硬劑,在80~120rpm/min的條件下分散5~IOmin,后繼續加入增滑劑、流平劑和顏/填料,調速至500~700rpm/min繼續分散25~35min，制得預混料； (2)在攪拌設備中加入設定比例的天然乳液,后加入預混料,在500~700rpm/min的條件下攪拌5~IO min,制得天然乳液水性木器涂料。
【文檔編號】C09D193/02GK103725018SQ201210384426
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月11日 優先權日:2012年10月11日
【發明者】王守臣, 潘鑫, 劉結生, 沈毅, 翁應全, 何唯平 申請人:深圳市海川實業股份有限公司, 深圳海川化工科技有限公司, 深圳海川新材料科技有限公司, 河源海川科技有限公司