[发明专利]一种水性双组份木器清漆及其用途

说明书

技术领域

本发明属于水性涂料领域，具体涉及一种水性双组份木器清漆及其用途。

背景技术

涂料对于国民经济建设和国防安全是非常重要的功能材料，其主要作用为装饰、保护或赋予材料新的外观或功能，比如赋予器物美丽的色彩，隔离紫外线、水或其他介质对底材的破坏，或者提供电磁屏蔽、吸收和反射红外线等特殊功能。据统计，2013年中国涂料年产量已超过1300万吨，跃居世界第一，且每年涂料产量的增幅都高于GDP增长速度，我国已经成为世界涂料生产和消费的第一大国。随着人们环境保护、能源节约意识的增强，特别是各国环保法规对涂料体系中有机挥发物（VOC）含量的严格控制，促使涂料行业朝着环保健康化、高性能化以及多功能化发展，由此大大促进了水性涂料为代表的低污染型涂料的发展。

水性涂料是指以水为分散介质的一类涂料，具有无毒、不燃、节能、环保等优点。水性涂料的组成为水性树脂、颜填料、助剂、中和剂、水等，其中水性树脂作为成膜物质对漆膜性能起着至关重要的作用。水性涂料的成膜过程与一般溶剂型树脂不同：首先聚合物乳液中的水分挥发，但当乳胶颗粒在胶层中体积分数占到74%左右，乳胶颗粒相互靠近达到密集的填充状态，水和溶剂型物质充满在乳胶颗粒的空隙之间；随着水分不断挥发，聚合物颗粒表面吸附的保护层被破坏，间隙越来越小，直至形成毛细管，毛细管作用迫使乳胶颗粒变形，毛细管压力高于聚合物颗粒的抗形变力，颗粒间产生压力，随着介质的挥发，这个压力增大，乳胶颗粒变形融合，直至颗粒间界面消失；最后水分继续挥发，压力继续增大使得乳胶颗粒中的分子链相互扩散，逐渐形成连续均匀的涂膜。如果仅仅依靠上述简单的物理成膜，得到的涂膜在力学性能、耐溶剂性能等较差。为了制备性能优异的涂膜，人们研制出成膜时能交联固化的聚合物乳液，在这类乳液体系中，乳胶粒中的聚合物链段上含有一定数量的反应性官能团，在乳液成膜过程中能发生交联反应，使涂膜形成三维网状结构，从而提高涂膜的力学性能、耐溶剂性能等。

水性树脂交联的方式分为自交联和外加交联剂交联两种。其中自交联是指在合成聚合物的过程中或之后，在聚合物链段上引入具有反应活性的官能团，在成膜过程中，由于pH值等因素的变化，活性基团之间发生交联反应，可以通过调节单体组成、活性基团在分子链段上的分布等方法制备不同性能的乳液。但是这种涂料的自交联程度非常有限，形成的涂膜在性能上并不理想。外加交联剂交联是指在涂料配方中额外添加活性交联剂，在成膜过程中交联剂与水性聚合物之间发生交联固化反应，从而赋予涂膜优异的性能。这类涂料根据包装形式又分为单组份和双组份两种，单组份产品在一定条件下可以稳定存放，施工后随着pH值等条件的变化发生交联反应；双组份产品需要将涂料组份和交联剂组份分开包装，施工前才可以将两组份混合在一起，因为这类交联剂的反应活性很高，可以在室温条件下与成膜物快速固化成膜，这类交联剂也被统称为固化剂。单组份产品中添加的交联剂量一般都很少，限制了涂膜中的交联程度，因此涂膜性能还不够理想。想要得到更高性能的涂膜，还需采用双组份体系。

以上所提及的外添加交联剂涂料体系按照交联反应的类型，可以分为以下几类：

（1）异氰酸酯与含羟基聚合物交联

水性异氰酸酯与水性多元醇聚合物中的羟基可在常温下发生交联反应，高交联密度使得漆膜的性能十分优异，反应式如下：

（2）氮丙啶化合物与含羧基聚合物交联

氮丙啶在常温下与聚合物中的羧基发生快速反应交联固化成膜，反应式如下：

（3）环氧基化合物与含羟基或羧基聚合物交联

环氧基在室温或中等温度条件下，可以和聚合物中的羧基和羟基发生化学反应，使得最终得到的涂膜有轻度交联，反应式如下：

（4）硅氧烷化合物与含羧基聚合物交联

带有环氧基的硅氧烷与聚合物中的羧基等活性基团发生水解缩聚反应，化学反应式如下：

（5）碳化二亚胺化合物与含羧基聚合物交联

碳化二亚胺可以与羧基发生交联反应，因此碳化二亚胺类化合物可以作为水性涂料的交联剂，反应式如下：