[发明专利]一种用于水性木器涂料的阳离子共聚物乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水性木器涂料的阳离子共聚物乳液及其制备方法，属于水性木器涂料领域。

背景技术

较之油性涂料以有机溶剂作为稀释剂，水性木器涂料以水为分散介质，并可用水作为稀释剂，是环境友好型涂料，其发展备受人们的关注。但由于木材纤维具有亲水性，木材中含有的单宁酸色素也具有亲水性，而水是水性木器涂料的主要成分之一。当涂料涂覆于木器制品表面时，木材中的单宁酸容易迁移到涂膜表面而对木材着色和涂饰产生不良的影响，造成表面涂膜变色和附着力变差等问题，这在很大程度上制约了水性木器涂料的应用。

为解决单宁酸色素渗出，保证木制品漆膜颜色状态，研究对单宁酸具有优异封闭效果的木器涂料变得尤为重要。目前常用的抗单宁酸木器涂料多为溶剂型和水性阴离子型木器涂料，溶剂型涂料如CN101864243A采用多异氰酸酯溶液作为防渗色木材底漆，但在使用中需加入有机溶剂作为稀释剂会对施工人员造成健康危害；CN102417774A和CN101817906A均制得水性阴离子木器底漆，此类型涂料会在木材表面形成一道致密的漆膜，单纯依靠物理作用阻隔单宁酸渗出，因此防渗色效果有限，达不到较高的涂饰要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种阳离子共聚物乳液。该阳离子共聚物乳液能与木材中的单宁酸形成离子键，生成的盐类物质会被涂层锚定在界面上，而不会在高温、高湿条件下迁移渗出，影响漆膜表面状态，同时乳液中含有的胺基基团会与木材纤维中的羟基产生氢键作用，从而使涂层具有很好的附着力。

本发明的另一目的在于提供一种阳离子共聚物乳液的制备方法，以及将制备得到的阳离子共聚物乳液应用于水性木器涂料领域。本发明采用种子预乳化法聚合工艺，通过丙烯酸类单体共聚得到稳定的阳离子共聚物乳液，并以这种阳离子共聚物乳液作为成膜物质，在制漆阶段加入多种助剂得到一系列水性木器涂料。本发明提供的水性木器清漆和白漆均属于阳离子型水性木器涂料，该系列涂料底面配套涂装能够有效封闭木材中单宁酸色素物质，防止其迁移至漆膜表面导致渗色，影响漆膜表观性能。

本发明所述的一种用于水性木器涂料的阳离子共聚物乳液，其特征在于该乳液为一种丙烯酸类的共聚物乳液，固含量为25～55％，玻璃化温度为5～55℃，这种共聚物乳液由丙烯酸类硬单体、丙烯酸类软单体以及功能单体采用种子乳液法和预乳化法相结合的聚合工艺而得；

所述的丙烯酸类硬单体为下列物质中的一种或者几种：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯；

丙烯酸类软单体为下列物质中的一种或者几种：丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸2-乙基己酯；

功能单体为阳离子功能单体或者阳离子功能单体与含胺基或酰胺基功能单体复配中的一种，当有含胺基或酰胺基功能单体存在时，阳离子功能单体与含胺基或酰胺基功能单体的质量比为：3∶1～1∶1；

阳离子功能单体为下列物质中的一种或者几种：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基丁基溴化铵、三甲基烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵；

含胺基或酰胺基功能单体为下列物质中的一种或者几种：甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺。

所述的一种用于水性木器涂料的阳离子丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于合成步骤如下：

1)将丙烯酸类硬单体、丙烯酸类软单体、功能单体、乳化剂和水依次加入反应釜中，开启搅拌装置与加热装置，通入氮气气氛保护。待加热至60～80℃后，加入引发剂引发聚合得到种子乳液，引发剂需配制成引发剂水溶液，反应时间为0.5～1小时；

2)将丙烯酸类硬单体、丙烯酸类软单体、功能单体、乳化剂和水分别加入到装有机械搅拌装置的反应釜中进行预乳化分散，预乳化时间为0.5～2小时；

3)往步骤1)的种子乳液中滴加步骤2)中得到的预乳化液以及引发剂水溶液，滴加时间为1～3小时；

4)滴加完毕后，熟化反应2～4小时，然后将反应温度降至40℃以下，加入pH调节剂调节乳液pH值至5～6，用200目滤布过滤出料，制得阳离子共聚物乳液。

其中步骤1)种子乳液中各类单体质量分别为各自单体总质量的5～15％，步骤2)预乳化液中各类单体质量分别为各自单体总质量的95～85％；所有单体中，丙烯酸类硬单体、丙烯酸类软单体和功能单体质量比为：50～80∶20～40∶2～10；