一种环保水性漆及其制备方法与流程

1.本发明涉及油漆技术领域，尤其是涉及一种环保水性漆及其制备方法。


背景技术：

2.油漆是一种能牢固覆盖在物体表面，起保护、装饰、标志和其他特殊用途的化学混合物涂料。油漆由于具有硬度强、漆膜丰满度高、施工宽容等特点，是许多人装饰装修时的首选涂料。但是很多消费者对于油漆了解的还是很少。油漆只能在涂刷过后一个月后才能入住，消费者以为这个时候油漆就没有毒性了，其实这是错误的，没有刺激性气味只是甲醛挥发到了人的生理所能接受的程度，而油漆固化剂和稀释剂中所含的苯，甲苯，游离tdi还在挥发，这些东西要完全挥发干净至少需要几十年的时间，而这些芳香烃物质对于婴儿小孩及未出生的小孩的智力发育是有一定影响的。
3.随着环保政策的施压，消费者环保意识的不断提升；尤其全国各地省市出台了voc排放限量标准，鼓励使用非溶剂型涂料，给水性漆等环保涂料的发展带来了机遇。
4.虽然水性涂料在环保性能上优越传统油漆，但是水性涂料还是存在一些不耐水、易揭皮、丰满度差、硬度差等缺陷。这需要水性漆生产企业在水性漆性能上做技术创新。


技术实现要素：

5.本发明的目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种环保水性漆，对水性漆进行改进，使其耐水、附着力强，并且制得的水性漆能够减少对使用者的伤害，降低毒性。
6.本发明的技术方案：一种环保水性漆，其特征在于，由以下质量份数的原料制备而成：水性聚氨酯树脂35-40份、水性丙烯酸树脂12-20份、硅酸钠18-26份、粉体填料20-30份、去离子水45-65份、消泡剂0.2-0.8份、成膜剂2-5份、分散剂2-4份、添加剂18-25份以及增稠剂1-3份。
7.采用上述技术方案，制得的水性漆对人体无害，不污染环境，漆膜丰满、晶莹透亮、柔韧性好并且具有耐水、耐磨、耐老化、耐黄变、干燥快、使用方便等特点，各组成分也均是环保无毒成分，制得后的水性漆毒性小，不会对人体产生伤害，并且各组分协同作用，使得水性漆综合性能更好，与基材附着力更大，水性丙烯酸树脂的优点耐候性、耐化学品性及耐水性优异，保光保色性高，增稠剂的存在可使涂料纸表面呈现光滑和均匀，大大减轻涂料的粗糙度，并且加入了消泡剂，可以抑制泡沫的产生，加入了流平剂，可以降低涂料表面张力，使得涂膜平整、光滑且均匀，添加的成膜剂、消泡剂、增稠剂，其配方成分环保性能优异，与主体成分的互溶性好，易于分散在本发明的水性漆体系中，制备得到的水性漆漆膜表面均匀平整，本发明的水性漆、安全环保、制备简单、存储稳定、综合性能优异，具有良好的市场应用前景。
8.本发明的进一步设置：所述的水性聚氨酯树脂由聚己二酸新戊二醇酯、二羟甲基丙酸、异佛尔酮二异氰酸酯、n-甲基吡咯烷酮、丙酮、乙二胺以及水为原料制备得到，其通过以下制备方法得到：
s1：在氮气保护下，按重量份计，称取55份聚己二酸新戊二醇酯、10份二羟甲基丙酸、12份n-甲基吡咯烷酮以及22份添加剂加入反应釜中，在65-75℃ 的温度条件以及2000转/分钟的转速下，搅拌20分钟，使二羟甲基丙酸溶解，从恒压漏斗滴加异佛尔酮二异氰酸酯，1h加完，保温1h；然后将温度升温至85-95℃，保温4h；s2：取样测nco含量，当其含量达标后，将温度降温至65-70℃，加入15份丙酮调整黏度，并将温度降温至25-30℃，在快速搅拌下加入20份冰水、3份乙二胺；继续高速分散1h，减压脱除丙酮，得到半透明状的水性聚氨酯树脂。
9.采用上述进一步设置，水性聚氨酯树脂采用上述成分以及制备方法制得，简单易行，对设备及反应条件要求不高，原料易得，价格低廉，适合大规模生产，并且使得最后形成的水性漆具有高强度、耐磨、抗划伤的特性；使水性漆喷涂施工过程中，获得更宽的施工宽容度；同时，保证水性漆在施工过程中不会产生流挂、展平性不好；达到被涂物表面光泽、平整，强度高，使用寿命延长等效果，各成分在生产过程中基本无环境污染，适于工业化生产。
10.本发明的再更进一步设置：所述粉体填料采用硅灰石粉、煅烧高岭土以及绢云母粉中的一种或多种。
11.采用上述再更进一步设置，硅灰石粉可使水性漆具有明亮的色调并具有部分干遮盖力，同时有助于提高漆膜的耐磨性和耐久性，增强漆膜的硬度，煅烧高岭土高岭土质软，易分散于水中，其特点是白度高，分散性好，遮盖力强，绢云母粉具有富弹性、可弯曲、耐酸、耐碱、化学稳定性好，在乳胶漆中使用可大幅度提高漆膜的耐候性，并能阻止水汽穿透、防止龟裂、延迟粉化等，因此粉体填料采用上述的一种或多种，使得制得的水性漆遮盖力强，防水，长时间使用后不易龟裂。
12.本发明的再更进一步设置：所述消泡剂采用有机硅树脂。
13.采用上述再更进一步设置，消泡剂采用有机硅树脂可以改变常规水性聚氨酯所存在的一些成膜光泽低、成膜时间长等问题，使得水性漆能够快速成膜，并且成膜后的光泽度高。
14.本发明的再更进一步设置：所述成膜剂由质量比为0.8～1.2：0.8～1.2的丙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯组成。
15.采用上述再更进一步设置，沸点高，环保性能优越，混溶性好，挥发度低，能形成优异的连续涂膜，除了可明显降低水性漆的最低成膜温度外，还可以改善聚结性及耐擦洗性，使漆膜同时具有良好的储存稳定性。
16.环保水性漆的制备方法：s1：在反应釜中，加入35-40份水性聚氨酯树脂、18-26份硅酸钠、12-20份水性丙烯酸树脂、30-45份去离子水、18-25份添加剂以及2-4份分散剂，通过微波方式加热至60～75 ℃，在1200-1600转/分钟的转速下，搅拌15-20分钟；s2：待确认分散均匀无颗粒后，再加入3-5份有机硅树脂和加入20-30份粉体填料，在800-950转/分钟的转速下，搅拌1小时；然后加入2-5份成膜剂，在300-450转/分钟的转速下，在100℃下搅拌8小时，冷却至室温后；s3：加入10-20份去离子水，在氮气保护下，在500转/分钟的转速下，在100℃下搅拌2小时，冷却至室温；最后，加入0.2-0.8份消泡剂以及1-3份增稠剂，在2000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到环保水性漆。
具体实施方式
17.下面将对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
19.实施例1一种环保水性漆，由以下质量份数的原料制备而成：水性聚氨酯树脂35份、水性丙烯酸树脂12份、硅酸钠18份、粉体填料20份、去离子水45份、消泡剂0.2份、成膜剂2份、分散剂2份、添加剂18份以及增稠剂1份。
20.具体的，所述的水性聚氨酯树脂由聚己二酸新戊二醇酯、二羟甲基丙酸、异佛尔酮二异氰酸酯、n-甲基吡咯烷酮、丙酮、乙二胺以及水为原料制备得到，其通过以下制备方法得到：s1：在氮气保护下，按重量份计，称取55份聚己二酸新戊二醇酯、10份二羟甲基丙酸、12份n-甲基吡咯烷酮加入反应釜中，在65℃ 的温度条件以及2000转/分钟的转速下，搅拌20分钟，使二羟甲基丙酸溶解，从恒压漏斗滴加异佛尔酮二异氰酸酯，1h加完，保温1h；然后将温度升温至85℃，保温4h；s2：取样测nco含量，当其含量达标后，将温度降温至65℃，加入15份丙酮调整黏度，并将温度降温至25℃，在快速搅拌下加入20份冰水、3份乙二胺；继续高速分散1h，减压脱除丙酮，得到半透明状的水性聚氨酯树脂。
21.所述粉体填料采用硅灰石粉。
22.所述添加剂由质量比为25:3:6的八羟基笼型倍半硅氧烷、改性碳酸钙和氢氧化钠组成。
23.所述消泡剂采用有机硅树脂。
24.所述成膜剂由质量比为0.8：0.8的丙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯组成。
25.所述分散剂为聚丙烯酸钠盐。
26.环保水性漆的制备方法：s1：在反应釜中，加入35份水性聚氨酯树脂、18份硅酸钠、12份水性丙烯酸树脂、30份去离子水、18份添加剂以及2份分散剂，通过微波方式加热至60 ℃，在1200转/分钟的转速下，搅拌15分钟；s2：待确认分散均匀无颗粒后，再加入20份粉体填料，在800转/分钟的转速下，搅拌1小时；然后加入2份成膜剂，在300转/分钟的转速下，在100℃下搅拌8小时，冷却至室温后；s3：加入15份去离子水，在氮气保护下，在500转/分钟的转速下，在100℃下搅拌2小时，冷却至室温；最后，加入0.2份消泡剂以及1份增稠剂，在2000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到环保水性漆。
27.实施例2
一种环保水性漆，由以下质量份数的原料制备而成：水性聚氨酯树脂37份、水性丙烯酸树脂15份、硅酸钠20份、粉体填料22份、去离子水50份、消泡剂0.4份、成膜剂3份、分散剂2.5份、20份添加剂以及增稠剂1.5份。
28.所述的水性聚氨酯树脂由聚己二酸新戊二醇酯、二羟甲基丙酸、异佛尔酮二异氰酸酯、n-甲基吡咯烷酮、丙酮、乙二胺以及水为原料制备得到，其通过以下制备方法得到：s1：在氮气保护下，按重量份计，称取55份聚己二酸新戊二醇酯、10份二羟甲基丙酸、10份n-甲基吡咯烷酮加入反应釜中，在68℃ 的温度条件以及2000转/分钟的转速下，搅拌20分钟，使二羟甲基丙酸溶解，从恒压漏斗滴加异佛尔酮二异氰酸酯，1h加完，保温1h；然后将温度升温至88℃，保温4h；s2：取样测nco含量，当其含量达标后，将温度降温至66℃，加入15份丙酮调整黏度，并将温度降温至26℃，在快速搅拌下加入20份冰水、3份乙二胺；继续高速分散1h，减压脱除丙酮，得到半透明状的水性聚氨酯树脂。
29.所述粉体填料由硅灰石粉以及煅烧高岭土组成。
30.所述添加剂由质量比为26:4:8的八羟基笼型倍半硅氧烷、改性碳酸钙和氢氧化钠组成。
31.所述消泡剂采用有机硅树脂。
32.所述成膜剂由质量比为0.9：1.0的丙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯组成。
33.所述分散剂为聚丙烯酸钠盐。
34.环保水性漆的制备方法： s1：在反应釜中，加入37份水性聚氨酯树脂、20份硅酸钠、15份水性丙烯酸树脂、35份去离子水、20份添加剂以及2.5份分散剂，通过微波方式加热至65 ℃，在1300转/分钟的转速下，搅拌16分钟；s2：待确认分散均匀无颗粒后，再加入22份粉体填料，在820转/分钟的转速下，搅拌1小时；然后加入3份成膜剂，在330转/分钟的转速下，在100℃下搅拌8小时，冷却至室温后；s3：加入15份去离子水，在氮气保护下，在500转/分钟的转速下，在100℃下搅拌2小时，冷却至室温；最后，加入0.4份消泡剂以及1-3份增稠剂，在2000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到环保水性漆。
35.实施例3一种环保水性漆，由以下质量份数的原料制备而成：水性聚氨酯树脂38份、水性丙烯酸树脂16份、硅酸钠22份、粉体填料24份、去离子水55份、消泡剂0.6份、成膜剂3.5份、分散剂3份、22份添加剂以及增稠剂2份。
36.所述的水性聚氨酯树脂由聚己二酸新戊二醇酯、二羟甲基丙酸、异佛尔酮二异氰酸酯、n-甲基吡咯烷酮、丙酮、乙二胺以及水为原料制备得到，其通过以下制备方法得到：s1：在氮气保护下，按重量份计，称取55份聚己二酸新戊二醇酯、10份二羟甲基丙酸、12份n-甲基吡咯烷酮加入反应釜中，在70℃ 的温度条件以及2000转/分钟的转速下，搅拌20分钟，使二羟甲基丙酸溶解，从恒压漏斗滴加异佛尔酮二异氰酸酯，1h加完，保温1h；然后将温度升温至88℃，保温4h；s2：取样测nco含量，当其含量达标后，将温度降温至67℃，加入15份丙酮调整黏
度，并将温度降温至27℃，在快速搅拌下加入20份冰水、3份乙二胺；继续高速分散1h，减压脱除丙酮，得到半透明状的水性聚氨酯树脂。
37.所述粉体填料由硅灰石粉以及绢云母粉组成。
38.所述添加剂由质量比为27:5:9的八羟基笼型倍半硅氧烷、改性碳酸钙和氢氧化钠组成。
39.所述消泡剂采用有机硅树脂。
40.所述成膜剂由质量比为1：1的丙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯组成。
41.所述分散剂为聚丙烯酸钠盐。
42.环保水性漆的制备方法：s1：在反应釜中，加入38份水性聚氨酯树脂、22硅酸钠、16份水性丙烯酸树脂、38份去离子水、22份添加剂以及3份分散剂，通过微波方式加热至68℃，在1500转/分钟的转速下，搅拌18分钟；s2：待确认分散均匀无颗粒后，再加入24份粉体填料，在850转/分钟的转速下，搅拌1小时；然后加入3.5份成膜剂，在380转/分钟的转速下，在100℃下搅拌8小时，冷却至室温后；s3：加入17份去离子水，在氮气保护下，在500转/分钟的转速下，在100℃下搅拌2小时，冷却至室温；最后，加入0.6份消泡剂以及2份增稠剂，在2000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到环保水性漆。
43.实施例4一种环保水性漆，由以下质量份数的原料制备而成：水性聚氨酯树脂39份、水性丙烯酸树脂18份、硅酸钠24份、粉体填料26份、去离子水60份、消泡剂0.7份、成膜剂4份、分散剂3.5份、24份添加剂以及增稠剂2.5份。
44.所述的水性聚氨酯树脂由聚己二酸新戊二醇酯、二羟甲基丙酸、异佛尔酮二异氰酸酯、n-甲基吡咯烷酮、丙酮、乙二胺以及水为原料制备得到，其通过以下制备方法得到：s1：在氮气保护下，按重量份计，称取55份聚己二酸新戊二醇酯、10份二羟甲基丙酸、12份n-甲基吡咯烷酮加入反应釜中，在73℃ 的温度条件以及2000转/分钟的转速下，搅拌20分钟，使二羟甲基丙酸溶解，从恒压漏斗滴加异佛尔酮二异氰酸酯，1h加完，保温1h；然后将温度升温至90℃，保温4h；s2：取样测nco含量，当其含量达标后，将温度降温至68℃，加入15份丙酮调整黏度，并将温度降温至28℃，在快速搅拌下加入20份冰水、3份乙二胺；继续高速分散1h，减压脱除丙酮，得到半透明状的水性聚氨酯树脂。
45.所述粉体填料由煅烧高岭土和绢云母粉组成。
46.所述添加剂由质量比为28:6:7的八羟基笼型倍半硅氧烷、改性碳酸钙和氢氧化钠组成。
47.所述消泡剂采用有机硅树脂。
48.所述成膜剂由质量比为1.1：0.9的丙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯组成。
49.所述分散剂为聚丙烯酸钠盐。
50.环保水性漆的制备方法： s1：在反应釜中，加入39份水性聚氨酯树脂、24硅酸钠、18份水性丙烯酸树脂、40
份去离子水、24份添加剂以及3.5份分散剂，通过微波方式加热至70 ℃，在1500转/分钟的转速下，搅拌18分钟；s2：待确认分散均匀无颗粒后，再加入26份粉体填料，在920转/分钟的转速下，搅拌1小时；然后加入4份成膜剂，在420转/分钟的转速下，在100℃下搅拌8小时，冷却至室温后；s3：加入20份去离子水，在氮气保护下，在500转/分钟的转速下，在100℃下搅拌2小时，冷却至室温；最后，加入0.7份消泡剂以及2.5份增稠剂，在2000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到环保水性漆。
51.实施例5一种环保水性漆，由以下质量份数的原料制备而成：水性聚氨酯树脂40份、水性丙烯酸树脂20份、硅酸钠26份、粉体填料30份、去离子水65份、消泡剂0.8份、成膜剂5份、分散剂4份、25份添加剂以及增稠剂3份。
52.所述的水性聚氨酯树脂由聚己二酸新戊二醇酯、二羟甲基丙酸、异佛尔酮二异氰酸酯、n-甲基吡咯烷酮、丙酮、乙二胺以及水为原料制备得到，其通过以下制备方法得到：s1：在氮气保护下，按重量份计，称取55份聚己二酸新戊二醇酯、10份二羟甲基丙酸、12份n-甲基吡咯烷酮加入反应釜中，在75℃ 的温度条件以及2000转/分钟的转速下，搅拌20分钟，使二羟甲基丙酸溶解，从恒压漏斗滴加异佛尔酮二异氰酸酯，1h加完，保温1h；然后将温度升温至95℃，保温4h；s2：取样测nco含量，当其含量达标后，将温度降温至70℃，加入15份丙酮调整黏度，并将温度降温至30℃，在快速搅拌下加入20份冰水、3份乙二胺；继续高速分散1h，减压脱除丙酮，得到半透明状的水性聚氨酯树脂。
53.所述粉体填料由硅灰石粉、煅烧高岭土以及绢云母粉组成。
54.所述添加剂由质量比为30:6:12的八羟基笼型倍半硅氧烷、改性碳酸钙和氢氧化钠组成。
55.所述消泡剂采用有机硅树脂。
56.所述成膜剂由质量比为1.2：0.8的丙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯组成。
57.所述分散剂为聚丙烯酸钠盐。
58.环保水性漆的制备方法： s1：在反应釜中，加入45份水性聚氨酯树脂、26份硅酸钠、20份水性丙烯酸树脂、65份去离子水、25份添加剂以及4份分散剂，通过微波方式加热至75 ℃，在1600转/分钟的转速下，搅拌20分钟；s2：待确认分散均匀无颗粒后，再加入30份粉体填料，在950转/分钟的转速下，搅拌1小时；然后加入5份成膜剂，在450转/分钟的转速下，在100℃下搅拌8小时，冷却至室温后；s3：加入20份去离子水，在氮气保护下，在500转/分钟的转速下，在100℃下搅拌2小时，冷却至室温；最后，加入0.8份消泡剂以及3份增稠剂，在2000转/分钟的转速下，在室温下搅拌1小时，得到环保水性漆。
59.对比例1本对比例高性能环保水性漆，其水性漆的原料组成、制备方法基本与实施例1相
似，其主要不同之处在于，所述水性漆不包含由八羟基笼型倍半硅氧烷、改性碳酸钙和氢氧化钠组成的添加剂。
60.对比例2本对比例高性能环保水性漆，其水性漆的原料组成、制备方法基本与实施例1相似，其主要不同之处在于，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。
61.对比例3本对比例高性能环保水性漆，其水性漆的原料组成、制备方法基本与实施例1相似，其主要不同之处在于，所述消泡剂为聚醚改性硅油。
62.将实施例1～5和对比例1～3制备得到的水性漆进行性能测试，其测试依据gb/t23999-2009《室内装饰装修用水性木器涂料》进行，其性能结果如表1和表2所示：表1表2对上述实施例1-5以及对比例1-3所得水性漆进行相关性能测试，测试结果及测试方法如表1所示。
63.从表1可以看出，本发明实施例公开的环保水性漆，与现有技术中的水性漆相比，具有更加优异的耐水性、硬度，附着力更大，耐老化。
64.从表2可以看出更加绿色环保。
65.由上述对比表可以得出，水性漆由以下质量份数的原料制备得到：水性聚氨酯树脂38份、水性丙烯酸树脂16份、硅酸钠22份、粉体填料24份、去离子水34份、消泡剂0.6份、成膜剂3.5份、分散剂3.5份以及增稠剂2份。
66.优选地，所述粉体填料由硅灰石粉以及绢云母粉组成。
67.优选地，所述添加剂由质量比为27:5:9的八羟基笼型倍半硅氧烷、改性碳酸钙和氢氧化钠组成。
68.优选地，所述消泡剂采用有机硅树脂。
69.优选地，所述成膜剂由质量比为1：1的丙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯组成。
70.优选地，所述分散剂为聚丙烯酸钠盐。
71.由上述组分制得的水性漆其性能最好，制得的水性漆对人体无害，不污染环境，漆膜丰满、晶莹透亮、柔韧性好并且具有耐水、耐磨、耐老化、耐黄变、干燥快、使用方便等特点，各组成分也均是环保无毒成分，制得后的水性漆毒性小，不会对人体产生伤害，并且各组分协同作用，使得水性漆综合性能更好，与基材附着力更大，水性丙烯酸树脂的优点耐候性、耐化学品性及耐水性优异，保光保色性高。