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木質(zhì)基材用雙組分水性涂料組合物以及由其制成的制品的制作方法

文檔序號:40609796發(fā)布日期:2025-01-07 20:51閱讀:6來源:國知局
木質(zhì)基材用雙組分水性涂料組合物以及由其制成的制品的制作方法

本發(fā)明涉及一種木質(zhì)基材用水性涂料組合物。更具體地,本發(fā)明涉及一種高性能的木質(zhì)基材用雙組分水性涂料組合物,其適于用作封閉底漆、透明或有色底漆、面漆、實色漆等,特別適于涂覆在木質(zhì)基材表面上。


背景技術(shù):

1、目前,環(huán)境和能源是人們面臨的兩大挑戰(zhàn),為了應(yīng)對這項挑戰(zhàn),涂料工業(yè)正在由高污染、高能耗、極度依賴于石油工業(yè)產(chǎn)品的傳統(tǒng)品種逐漸轉(zhuǎn)向水性涂料、輻射固化涂料、粉末涂料和高固體分涂料這樣的環(huán)境友好、節(jié)約資源型產(chǎn)品。隨著中國《室內(nèi)用水性木器涂料》化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的出臺,水性木器涂料得到迅速發(fā)展。目前,水性木器漆研發(fā)投入正在大幅增加,而且人們對水性木器漆的要求也在不斷提高。

2、市面上現(xiàn)有的水性涂料組合物主要包括由可自交聯(lián)的聚氨酯分散體作為主要成膜樹脂體系形成的單組分水性涂料組合物以及由羥基官能化樹脂和多異氰酸酯構(gòu)成的雙組分聚氨酯水性涂料組合物。然而,以上兩種水性涂料組合物具有各自的缺陷。例如,單組分水性涂料組合物不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的漆膜性能要求,雙組分聚氨酯水性涂料組合物的施工性能受限,在實際應(yīng)用中不能大面積推廣。

3、因此,涂料工業(yè)一直以來需要改進(jìn)的適用于木質(zhì)基材的水性涂料組合物。


技術(shù)實現(xiàn)思路

1、一方面,本發(fā)明提供了一種木質(zhì)基材用水性涂料組合物,其包含:i)主劑,所述主劑包含a)水性聚氨酯分散體(pud),b)水性丙烯酸改性聚氨酯(pua),c)水性液體載劑,和d)附加添加劑;和ii)固化劑組合物,所述固化劑組合物包含親水改性脂肪族多異氰酸酯;其中,所述主劑與所述固化劑組合物的質(zhì)量比在100:5至100:20的范圍內(nèi)。

2、在本發(fā)明的一些實施方式中,所述固化劑組合物除了親水改性脂肪族多異氰酸酯以外,還包含親水改性脂環(huán)族多異氰酸酯和油性脂肪族多異氰酸酯。優(yōu)選地,所述固化劑組合物包含,相對于所述固化劑組合物的總重,15-25重量%的親水改性脂肪族多異氰酸酯;25-35重量%的油性脂肪族多異氰酸酯;和45-55重量%的親水改性脂環(huán)族多異氰酸酯。

3、在本發(fā)明的一些實施方式中,在所述主劑中,所述有機(jī)溶劑以相對于所述主劑的總重量不超過5重量%的量存在。

4、在本發(fā)明的一個實施方式中,所述水性涂料組合物,相較于采用羥基官能化丙烯酸酯樹脂和相同固化劑組合物形成的對照涂料組合物,具有約5%的施工性提升,所述施工性是通過在不同的溫度、濕度環(huán)境下施工,特別是在高溫度(溫度高于35℃)、低濕度(濕度低于40%)的難施工條件下并且噴涂超大工件時衡量的。

5、在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中,由親水改性脂肪族多異氰酸酯、油性脂肪族多異氰酸酯和親水改性脂環(huán)族多異氰酸酯構(gòu)成的固化劑組合物配制的水性涂料組合物,相較于僅由親水改性脂肪族多異氰酸酯構(gòu)成的固化劑組合物配制的水性涂料組合物,具有如下性質(zhì)中的至少一個:

6、25%或更低的2小時粘度上升;

7、在35℃下的活化期延長了30%或更長;和

8、在表干時間相同或類似的情況下,實干時間縮短了15%或更長。

9、本發(fā)明的另一方面涉及一種木制品,包括木質(zhì)基材,其具有至少一個主表面;和至少一層漆膜,所述漆膜是由直接或間接涂覆在所述主表面上的由上述雙組分水性涂料組合物形成的。優(yōu)選地,根據(jù)本發(fā)明的雙組分水性涂料組合物可以作為木質(zhì)基材上的封閉底漆、二道底漆、三道底漆中的一種或全部,優(yōu)選作為全部。

10、本發(fā)明的發(fā)明人驚訝地發(fā)現(xiàn),在配制雙組分水性涂料組合物時,水性聚氨酯分散體(pud)和水性丙烯酸改性聚氨酯(pua)的組合與包含親水改性的脂肪族多異氰酸酯的固化劑組合物進(jìn)行復(fù)配,由此得到的雙組分涂料組合物,與傳統(tǒng)的自交聯(lián)pua涂料組合物相比,能夠得到耐性更優(yōu)的漆膜,同樣地,與雙組分聚氨酯(2k?pu)體系相比,具有更好的施工寬容度。

11、本發(fā)明的發(fā)明人更驚訝地發(fā)現(xiàn),在配制雙組分水性涂料組合物時,水性聚氨酯分散體(pud)和水性丙烯酸改性聚氨酯(pua)的組合與由親水改性脂肪族多異氰酸酯、油性脂肪族多異氰酸酯和親水改性脂環(huán)族多異氰酸酯構(gòu)成的固化劑組合物進(jìn)行復(fù)配,由此得到的雙組分涂料組合物不僅具有長活化期,而且在不同干燥條件下光澤穩(wěn)定;此外,在配制雙組分水性涂料組合物時,將主劑中所包含的有機(jī)溶劑的量控制在一定范圍內(nèi)也可以明顯提升漆膜的光澤穩(wěn)定性,這在本技術(shù)之前是難以預(yù)見的。

12、本發(fā)明的一個或多個實施方案的細(xì)節(jié)在以下的說明書中闡明。根據(jù)說明書和權(quán)利要求,本發(fā)明其它特征、目的和優(yōu)點將變得清楚。

13、定義

14、在本文中使用時,不使用數(shù)量詞、“至少一種”和“一種或多種”可互換使用。因此,例如包含添加劑的涂料組合物可以被解釋為表示該涂料組合物包含“一種或多種”添加劑。

15、在組合物被描述為包括或包含特定組分的情況下,預(yù)計該組合物中并不排除本發(fā)明未涉及的可選組分,并且預(yù)計該組合物可由所涉及的組分構(gòu)成或組成,或者在方法被描述為包括或包含特定工藝步驟的情況下,預(yù)計該方法中并不排除本發(fā)明未涉及的可選工藝步驟,并且預(yù)計該方法可由所涉及的工藝步驟構(gòu)成或組成。

16、為了簡便,本文僅明確地公開了一些數(shù)值范圍。然而,任意下限可以與任何上限組合形成未明確記載的范圍;以及任意下限可以與其它下限組合形成未明確記載的范圍,同樣任意上限可以與任意其它上限組合形成未明確記載的范圍。此外,盡管未明確記載,但是范圍端點間的每個點或單個數(shù)值都包含在該范圍內(nèi)。因而,每個點或單個數(shù)值可以作為自身的下限或上限與任意其它點或單個數(shù)值組合或與其它下限或上限組合形成未明確記載的范圍。

17、本文中使用時,術(shù)語“或(or)”是包括性的。也就是說,短語“a或(or)b”表示“a,b,或a和b兩者”,也可簡寫為“a和/或b”。更具體地,以下任一條件均滿足條件“a或b”:a為真(或存在)并且b為假(或不存在);a為假(或不存在)而b為真(或存在);或a和b都為真(或存在)。相比之下,排它性的“或(or)”在本文中例如由諸如“要么a要么b”和“a或b中的一個”之類的術(shù)語來表示。

18、在本技術(shù)的上下文中,術(shù)語“雙組分水性涂料組合物”是指通常由兩個組分組成的涂料組合物,這兩個組分彼此是分開包裝的,使用前將這兩個組分根據(jù)所需比例進(jìn)行混合并且根據(jù)需要對其進(jìn)行稀釋涂布從而形成涂層。

19、在描述組合物不含某種成分的上下文中,術(shù)語“不含”是指該組合物不含故意添加的該種成分??紤]到實際配制過程中各組分的具體組成的復(fù)雜性,短語“不含某種成分”可以理解為組合物包含基于組合物的總重量小于1重量%的該種成分,更優(yōu)選地小于0.5重量%,甚至更優(yōu)選地小于0.2重量%,最優(yōu)選地小于0.1重量%。

20、在本文中,術(shù)語“分散體”符合iupac化學(xué)術(shù)語總目錄(iupac?compendiumofchemical?terminology)(2007)中的定義,其將分散體定義為包含多于一種相的材料,其中至少一種相由通常在膠態(tài)的粒度范圍內(nèi)的分布于整個連續(xù)相域中的細(xì)分的相域組成。

21、本文中使用時,術(shù)語“水性分散體”是指分散體中的分散介質(zhì)(溶劑或載體流體)主要或首要地包含水。例如,在一些實施方案中,基于分散介質(zhì)的總重量,分散介質(zhì)包含至少約50重量%、優(yōu)選地至少約60重量%、更優(yōu)選地至少70重量%且至多約99重量%、至多約100重量%的水。例如,基于分散介質(zhì)的總重量,分散介質(zhì)包含約80重量%、約85重量%或約95重量%的水。

22、當(dāng)在本文中使用時,術(shù)語“樹脂的水性分散體”是指樹脂(即聚合物)以微粒形式在水性液體介質(zhì)中的穩(wěn)定分散體,任選地可以借助合適的分散助劑諸如表面活性劑、助溶劑。因此,在本技術(shù)中當(dāng)針對聚合物使用時,除非另有聲明,術(shù)語“水性乳膠”和“水性分散體”可以交替使用。制備水性乳膠的方法是本領(lǐng)域已知的,例如可以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的乳液聚合工藝進(jìn)行制備。水性分散體也可以商業(yè)購得。

23、在本文中使用時,術(shù)語“羥基官能”意指含有至少一個未反應(yīng)的羥基官能團(tuán)。

24、在本文中使用時,術(shù)語“親水性固化劑”具有本領(lǐng)域中公知的含義。通常,親水性固化劑通常是通過對固化劑進(jìn)行親水改性獲得的。作為示例性說明,親水性固化劑可以是例如非離子型親水改性的(例如科思創(chuàng)公司的bayhydur?3100)、離子型改性的、非離子型和離子型復(fù)合改性的。

25、可施工時間或適用期或活化期(pot?life)是這樣的時間,在其間一旦將涂料組合物的相互反應(yīng)的組分加以混合,仍可對該涂料組合物進(jìn)行恰當(dāng)?shù)靥幚砘蚴┯们铱梢垣@得品質(zhì)不受損害的涂層。在雙組分涂料組合物的處理中,通常需要在施用前不久將反應(yīng)性組分混合在一起以避免反應(yīng)性組分過早反應(yīng)。術(shù)語"在施用前不久"是從事雙組分涂料組合物工作的本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。在期間可在實際使用或施用之前制備該即可使用的涂料組合物(ready-to-use?coating?composition)的時間段取決于例如該涂料組合物的適用期。因此,為了具有充裕的時間窗口用于制備、混合并施用雙組分涂料組合物,需要足夠長的適用期。因此,可施工時間也可定義為,在該時間內(nèi),涂刷形成的漆膜具有滿足要求的性能。一般情況下,在可施工時間結(jié)束時,涂料的粘度會翻倍。除此之外,由于水性樹脂與油性樹脂不同,不能以單一的粘度作為判斷可施工時間的標(biāo)準(zhǔn)。對于水性分散體來說,在可施工時間結(jié)束時,漆膜成膜后透明度、豐滿度、光澤、硬度都不能有明顯下降。

26、如本文所用的術(shù)語“固化的”意謂在液體組合物的狀態(tài)下如astm?d5895-standardtest?methods?for?evaluating?drying?or?curing?during?film?formation?of?organiccoatings?using?mechanical?recorder(用于使用機(jī)械記錄儀在有機(jī)涂層的成膜期間評價干燥或固化的標(biāo)準(zhǔn)測試方法)所定義將組合物的施用膜至少固化至能夠碰觸(set-to-touch),此文獻(xiàn)也并入本說明書中作為參考。本文所用術(shù)語“固化(cure)”以及“進(jìn)行固化(curing)”意謂施用的液體組合物由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣袒瘧B(tài)的過程。術(shù)語“固化的(cured)”、“固化(cure)”以及“進(jìn)行固化(curing)”涵蓋組合物經(jīng)由溶劑揮發(fā)以及組合物中成分的化學(xué)交聯(lián)的干燥過程。

27、在本技術(shù)的上下文中,“施工性”是用于衡量涂料組合物的施工難易程度的參數(shù),通過在不同的溫度、濕度的條件下,特別是水性漆在高溫(溫度高于35℃)低濕(濕度低于40%)難施工的條件和噴涂超大工件來衡量的。通常,施工性能是由施工人員進(jìn)行評級的,一般分成1-5級,級別越高,施工性能越好,其中,1級表示施工性能最差;5級表示施工性能最優(yōu);3級表示非常差的施工狀態(tài),基本不能在市面流通,5%的評級分?jǐn)?shù)下降對于肉眼的判斷來說已經(jīng)非常明顯。

28、在本技術(shù)的上下文中,“光澤穩(wěn)定性”是用于衡量涂料組合物的施涂性能的參數(shù),通過在室溫下涂覆的涂料組合物形成的涂層的光澤度與在50℃下涂覆的涂料組合物形成的涂層的光澤度的差別來衡量。光澤度差異越大,涂層的光澤穩(wěn)定性越差,而光澤度差異越小,涂層的光澤穩(wěn)定性越優(yōu)異。

29、當(dāng)在本文中使用時,術(shù)語“底漆”是指這樣的涂料組合物,其可被涂覆到基材上并且被干燥、交聯(lián)或以其他方式硬化以形成具有對基材表面的充分粘附性的不發(fā)粘的連續(xù)膜,而且由此形成的連續(xù)膜能夠?qū)谋砻婢哂幸欢ǖ谋Wo(hù)作用。

30、當(dāng)在本文中使用時,術(shù)語“面漆”是指這樣的涂料組合物,其可被涂覆到基材上或底漆上并且被干燥、交聯(lián)或以其他方式硬化以形成具有對基材或底漆表面的充分粘附性的不發(fā)粘的連續(xù)膜,而且由此形成的連續(xù)膜不僅能夠?qū)幕虻灼岜砻婢哂幸欢ǖ谋Wo(hù)作用,還具有裝飾效果。

31、術(shù)語“優(yōu)選的”和“優(yōu)選地”是指在某些情況下可提供某些益處的本發(fā)明實施方案。然而,在相同或其他情況下,其他實施方案也可能是優(yōu)選的。另外,一個或多個優(yōu)選的實施方案的敘述不意味著其他實施方案是不可用的,并且不旨在將其他實施方案排除在本發(fā)明范圍外。

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