一种偶联剂改性水性UV木器面漆的制备方法

技术领域

本发明涉及面漆技术领域，尤其涉及一种偶联剂改性水性UV木器面漆的制备方法。

背景技术

传统溶剂型UV固化所使用活性稀释剂大多为丙烯酸类功能单体，固化后体积收缩大，影响凃层附着力，并且活性稀释剂具有一定的挥发性，对人体有一定的危害。水性UV固化涂料由于不含稀释剂单体，而是以水为稀释剂，可解决挥发性组份毒性和刺激性，是涂料的一个发展方向。但是与传统UV固化涂料相比，目前国内水性UV固化涂料合成乳液多以甲苯二异氰酸酯为原料来制作，双键含量和相对分子质量太低，力学性能较差。随着市场对水性涂料综合性能的要求不断提高，其耐磨性、耐化性、硬度等综合性能需要进一步提高，由此对水性UV涂料性能增迫在眉睫。

中国发明专利CN108795259A公开了一种水性有机硅改性UV木器漆及其制备方法，该方法提高了木器漆的硬度、手感、疏水性、附着力、阻燃性能和耐酸碱性；但是该木器漆的耐腐蚀性能和耐盐雾性能仍有待提高，这不利于面漆在特殊领域的应用，故有必要研究一种偶联剂改性水性UV木器面漆的制备方法。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种偶联剂改性水性UV木器面漆的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种偶联剂改性水性UV木器面漆的制备方法，包括以下步骤：将去离子水和填料在反应器中高速搅拌，然后依次加入大孔径氧化铝、有机硅溶胶、改性环氧丙烯酸酯树脂、反应活性稀释剂、光引发剂和消泡剂，分散均匀后，加入偶联剂，混合均匀，即可。

优选的，所述的偶联剂改性水性UV木器面漆，由以下重量比的成分组成：填料18-25％、大孔径氧化铝8-12％、有机硅溶胶3-8％、改性环氧丙烯酸酯树脂15-25％、反应活性稀释剂6-10％、光引发剂1-2％、消泡剂0.5-0.8％、偶联剂1.8-2.5％和去离子水余量。

优选的，所述的填料为超细滑石粉、重钙粉、轻钙粉、云母粉、高岭土、沉淀硫酸钡、硅钙粉中的任意一种或者多种的组合。

优选的，所述的大孔径氧化铝的比表面积为220-250m

优选的，所述的有机硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：将α-巯基硅烷作为改性剂加入到基本硅溶胶溶液中，60-65℃保温反应6-8小时；减压下浓缩反应液至600-650g；常压下用甲基乙基酮在保留溶液浓度不变的情况下蒸馏置换溶液中的乙醇和水，蒸馏头温度达到甲基乙基酮的沸点(79.5℃)为终点；降温到室温，用3um滤膜过滤，得到有机改性硅溶胶。

优选的，所述的改性环氧丙烯酸酯树脂为柔性链改性环氧丙烯酸酯树脂。

优选的，所述的反应活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚和环氧丙烷苯基醚中的任意一种或者多种的组合。

优选的，所述的光引发剂为2,2-偶氮基-双(2-脒基丙烷)，所述的消泡剂为磷酸三丁酯。

所述的偶联剂为乙烯基三烷氧基硅烷。

本发明的有益之处在于：本发明的偶联剂改性水性UV木器面漆的制备方法，包括以下步骤：将去离子水和填料在反应器中高速搅拌，然后依次加入大孔径氧化铝、有机硅溶胶、改性环氧丙烯酸酯树脂、反应活性稀释剂、光引发剂和消泡剂，分散均匀后，加入偶联剂，混合均匀，即可。本发明的水性UV木器面漆，通过加入大孔径氧化铝，提升了氧化铝与有机原料的结合效果；采用α-硅烷偶联剂改性的有机硅溶胶，提升了有机硅溶胶的分散效果；采用柔性链改性环氧丙烯酸酯树脂可以有效提升各原料之间的交联密度。大孔径氧化铝、α-硅烷偶联剂改性的有机硅溶胶以及柔性链改性环氧丙烯酸酯树脂共同使用具有协同效果，可以显著提升面漆的耐腐蚀性能和耐盐雾性。

具体实施方式

实施例1

一种偶联剂改性水性UV木器面漆的制备方法，包括以下步骤：将去离子水和填料在反应器中2300rpm高速搅拌，依次加入大孔径氧化铝、有机硅溶胶、改性环氧丙烯酸酯树脂、反应活性稀释剂、光引发剂和消泡剂，调节搅拌速度至1080rpm分散均匀后，加入偶联剂，750rpm混合均匀，即可。

所述的偶联剂改性水性UV木器面漆，由以下重量比的成分组成：填料22％、大孔径氧化铝10％、有机硅溶胶5％、改性环氧丙烯酸酯树脂17％、反应活性稀释剂8％、光引发剂1.5％、消泡剂0.7％、偶联剂2.1％和去离子水余量。

所述的填料为超细滑石粉。

所述的大孔径氧化铝的比表面积为220-250m

所述的有机硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：将1.8gα-巯基硅烷作为改性剂加入到1000g基本硅溶胶溶液中，62℃保温反应7小时；减压下浓缩反应液至620g；常压下用甲基乙基酮在保留溶液浓度不变的情况下蒸馏置换溶液中的乙醇和水，蒸馏头温度达到甲基乙基酮的沸点(79.5℃)为终点；降温到室温，用3um滤膜过滤，得到有机改性硅溶胶。

所述的改性环氧丙烯酸酯树脂为柔性链改性环氧丙烯酸酯树脂。

所述的反应活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚。

所述的光引发剂为2,2-偶氮基-双(2-脒基丙烷)，所述的消泡剂为磷酸三丁酯。

所述的偶联剂为乙烯基三烷氧基硅烷。

实施例2

一种偶联剂改性水性UV木器面漆的制备方法，包括以下步骤：将去离子水和填料在反应器中2500rpm高速搅拌，依次加入大孔径氧化铝、有机硅溶胶、改性环氧丙烯酸酯树脂、反应活性稀释剂、光引发剂和消泡剂，调节搅拌速度至1000rpm分散均匀后，加入偶联剂，800rpm混合均匀，即可。

所述的偶联剂改性水性UV木器面漆，由以下重量比的成分组成：填料18％、大孔径氧化铝12％、有机硅溶胶3％、改性环氧丙烯酸酯树脂25％、反应活性稀释剂6％、光引发剂2％、消泡剂0.5％、偶联剂2.5％和去离子水余量。

所述的填料为硅钙粉。

所述的大孔径氧化铝的比表面积为220-250m

所述的有机硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：将1.5gα-巯基硅烷作为改性剂加入到1000g基本硅溶胶溶液中，60℃保温反应8小时；减压下浓缩反应液至600g；常压下用甲基乙基酮在保留溶液浓度不变的情况下蒸馏置换溶液中的乙醇和水，蒸馏头温度达到甲基乙基酮的沸点(79.5℃)为终点；降温到室温，用3um滤膜过滤，得到有机改性硅溶胶。

所述的改性环氧丙烯酸酯树脂为柔性链改性环氧丙烯酸酯树脂。

所述的反应活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚和环氧丙烷苯基醚质量比为3:1的组合。

所述的光引发剂为2,2-偶氮基-双(2-脒基丙烷)，所述的消泡剂为磷酸三丁酯。

所述的偶联剂为乙烯基三烷氧基硅烷。

实施例3

一种偶联剂改性水性UV木器面漆的制备方法，包括以下步骤：将去离子水和填料在反应器中1800rpm高速搅拌，依次加入大孔径氧化铝、有机硅溶胶、改性环氧丙烯酸酯树脂、反应活性稀释剂、光引发剂和消泡剂，调节搅拌速度至1250rpm分散均匀后，加入偶联剂，600rpm混合均匀，即可。

所述的偶联剂改性水性UV木器面漆，由以下重量比的成分组成：填料25％、大孔径氧化铝8％、有机硅溶胶8％、改性环氧丙烯酸酯树脂15％、反应活性稀释剂10％、光引发剂1％、消泡剂0.8％、偶联剂1.8％和去离子水余量。

所述的填料为超细滑石粉、重钙粉、轻钙粉质量比为5:2:3的组合。

所述的大孔径氧化铝的比表面积为220-250m

所述的有机硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：将2.4gα-巯基硅烷作为改性剂加入到1000g基本硅溶胶溶液中，65℃保温反应6小时；减压下浓缩反应液至650g；常压下用甲基乙基酮在保留溶液浓度不变的情况下蒸馏置换溶液中的乙醇和水，蒸馏头温度达到甲基乙基酮的沸点(79.5℃)为终点；降温到室温，用3um滤膜过滤，得到有机改性硅溶胶。

所述的改性环氧丙烯酸酯树脂为柔性链改性环氧丙烯酸酯树脂。

所述的反应活性稀释剂为环氧丙烷苯基醚。

所述的光引发剂为2,2-偶氮基-双(2-脒基丙烷)，所述的消泡剂为磷酸三丁酯。

所述的偶联剂为乙烯基三烷氧基硅烷。

实施例4

一种偶联剂改性水性UV木器面漆的制备方法，包括以下步骤：将去离子水和填料在反应器中2350rpm高速搅拌，依次加入大孔径氧化铝、有机硅溶胶、改性环氧丙烯酸酯树脂、反应活性稀释剂、光引发剂和消泡剂，调节搅拌速度至1000rpm分散均匀后，加入偶联剂，750rpm混合均匀，即可。

所述的偶联剂改性水性UV木器面漆，由以下重量比的成分组成：填料20％、大孔径氧化铝12％、有机硅溶胶4.5％、改性环氧丙烯酸酯树脂25％、反应活性稀释剂6.5％、光引发剂2％、消泡剂0.7％、偶联剂2.5％和去离子水余量。

所述的填料为云母粉和高岭土质量比为1:4的组合。

所述的大孔径氧化铝的比表面积为220-250m

所述的有机硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：将2.7gα-巯基硅烷作为改性剂加入到1000g基本硅溶胶溶液中，62℃保温反应6.5小时；减压下浓缩反应液至615g；常压下用甲基乙基酮在保留溶液浓度不变的情况下蒸馏置换溶液中的乙醇和水，蒸馏头温度达到甲基乙基酮的沸点(79.5℃)为终点；降温到室温，用3um滤膜过滤，得到有机改性硅溶胶。

所述的改性环氧丙烯酸酯树脂为柔性链改性环氧丙烯酸酯树脂。

所述的反应活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚和环氧丙烷苯基醚质量比为2:3的组合。

所述的光引发剂为2,2-偶氮基-双(2-脒基丙烷)，所述的消泡剂为磷酸三丁酯。

所述的偶联剂为乙烯基三烷氧基硅烷。

实施例5

一种偶联剂改性水性UV木器面漆的制备方法，包括以下步骤：将去离子水和填料在反应器中1800rpm高速搅拌，依次加入大孔径氧化铝、有机硅溶胶、改性环氧丙烯酸酯树脂、反应活性稀释剂、光引发剂和消泡剂，调节搅拌速度至10080rpm分散均匀后，加入偶联剂，650rpm混合均匀，即可。

所述的偶联剂改性水性UV木器面漆，由以下重量比的成分组成：填料18％、大孔径氧化铝10.5％、有机硅溶胶3％、改性环氧丙烯酸酯树脂21％、反应活性稀释剂6％、光引发剂1.5％、消泡剂0.5％、偶联剂2.5％和去离子水余量。

所述的填料为云母粉。

所述的大孔径氧化铝的比表面积为220-250m

所述的有机硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：将1.8gα-巯基硅烷作为改性剂加入到1000g基本硅溶胶溶液中，64℃保温反应7.5小时；减压下浓缩反应液至625g；常压下用甲基乙基酮在保留溶液浓度不变的情况下蒸馏置换溶液中的乙醇和水，蒸馏头温度达到甲基乙基酮的沸点(79.5℃)为终点；降温到室温，用3um滤膜过滤，得到有机改性硅溶胶。

所述的改性环氧丙烯酸酯树脂为柔性链改性环氧丙烯酸酯树脂。

所述的反应活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚。

所述的光引发剂为2,2-偶氮基-双(2-脒基丙烷)，所述的消泡剂为磷酸三丁酯。

所述的偶联剂为乙烯基三烷氧基硅烷。

对比例1

将实施例1中的大孔径氧化铝替换为常规的纳米氧化铝。

对比例2

将实施例1中的有机硅溶胶替换为含Si元素量相等的有机硅UV树脂乳液(有机硅UV树脂乳液制备方法参照中国发明专利CN108795259A实施例1)。

对比例3

将实施例1中的柔性链改性环氧丙烯酸酯树脂替换为中国发明专利CN104974658A实施例1中的环氧丙烯酸酯树脂。

对比例4

将实施例1中的大孔径氧化铝替换为常规的纳米氧化铝，同时将实施例1中的有机硅溶胶替换为含Si元素量相等的有机硅UV树脂乳液(有机硅UV树脂乳液制备方法参考中国发明专利CN108795259A实施例1)。

对比例5

将实施例1中的柔性链改性环氧丙烯酸酯树脂替换为中国发明专利CN104974658A实施例1中的环氧丙烯酸酯树脂，同时将实施例1中的有机硅溶胶替换为含Si元素量相等的有机硅UV树脂乳液(有机硅UV树脂乳液制备方法参考中国发明专利CN108795259A实施例1)。

对比例6

将实施例1中的大孔径氧化铝替换为常规的纳米氧化铝，同时将实施例1中的柔性链改性环氧丙烯酸酯树脂替换为中国发明专利CN104974658A实施例1中的环氧丙烯酸酯树脂。

对比例7

以中国发明专利CN108795259A实施例4制备的UV木器漆作为对照。

测试例

在相同条件下，将上述实施例1-5中制备的偶联剂改性水性UV木器面漆与对比例1-7，在相同条件下喷涂于相同规格的楠木表面(漆膜厚度约150微米)，表干后，实施例1-5、对比例1-7在波长为365nm的紫外光下18cm处照射60s固化，按照相关标准对测试木器漆膜性能结果如下表1。

其中：漆膜硬度测试方法参照GB/T6739-2006；耐酸腐蚀性能测试方法参照GB/T1763-1979；耐盐雾性能测试方法参照GB/T1771-2007；耐水性测试方法参照GB/T1733-1993。

表1-1：木器漆膜性能对比测试结果(附着力、漆膜硬度、耐水性)；

表1-2：木器漆膜性能对比测试结果(耐酸腐蚀性能、耐盐雾性)；

由以上测试数据可以知道，本发明制备的改性水性UV木器面漆具有非常好的耐酸腐蚀性能和耐酸腐蚀性能，尤其是本发明采用的大孔径氧化铝、有机硅溶胶、柔性链改性环氧丙烯酸酯树脂，相互直接具有协同效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。