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一种抗菌除醛双组份水性木器白面漆的研制

丘子范,冯星俊,邹肖平

(广东伊思曼新材料科技股份有限公司,顺德, 528303.)

摘要:研发了一种抗菌除醛双组份水性木器白面漆,包括甲组份、乙组份和水,所述甲组份、乙组份和水的质量份配比为100:20~25:10~20,其中甲组份由以下质量百分含量的原料制成:水性羟基丙烯酸树脂、复合改性自交联丙烯酸聚合物、水性钛白浆、水性消光剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂、分散剂、流平剂、防霉杀菌剂、余量为水;乙组份由以下质量百分含量的原料制成:亲水性脂肪族聚异氰酸酯和丙二醇甲醚醋酸酯,其抗菌除醛效果好,环保,硬度好,丰满度高,耐污渍,成本适中。 

关键词: 抗菌除醛;双组份;水性木器漆

Preparation of a kind of Antimicrobial double component Waterborne Wood White paint for removing aldehydes

Qiu Zifan, Feng Xingjun, Zou Xiaoping

(Guangdong Eastman new material Polytron Technologies Inc, Shunde, 528303)

Abstract:A kind of antimicrobial and aldehyde-removing two-component waterborne wood whitening lacquer was developed, including component A, component B and water. The mass ratio of component B to water is 100: 20 25: 1020, in which component A is made from the following raw materials: hydroxy acrylic resin, composite modified self-crosslinking acrylic polymer, waterborne titanium dioxide pulp, water-borne extinction agent, defoaming agent, Wetting agent, thickening agent, dispersant, leveling agent, fungicide, residual quantity is water; component B is made from the following mass percent of raw materials: hydrophilic aliphatic polyisocyanate and propylene glycol methyl ether acetate, The antibacterial and aldehyde-removing two-component waterborne wood white finish has good antibacterial and aldehyde-removing effect, environmental protection, good hardness, high fullness, resistance to stains and moderate cost.

Keywords: antibacterial aldehydes; two-component; waterborne wood lacquer


0 引言

木器涂料作为一种装饰材料,其装饰性的要求和环保性能越来越高,作为木器装饰材料,传统的双组份溶剂型PU木器涂料,产品配方和工艺都很成熟,产品性能也是能满足较高的需求,主要表现在丰满度好,硬度较高,可达到2H-3H,耐高温和耐醇性好,不易失光泽,但由于其含有大量挥发性有机物(VOC),对大气污染和施工人员的健康都带来一定的危害,受国家相关的环保政策限制越来越明显。现有技术中也有不少专利或文献公开了一些双组份水性木器涂料及其生产方法,但这些专利中的涂装效果,大都只是满足环保性能和漆膜的一些基本物理性能指标,其他特殊附加功能还不是很理想,且成本高,此外,这些涂料大多也没有同时耐污渍和附加复合功能如抗霉菌、除甲醛等特点,尚不能兼顾性能和抗菌除甲醛、耐污渍等性能。

本研究的目的在于提供一种抗菌除醛双组份水性木器白面漆,该抗菌除醛双组份水性木器白面漆在木器基材上形成高丰满度、硬度好白色效果涂层,附加复合功能如抗霉菌、除甲醛、耐污渍等特点,同时本发明中的抗菌除醛双组份水性木器白面漆不含有甲醛等有机废气,健康环保,该方法工艺简单,成本合理,每公斤的费用可以较同类产品可降低2~3元。

1 试验部分

1.1 试验原料

自交联丙烯酸聚合物,美国罗门哈斯(中国)化学公司;水性羟基丙烯酸树脂,欧宝迪树脂(深圳)有限公司;水性蜡乳液,润湿剂,分散剂,消泡剂,防霉杀菌剂,水性消光剂,亲水性脂肪族聚异氰酸酯,德国拜耳公司,丙二醇甲醚醋酸酯,江苏华仑化工有限公司,水性钛白浆(自制)等。均为工业品。

1.2 复合改性自交联丙烯酸聚合物的合成

由以下组分组成:自交联丙烯酸聚合物 65~70%,二丙二醇甲醚DPM  5~10%,二丙二醇丁醚DPNB  1~3%,丙二醇  0.5~1%,润湿剂0.5~1%,分散剂0.5~1%,消泡剂0.5~1%,水性蜡乳液1~3% 。消除甲醛的功能助剂SAMASO  FA16  2~3%,防霉杀菌剂 1~2% ,余量为水。

1.3水性钛白浆的合成

由以下组分组成:分散剂3~4%,金红石钛白粉70~75%,气相二氧化硅0.3~0.5%,防腐剂0.3~0.5%

群青0.1~0.3%,余量为水。

1.4 涂料的配制       

该抗菌除醛双组份水性木器白面漆,其特征是:包括甲组份、乙组份和水,所述甲组份、乙组份和水的质量份配比为100:20~25:10~20。其中甲组份由以下质量百分含量的原料制成:水性羟基丙烯酸树脂30~40%,复合改性自交联丙烯酸聚合物20~30%,水性钛白浆25~30%,水性消光剂 1~3%,消泡剂0.3~0.6%,润湿剂0.3~0.5%,增稠剂0.3~1.0%,分散剂0.3~0.6%,流平剂 0.2~0.4%,防霉杀菌剂 2~3%,余量为水,甲组份中各原料的质量百分含量之和为100%;乙组份由以下质量百分含量的原料制成:亲水性脂肪族聚异氰酸酯  70~75%,丙二醇甲醚醋酸酯PMA  25~30%,乙组份中各原料的质量百分含量之和为100%。                    

 制备方法有以下步骤:

(1)配制复合改性自交联丙烯酸聚合物:按计量关系,先取自交联丙烯酸聚合物、消泡剂、润湿剂、分散剂和防霉杀菌剂,加入部分水,以800~1000转/分的搅拌速率中低速搅拌5~10分钟,然后加入二丙二醇甲醚DPM、二丙二醇丁醚DPNB和丙二醇,以400~600转/分的搅拌速率中低速搅拌10~15分钟,加入水性蜡乳液,消除甲醛的功能助剂和剩余的水,以200~400转/分的搅拌速率中低速搅拌5~10分钟,制得复合改性自交联丙烯酸聚合物;

(2)将步骤(1)中配制的复合改性自交联丙烯酸聚合物加入到水性羟基丙烯酸树脂中,然后在中低速搅拌条件下按计量关系加入消泡剂、润湿剂、增稠剂和分散剂,加入部分水,以400~600转/分的搅拌速率中低速搅拌5~10分钟,然后加入水性消光剂,以1000~1200转/分的搅拌速率中高速搅拌15~20分钟,分散到细度合格后,加入流平剂、防霉杀菌剂和剩余的水,以300~500转/分的搅拌速率中低速搅拌5~10分钟,制成均匀浆料;

(3)配制水性钛白浆:按计量关系,先取分散剂、金红石钛白粉、气相二氧化硅、防腐剂和群青,加入部分水,以1200~1500转/分的搅拌速率高速搅拌20~25分钟,分散至细度合格后,加入剩余的水中,制成水性钛白浆;

(4)将步骤(3)制成的水性钛白浆加入到步骤(2)制成的浆料中,以400~500转/分的搅拌速率低速搅拌20~25分钟,制得甲组份;

(5)将亲水性脂肪族聚异氰酸酯和丙二醇甲醚醋酸酯PMA以400~500转/分的搅拌速率低速搅拌10~15分钟,制得乙组份;

(6)按计量关系选取甲组份、乙组份和水,先将水加入甲组份中搅匀,再加入乙组份搅匀,静置后即制得抗菌除醛双组份水性木器白面漆。

2 实验结果与讨论

2.1 常规性能

采用水性木器涂料常规的检测方法检测该抗菌除醛双组份水性木器白面漆的常规理化性能,具体指标如表1所示。

表1抗菌除醛双组份水性木器白面漆和涂膜的常规性能

序号

项目

指标

检测结果

1

容器中状态

无硬块,搅拌后呈均匀状态

合格

2

施工性

刷涂二道无障碍

多道喷(抹)涂无障碍

3

耐冻融性

不变质

合格

4

干燥时间(表干)/min

60

合格

干燥时间(实干)/min

24

合格

5

涂膜外观

正常

合格

6

硬度(擦伤)

B

2H,合格

7

耐水性

无异常

合格

8

附着力≤

1

0,合格

9

耐碱性

无异常

合格

10

耐醇性

无异常

合格

11

抗粘连性

MMA-0

MBA-0

合格

12

耐划伤性

未划伤

合格

从表1可知, 该抗菌除醛双组份水性木器白面漆的各项性能指标均达到或优于国家标准GB/T 23999-2009。

2.2 耐污渍性能试验

涂料应用测试(一):用毛刷在0.6 m2实验木板的整个外表面涂布该涂料2道,每道重涂时间为6-8小时,涂层干膜1-2mm,常温养护5天后,在垂直悬挂的漆膜上滴各种污渍源,具体如图1中所示,污渍源从左到右依次包括:老抽、醋、咖啡、红茶、蓝墨水、食用油、水溶性炭黑、醇溶性炭黑、口红、圆珠笔、蜡笔(5种颜色)。用湿毛巾沾水后在漆膜表面进行正常擦洗,此涂料的耐污渍擦洗测试结果见图2中所示。

 图1  滴有污渍的漆膜

blob.png

                        图2  耐污渍擦洗测试

blob.png

从图2中的测试对比结果可以看出:在同一底材的同一污渍条件下,实施例1-3中制成的抗菌除醛双组份水性木器白面漆与市场上普通的双组份水性木器白面漆(一般指常规产品加入一些特殊的有机硅乳液或疏水助剂来实现的,但其效果不明显且不持久)相比,只需用湿抹布就能将这些污渍去除,使木器表面恢复到原样,而普通的双组份水性木器白面漆则达不到这种易擦洗效果,留有明显的痕迹或漆膜因为擦洗出现不同程度损害。

此外,本研究由于采用了专门为提高水性木器白面漆耐污渍性能而设计的复合改性自交联丙烯酸聚合物,因为通过大量实验,对elastene 3030自交联丙烯酸聚合物进行复合改性。针对为elastene 3030其特殊的结构,以 elastene 3030作为基础中间体,引入亲水性的成膜助剂DPM( 二丙二醇甲醚)以及亲油性的成膜助剂DPNB( 二丙二醇丁醚),和加入适量的亲水性的丙二醇,可以提高elastene 3030在水性双组份木器漆中与AC 27401水性羟基丙烯酸聚合物,同时在实际配漆过程中与亲水性脂肪族聚异氰酸酯Bayhydur XP 2655能有更好的相容性,不会影响到AC27401与Bayhydur XP 2655的酯化的化学反应,从而形成更致密的漆膜。同时elastene 3030本身具有优异的耐亲水性污渍性能和耐疏水性污渍性能,最低成膜温度在零度,室温下可以自交联,在基础配方中只需少量的成膜助剂即可达到优异的成膜性能,从而成本优势明显,经过配方成本核算,与市场同类耐污产品相对比发现,成本平均下降1~2元每公斤,越高档次的,成本下降越多;其成本下降的原因,是不用加入一些特殊的有机硅乳液或疏水助剂来实现的,后两者市场价格高,加量也较多,耐擦洗和耐污渍的效果也不持久,基础配方成本增加明显。

2.3 抗菌性能测试

涂料应用测试(二):将按照上述制备涂料,经相关的检测,所检验的样品抗菌性能检验结果符合国家行业标准HG/T 3950-2007《抗菌涂料》(Ⅰ级)中规定的要求,具体检测结果见下表2。

表2 抗菌除醛双组份水性木器白面漆抗菌性能

序号

检验项目

标准要求(%

Ⅰ类

样品

名称

检验结果

单项结论

1

抗细菌性能

(金黄色葡萄球菌AS1.89、大肠埃希氏菌AS1.90

99

新涂料

99.8

符合

普通双组份水性木器面漆样品

30

不符合

2

抗霉菌性能

0

新涂料

0

符合

普通双组份水性木器面漆样品

1

不符合

备注:Ⅰ类:具有装饰功能的涂覆材料

从表2测试对比结果可以得出以下结论:用该涂料与市场同行在销售的双组份水性木器面漆样品相比,因为添加了适量的美国罗门哈斯公司生产的型号为ROCIMA 342的杀菌防霉剂的特殊功能助剂的新配方,使得涂料具备了抗菌性能,抗菌净化效果持久性好,而普通的双组份水性木器白面漆样品由于没有添加可以抗菌功能性原材料,则不具备这种抗菌性能。

2.4 净化甲醛性能测试

涂料应用测试(三):将按照上述制备涂料,经相关的检测,所检验的样品甲醛净化性能,甲醛净化效果持久性检验结果符合国家建材行业标准JC/T 1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》中Ⅰ类规定的要求,具体检测结果见下表3。

表3 抗菌除醛双组份水性木器白面漆净化甲醛性能

序号

检验项目

标准要求(%Ⅰ类

样品

名称

检验结果

单项结论

1

甲醛净化性能

75

新涂料

94.2

符合

普通双组份水性木器面漆样品

75

不符合

2

甲醛净化效果持久性

60

新涂料

88.1

符合

普通双组份水性木器面漆样品

60

不符合

备注:Ⅰ类:具有装饰功能的涂覆材料

从表4测试对比结果可以得出以下结论:用该涂料与市场同行在销售的双组份水性木器面漆样品相比,因为添加了复合改性自交联丙烯酸聚合物和消除甲醛的特殊功能助剂的双重效果的除醛新配方,首先通过复合改性自交联丙烯酸聚合物不可逆的化学反应有效降低并分解空气中的甲醛和木材在进行防腐表面预处理可能残留的甲醛,以及通过添加适量的消除甲醛的特殊功能助剂SAMASO  FA16 ,其特殊分子设计能够通过化学反应的方式分解涂料层中吸附的甲醛,从而达到净化室内空气质量的效果,从而赋予漆膜优异的吸甲醛功能,使得涂料具备了甲醛净化性能,甲醛净化效果持久性好,而普通的双组份水性木器面漆样品由于没有添加可以净化甲醛功能性原材料,则不具备这种甲醛净化性能。

3 结论

综上所述,采用了专门为提高水性木器白面漆耐污渍性能而设计的复合改性自交联丙烯酸聚合物和消除甲醛的特殊功能助剂的双重效果的除醛新配方来提升产品的抗菌除甲醛功能。该产品用于配制新一代抗菌除醛双组份水性木器白面漆涂料,漆膜各项性能良好,能满足市场用户对水性木器白面漆涂料各项性能的要求。由于所用方法有创新,工艺简单,成本低,每公斤的费用可以较同类产品可降低1~2元。因此所制备抗菌除醛双组份水性木器白面漆涂料具有很高的性价比优势,我公司推出该类型产品并实现小批量生产,赢得客户一致好评。

参考文献:

[1] 朱广军. 涂料新产品与新技术[M]. 江苏科学技术出版社,2000:9-14,40-50.

[2] 涂料工艺编委会.涂料工艺(第二版)[M].化学工业出版社,1996.

[3] 石玉梅,赵孟彬. 建筑涂料与涂装技术400问[M]. 化学工业出版社,1996:69-78.

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