[发明专利]防涨筋聚丙烯酸酯乳液/SiO2杂化水性木器涂料

说明书

技术领域

本发明涉及有机/无机杂化涂料，具体涉及一种防涨筋聚丙烯酸酯/SiO₂杂化水性木器涂料。

背景技术

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/酰肼（酮肼）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。

发明内容

本发明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/SiO₂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℃可以贮存30天以上。

本发明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（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；