本發(fā)明涉及涂料的技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及水性木蠟漆及其制備方法。
背景技術(shù)：
植物油蠟涂料國內(nèi)的俗稱，原料主要以梓油、亞麻油、蘇子油、松油、棕櫚蠟、植物樹脂及天然色素融合而成。
目前，出現(xiàn)了較多的木蠟油的相關(guān)報道。例如中國專利CN106381061A公開了一種滲透性木蠟油，具體為：該滲透性木蠟油包括以下重量份的各組分：聚合亞麻油15～19份、桐油3～5份、醇酸樹脂3～5份、巴西橙油8～10份、巴西棕櫚蠟0.5～1.5份、黃蜂蠟0.5～1.5份、溶劑油25～35份、大豆油脂肪酸10～15份。滲透性木蠟油包括以下重量份的各組分：聚合亞麻油17份、桐油4份、醇酸樹脂4份、巴西橙油9份、巴西棕櫚蠟1份、黃蜂蠟1份、溶劑油20份、大豆油脂肪酸12份。溶劑油為D40溶劑油。又例如中國專利CN104109475A公開了一種滲透性木蠟油，具體為：該木蠟油按重量份數(shù)包括：植物油50～90份、松香改性樹脂5～10份、植物蠟5～10份、催干劑0.1～0.5份、光穩(wěn)定劑0.1～0.3份、助溶劑0.1～0.3份，植物油包括桐油、亞麻油、腰果油、椰子油、蓖麻油、豆油、桔子油中的至少一種，植物蠟包括蜜蜂蠟、棕櫚蠟、蟲蠟以及木蠟中的一種或幾種；催干劑包括金屬干料或有機酸金屬皂；助溶劑為環(huán)保礦物油。
以上，現(xiàn)有技術(shù)中，木蠟油普遍存在VOC高、耐磨性差、硬度差等缺陷。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明一方面在于提供一種水性木蠟漆，該水性木蠟漆VOC低，耐磨性較高，硬度較大。
一種水性木蠟漆，其按照質(zhì)量份包含水、100份水性羥基丙烯酸樹脂組分和50～80份硅氧烷物；其中水性羥基丙烯酸樹脂組分的原料包含質(zhì)量之比為100：(1～5)的水性羥基丙烯酸樹脂和植物蠟。
進一步地，所述水的質(zhì)量份為10～20份。
進一步地，所述水性羥基丙烯酸樹脂的羥基含量為1～4.5wt％。
進一步地，所述水性羥基丙烯酸樹脂的重均分子量為2000～20000。
進一步地，還包含酸度調(diào)節(jié)劑，所述酸度調(diào)節(jié)劑的含量為以pH為4～6為用量。
進一步地，所述硅氧烷物的結(jié)構(gòu)式為R1-Si(OR2)x，其中，X為2～4，R1為—H、未取代或任意基取代的烴基烴基，R2為異丁基或正丁基。
進一步地，所述水性羥基丙烯酸樹脂組分的原料還包含助溶劑，所述助溶劑與水性羥基丙烯酸樹脂的質(zhì)量之比(1～5)：100。
進一步地，所述水性羥基丙烯酸樹脂組分的原料還包含助劑，所述助劑與水性羥基丙烯酸樹脂的質(zhì)量之比(1～2)：100。
進一步地，所述水性羥基丙烯酸樹脂組分的原料還包含水，所述助溶劑與水性羥基丙烯酸樹脂的質(zhì)量之比(20～40)：100。
本發(fā)明另一方面在于提供一種水性木蠟漆的制備方法，由該制備方法所得到的水性木蠟漆VOC低，耐磨性較高，硬度較大。
一種木蠟漆的制備方法，包括以下步驟：
將包含質(zhì)量之比為100：(1～5)的水性羥基丙烯酸樹脂和植物蠟的原料混合，形成水性羥基丙烯酸樹脂組分；
以及，按照質(zhì)量份將水、50～80份硅氧烷物和100份所述水性羥基丙烯酸樹脂組分混合。
本發(fā)明水性木蠟漆以水性羥基丙烯酸樹脂和硅氧烷物交聯(lián)而成的固化物為漆膜。由于該漆膜含有硅氧鏈段，具有較大的硬度和較好的耐磨性。由于以水為溶劑，因此具有較低的VOC。
具體實施方式
除非另有限定，本文使用的所有技術(shù)以及科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的相同的含義。當(dāng)存在矛盾時，以本說明書中的定義為準(zhǔn)。
如本文所用之術(shù)語：
“由……制備”與“包含”同義。本文中所用的術(shù)語“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它變形，意在覆蓋非排它性的包括。例如，包含所列要素的組合物、步驟、方法、制品或裝置不必僅限于那些要素，而是可以包括未明確列出的其它要素或此種組合物、步驟、方法、制品或裝置所固有的要素。
連接詞“由……組成”排除任何未指出的要素、步驟或組分。如果用于權(quán)利要求中，此短語將使權(quán)利要求為封閉式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但與其相關(guān)的常規(guī)雜質(zhì)除外。當(dāng)短語“由……組成”出現(xiàn)在權(quán)利要求主體的子句中而不是緊接在主題之后時，其僅限定在該子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作為整體的所述權(quán)利要求之外。
當(dāng)量、濃度、或者其它值或參數(shù)以范圍、優(yōu)選范圍、或一系列上限優(yōu)選值和下限優(yōu)選值限定的范圍表示時，這應(yīng)當(dāng)被理解為具體公開了由任何范圍上限或優(yōu)選值與任何范圍下限或優(yōu)選值的任一配對所形成的所有范圍，而不論該范圍是否單獨公開了。例如，當(dāng)公開了范圍“1～5”時，所描述的范圍應(yīng)被解釋為包括范圍“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。當(dāng)數(shù)值范圍在本文中被描述時，除非另外說明，否則該范圍意圖包括其端值和在該范圍內(nèi)的所有整數(shù)和分數(shù)。
“質(zhì)量份”指表示多個組分的質(zhì)量比例關(guān)系的基本計量單位，1份可表示任意的單位質(zhì)量，如可以表示為1g，也可表示2.689g等。假如我們說A組分的質(zhì)量份為a份，B組分的質(zhì)量份為b份，則表示A組分的質(zhì)量和B組分的質(zhì)量之比a：b。或者，表示A組分的質(zhì)量為aK，B組分的質(zhì)量為bK(K為任意數(shù)，表示倍數(shù)因子)。不可誤解的是，與質(zhì)量份數(shù)不同的是，所有組分的質(zhì)量份之和并不受限于100份之限制。
“和/或”用于表示所說明的情況的一者或兩者均可能發(fā)生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)；
此外，本發(fā)明要素或組分前的不定冠詞“一種”和“一個”對要素或組分的數(shù)量要求(即出現(xiàn)次數(shù))無限制性。因此“一個”或“一種”應(yīng)被解讀為包括一個或至少一個，并且單數(shù)形式的要素或組分也包括復(fù)數(shù)形式，除非所述數(shù)量明顯旨指單數(shù)形式。
本發(fā)明的水性木蠟漆，其按照質(zhì)量份包含水、100份水性羥基丙烯酸樹脂組分和50～80份硅氧烷物，硅氧烷物的質(zhì)量份可以為50份、51份、53份、55份、60份、65份、70份、75份、78份或80份等；其中水性羥基丙烯酸樹脂組分的原料包含質(zhì)量之比為100：(1～5)的水性羥基丙烯酸樹脂和植物蠟，例如水性羥基丙烯酸樹脂和植物蠟的質(zhì)量之比為100：1、100：1.2、100：1.5、100：2、100：2.5、100：3、100：4、100：4.5、100：4.8或100：5等。
此處，水性羥基丙烯酸樹脂是指以含有羥基的聚丙烯酸酯為分散相、以水為分散介質(zhì)的均相分散體系，其涵蓋羥基丙烯酸乳液、羥基丙烯酸分散體或羥基丙烯酸水溶液三種形態(tài)的分散體系，優(yōu)選為羥基丙烯酸分散體。容易理解的是，于本發(fā)明中，水性羥基丙烯酸樹脂的分散相優(yōu)選為線性羥基聚丙烯酸。水性羥基丙烯酸樹脂可以采用已知的技術(shù)合成，如中國專利CN106188390A、CN102627720A、CN102161770A、CN102432766A等不限于此。
水性羥基丙烯酸樹脂的羥基含量均為1～4.5wt％。此范圍內(nèi)的羥基含量能保證固化反應(yīng)的速率適當(dāng)，以保證固化的穩(wěn)定性。具體而言，羥基過少，則固化過慢，交聯(lián)度過低導(dǎo)致耐水性較差；羥基過多，固化過于劇烈而難以控制，并且導(dǎo)致交聯(lián)度過高則。
水性羥基丙烯酸樹脂的重均分子量較佳地為2000～20000。若二者的分子量過高，則固化的分子位阻過大，降低固化速率；若二者的分子量過低，則交聯(lián)度過低，會降低耐水性。
需要補充的是，水性羥基丙烯酸樹脂與硅氧烷物在水的作用下交聯(lián)固化的反應(yīng)歷程是，首先，硅氧烷物中的硅氧烷基在水的作用下水解而生成硅醇基，硅羥基基與水性羥基丙烯酸樹脂的羥基縮合交聯(lián)以固化得到三維網(wǎng)狀的漆膜。
此處，硅氧烷物是指分子結(jié)構(gòu)中含有硅氧烷基團的化合物，其具有分子通式R1-Si(OR2)x，其中，R1為—H、未取代或任意基取代的烴基，R2為烷烴基，x通常為自然數(shù)。但在本發(fā)明中，鑒于硅氧烷物對水性羥基丙烯酸樹脂所起的交聯(lián)固化作用，硅氧烷物的反應(yīng)的活性點必需為2以上，即硅氧烷物必需地為二官能度以上，因此x為2～4。硅氧烷物可列舉出KH-550(氨基丙基三乙氧基硅氧烷)、KH-560(異丙基氧丙基三甲氧基硅氧烷)、苯基三甲氧基硅烷、γ-巰丙基三甲氧基硅氧烷、甲基三乙氧基硅烷、硅酸四乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)等。
上述硅氧烷物不僅僅作為固化劑，更重要的是，其含有的硅氧鍵被引入漆膜中，以賦予漆膜更優(yōu)異的抗表面張力更高，提高了抗沾污性。
在硅氧烷物對水性羥基丙烯酸樹脂的固化反應(yīng)中，同時難以避免地發(fā)生硅羥基的自聚反應(yīng)等副反應(yīng)。為了抑制該副反應(yīng)以更有利于固化反應(yīng)占據(jù)優(yōu)勢，上述R2較好地C3～4，特別優(yōu)選為異丁基或正丁基。雖然R2的碳鏈過長能更好等抑制硅醇的自聚，但同時也抑制了硅氧基的水解，降低了硅羥基的生成活性，不僅如此，也增強了硅氧烷物的疏水性，以造成更大的同水性羥基丙烯酸樹脂的分子相容性而降低固化反應(yīng)活性；若R2的碳鏈過短，則加快了硅氧烷的水解而使得自聚反應(yīng)占據(jù)優(yōu)勢。
當(dāng)然，還可以采用其它的手段來抑制該副反應(yīng)以更有利于固化反應(yīng)，如水性木蠟漆還可包含酸度調(diào)節(jié)劑，該酸度調(diào)節(jié)劑的含量為以pH為4～6為用量。酸度調(diào)節(jié)劑使得固化反應(yīng)維持較適宜的pH，以保證硅醇的自聚保持較為適當(dāng)?shù)乃俣取Ｋ岫日{(diào)節(jié)劑可列舉出乙酸、鹽酸、草酸等，優(yōu)選為乙酸和鹽酸。
上述水的質(zhì)量份較好地為10～20份，例如10份、10.5份、11份、13份、15份、18份、20份等。該范圍用量的水，能保證硅氧烷的水解速率適當(dāng)以提高固化的穩(wěn)定性。
水性羥基丙烯酸樹脂組分的原料還包含助溶劑，助溶劑與水性羥基丙烯酸樹脂的質(zhì)量之比(1～5)：100，例如100：1、100：1.2、100：1.5、100：2、100：2.5、100：3、100：4、100：4.5、100：4.8或100：5等。
助溶劑可列舉出碳酸丙烯酯、PMA、丙二醇甲醚等，或者其它常規(guī)的形式。
水性羥基丙烯酸樹脂組分的原料還包含助劑，助劑與水性羥基丙烯酸樹脂的質(zhì)量之比(1～2)：100，例如100：1、100：1.05、100：1.1、100：1.2、100：1.5、100：1.8、100：2等。
助劑可有聚乙烯均聚物或共聚物類、脂肪酸類和酯類等的分散劑。聚氧乙烯烷基酚醚，聚氧乙烯脂肪醇醚，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物的潤濕劑。聚氨酯類增稠劑。聚醚類及礦物油類消泡劑等。
水性羥基丙烯酸樹脂組分的原料還包含水，水與水性羥基丙烯酸樹脂的質(zhì)量之比(20～40)：100，例如20：100、22：100、25：100、30：100、35：100、38：100、40：100等。
本發(fā)明的水性木蠟漆的制備方法，包括以下步驟：
將包含質(zhì)量之比為100：(1～5)的由水性羥基丙烯酸樹脂組成的水性羥基丙烯酸樹脂和植物蠟的原料混合，形成水性羥基丙烯酸樹脂組分；
以及，按照質(zhì)量份將水、50～80份硅氧烷物和100份水性羥基丙烯酸樹脂組分混合。
至于上述混合的加料順序，不作限定，其不會損害本發(fā)明技術(shù)方案的實施。
以上未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
實施例1
步驟一、水性羥基丙烯酸樹脂組分的制備。首先配比水性羥基丙烯酸樹脂組分的原料，即水性羥基丙烯酸樹脂：助溶劑：植物蠟：助劑：水＝100：1：1：1：20，取出水性羥基丙烯酸樹脂放入容器中，500r/min分散2～3分鐘，加入潤濕劑500r/min分散2～3分鐘。加入分散劑、消泡劑500r/min分散2～3分鐘。助溶劑和水混合后加入容器中，在800r/min分散10分鐘后加入增稠劑800r/min分散4分鐘，加入植物蠟800r/min分散10分鐘，后速度調(diào)至到300r/min分散4分鐘消泡后檢測包裝。
步驟二、按照質(zhì)量份將10份水、50份硅氧烷物和100份所述水性羥基丙烯酸樹脂組分混合。
實施例2
步驟一、水性羥基丙烯酸樹脂組分的制備。首先配比水性羥基丙烯酸樹脂組分的原料，即水性羥基丙烯酸樹脂：助溶劑：植物蠟：助劑：水＝100：5：5：2：40，取出水性羥基丙烯酸樹脂放入容器中，500r/min分散2～3分鐘，加入潤濕劑500r/min分散2～3分鐘。加入分散劑、消泡劑500r/min分散2～3分鐘。助溶劑和水混合后加入容器中，在800r/min分散10分鐘后加入增稠劑800r/min分散4分鐘，加入植物蠟800r/min分散10分鐘，后速度調(diào)至到300r/min分散4分鐘消泡后檢測包裝。
步驟二、按照質(zhì)量份將20份水、50份硅氧烷物和100份所述水性羥基丙烯酸樹脂組分混合。
實施例3
步驟一、水性羥基丙烯酸樹脂組分的制備。首先配比水性羥基丙烯酸樹脂組分的原料，即水性羥基丙烯酸樹脂：助溶劑：植物蠟：助劑：水＝100:3:3:1.5：30，取出水性羥基丙烯酸樹脂放入容器中，500r/min分散2～3分鐘，加入潤濕劑500r/min分散2～3分鐘。加入分散劑、消泡劑500r/min分散2～3分鐘。助溶劑和水混合后加入容器中，在800r/min分散10分鐘后加入增稠劑800r/min分散4分鐘，加入植物蠟800r/min分散10分鐘，后速度調(diào)至到300r/min分散4分鐘消泡后檢測包裝。
步驟二、按照質(zhì)量份將15份水、65份硅氧烷物和100份所述水性羥基丙烯酸樹脂組分混合。
實施例4
步驟一、水性羥基丙烯酸樹脂組分的制備。首先配比水性羥基丙烯酸樹脂組分的原料，即水性羥基丙烯酸樹脂：助溶劑：植物蠟：助劑：水＝100:3:3:2：40，取出水性羥基丙烯酸樹脂放入容器中，500r/min分散2～3分鐘，加入潤濕劑500r/min分散2～3分鐘。加入分散劑、消泡劑500r/min分散2～3分鐘。助溶劑和水混合后加入容器中，在800r/min分散10分鐘后加入增稠劑800r/min分散4分鐘，加入植物蠟800r/min分散10分鐘，后速度調(diào)至到300r/min分散4分鐘消泡后檢測包裝。
步驟二、按照質(zhì)量份將15份水、50份硅氧烷物和100份所述水性羥基丙烯酸樹脂組分混合。
實施例5
步驟一、水性羥基丙烯酸樹脂組分的制備。首先配比水性羥基丙烯酸樹脂組分的原料，即水性羥基丙烯酸樹脂：助溶劑：植物蠟：助劑：水＝100:3:3:1：30，取出水性羥基丙烯酸樹脂放入容器中，500r/min分散2～3分鐘，加入潤濕劑500r/min分散2～3分鐘。加入分散劑、消泡劑500r/min分散2～3分鐘。助溶劑和水混合后加入容器中，在800r/min分散10分鐘后加入增稠劑800r/min分散4分鐘，加入植物蠟800r/min分散10分鐘，后速度調(diào)至到300r/min分散4分鐘消泡后檢測包裝。
步驟二、按照質(zhì)量份將20份水、65份硅氧烷物和100份所述水性羥基丙烯酸樹脂組分混合。
對比例
進口木蠟油。
將實施例1～5和對比例進行測試，其結(jié)果如下表：
本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：
1、本發(fā)明為水性涂料，溶劑50％以上為水，VOC的含量200g/L以下。木蠟油為溶劑型涂料，含有的溶劑為有機溶劑，而且溶劑含量超過30％。VOC的含量200g/L以上。所有本發(fā)明VOC低，是對環(huán)境更友好型涂料。
2、本發(fā)明的成膜物質(zhì)為丙烯酸樹脂的羥基通過和硅醇的交聯(lián)及硅醇的自聚而形成。具有均勻、連續(xù)的漆膜，而且化學(xué)鍵能高，具有很好的穩(wěn)定性。而現(xiàn)有技術(shù)中的木蠟油，其成膜物質(zhì)是由油脂里的不飽和脂肪酸的不飽和鍵高溫交聯(lián)所形成大分子量聚合物，還有天然高沸點植物蠟混合而成。含有較多小分子量物質(zhì)，分子量不均勻，不能連續(xù)成膜，所以硬度、耐磨、耐水、耐醇比較差。
由于本發(fā)明中所涉及的各工藝參數(shù)的數(shù)值范圍在上述實施例中不可能全部體現(xiàn)，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員完全可以想象到只要落入上述該數(shù)值范圍內(nèi)的任何數(shù)值均可實施本發(fā)明，當(dāng)然也包括若干項數(shù)值范圍內(nèi)具體值的任意組合。此處，出于篇幅的考慮，省略了給出某一項或多項數(shù)值范圍內(nèi)具體值的實施例，此不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的技術(shù)方案的公開不充分。
申請人聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式選擇等，落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。