一种低voc木材封闭剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种低voc木材封闭剂及其制备方法 (Low-VOC wood sealing agent and preparation method thereof ) 是由 朱会明 林泽聪 张喜强 于 2021-07-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种低VOC木材封闭剂,由主漆和固化剂组成,所述主漆与所述固化剂的重量比为(2.5-3.5)：1,所述主漆由如下重量份的组分组成：改性丙烯酸树脂65-67份、润湿剂0.1-0.3份、消泡剂0.1-0.3份、流平剂0.1-0.3份、二异丁基甲酮5-10份、甲基异丁基酮8-15份、醋酸丁酯5-20份；所述固化剂由如下重量份的组分组成：脂肪族聚异氰酸酯80-82份、吸水剂0.5-1份、醋酸丁酯15-20份。本发明通过改性丙烯酸树脂与润湿剂、消泡剂、流平剂、二异丁基甲酮、甲基异丁基酮和醋酸丁酯的组合搭配以及与脂肪族聚异氰酸酯、吸水剂和醋酸丁酯的复配,能够制备得到高固含量的木材封闭剂,在提高封闭效果的同时减少VOC的排放量,以及提高木材封闭剂的环保性能。(The invention discloses a low VOC wood sealing agent, which consists of main paint and a curing agent, wherein the weight ratio of the main paint to the curing agent is (2.5-3.5): 1, the main paint comprises the following components in parts by weight: 65-67 parts of modified acrylic resin, 0.1-0.3 part of wetting agent, 0.1-0.3 part of defoaming agent, 0.1-0.3 part of flatting agent, 5-10 parts of diisobutyl ketone, 8-15 parts of methyl isobutyl ketone and 5-20 parts of butyl acetate; the curing agent comprises the following components in parts by weight: 80-82 parts of aliphatic polyisocyanate, 0.5-1 part of water absorbent and 15-20 parts of butyl acetate. According to the invention, the wood sealing agent with high solid content can be prepared by combining and matching the modified acrylic resin, the wetting agent, the defoaming agent, the leveling agent, the diisobutyl ketone, the methyl isobutyl ketone and the butyl acetate and compounding the modified acrylic resin, the aliphatic polyisocyanate, the water absorbent and the butyl acetate, so that the sealing effect is improved, the discharge amount of VOC is reduced, and the environmental protection performance of the wood sealing agent is improved.)
技术领域
本发明涉及化工涂料技术领域，具体涉及一种低VOC木材封闭剂及其制备方法。
背景技术
木质家具在人们生活中必不可少，为了装饰和保护木材，往往需要涂上木器漆涂料来实现，但由于不同的木材含油脂不同和施工水性木器漆易溶出单宁酸使木器漆涂料变黄，尤其白漆更明显，影响整体实用和美观效果。因此，通常在涂装木器漆涂料之前先刷涂一道封闭剂，起到封闭油脂和隔离水性木器漆中的水直接接触木材，从而无法溶出单宁酸，解决变黄问题。
中国专利CN202010025141.4一种染色木皮专用底材封闭剂及其制备方法，包括主剂、固化剂及稀释剂，所述主剂由如下重量份数的原料组成：丙烯酸树脂：50～70份；甲基异丁基酮：1～3份；醋酸丁酯：5～12份；钛酸酯偶联剂：0.1～1份；硫酸钡：1～2份；润湿剂：0.1～0.5份；流平剂：0.3～1份；消泡剂：0.3～1份；光稳定剂：2～4份；催干剂：0.4～1份；醋酸丁酯：7～10份；醋酸乙酯：15～20份；所述固化剂由如下重量份数的原料组成：醋酸丁酯：60～70份；HDI三聚体：30～40份；所述稀释剂由如下重量份数的原料组成：醋酸丁酯：40～50份：丙二醇甲醚醋酸酯：50～60份，该染色木皮专用底材封闭剂对木材中的油脂具有极强的封闭性，能有效防止染色木皮的油脂渗出。虽然该申请的封闭剂具有极强的封闭性，能够有效防止染色木皮的油脂渗出，但是对于VOC的含量未提及，如何降低木材封闭剂VOC的含量是亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低VOC木材封闭剂及其制备方法，旨在解决现有技术中木材封闭剂VOC含量高的问题。
为了达到上述的目的，本发明提供了如下技术方案：
一种低VOC木材封闭剂，由主漆和固化剂组成，所述主漆与所述固化剂的重量比为(2.5-3.5)：1，所述主漆由如下重量份的组分组成：改性丙烯酸树脂65-67份、润湿剂0.1-0.3份、消泡剂0.1-0.3份、流平剂0.1-0.3份、二异丁基甲酮5-10份、甲基异丁基酮8-15份、醋酸丁酯5-20份；所述固化剂由如下重量份的组分组成：脂肪族聚异氰酸酯80-82份、吸水剂0.5-1份、醋酸丁酯15-20份。
本发明木材封闭剂施工固体份高，VOC＜420g/L，符合国家环保政策。本发明产品施工固体份高，一次性成膜较厚，封闭效果更好，而且较厚的漆膜可以减少其它涂料的施工次数和用量，提高了生产效力。
二异丁基甲酮、甲基异丁基酮、醋酸丁酯，具有比重小，溶解能力强的效果，能够减少溶剂的使用量，从而起到协助降低VOC效果。
本发明中的脂肪族聚异氰酸酯为固体份为100％，粘度低，大大降低了施工时溶剂的使用量，对降低VOC具有较大作用，另外，本树脂异氰酸值含量高(约21.8％)，与主漆反应后交联密度大，提高封闭效果。
进一步的，所述改性丙烯酸树脂的制备方法包括如下：将丙烯酸树脂送入超临界装置中，通入过氧化物，改变温度和压力使过氧化物转变成超临界流体，进行后处理，即得改性丙烯酸树脂。
本发明通过对丙烯酸树脂进行改性，粘度低，大大降低了施工时溶剂的使用量，对降低VOC起到决定作用。
进一步的，所述丙烯酸树脂羟基值为100-160mgKOH/g。通过设置丙烯酸树脂的羟基值为100-160mgKOH/g，改性后的丙烯酸树脂与固化剂反应后交联密度大，封闭效果好。
进一步的，所述过氧化物为过氧化氢。
进一步的，先加压至10-25MPa，然后加热至40-50℃使过氧化物转变为超临界流体，并在超临界状态下保持10-30min，然后卸去压力，重复上述加压加热步骤2-3次。
进一步的，所述后处理方式为真空脱除方式，真空脱除方式为采用氮气从超临界装置底鼓泡脱除，真空脱除温度为60-75℃，脱除压力为-0.03--0.06MPa。
进一步的，所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物，所述消泡剂为改性硅酮，所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
聚醚硅氧烷共聚物对木材有强烈的润湿效果；改性硅酮具有相溶性好，消泡效果强的特点；聚醚改性聚二甲基硅氧烷的固体份大于98％，具有流平迅速和对木材润湿的效果。
进一步的，所述吸水剂为原甲酸三乙酯。原甲酸三乙酯，遇水分解，为固化剂的稳定提供保障，进一步降低木材封闭剂的VOC含量以及提高封闭效果。
本发明还提供一种低VOC木材封闭剂的制备方法，包括如下步骤：
主漆的制备：1)将改性丙烯酸树脂加入搅拌釜中，开启搅拌，搅拌速度为1000-1300转/分；2)在搅拌状态下，将润湿剂、消泡剂、流平剂和二异丁基甲酮一起加入搅拌釜中，搅拌20-30分钟；3)降低搅拌速度，搅拌下顺序加入甲基异丁基酮和醋酸丁酯，搅拌10-15分钟；
固化剂的制备：1)将吸水剂和醋酸丁酯一起加入搅拌罐，低速搅拌10-15分钟；2)在搅拌状态下加入脂肪族聚异氰酸酯，低速搅拌10-15分钟；
将主漆与固化剂按比例混合均匀即得到木材封闭剂。
进一步的，步骤2)的搅拌速度为1000-1300转/分，步骤3)的搅拌速度为200-400转/分；固化剂的制备中，步骤1)和步骤2)的搅拌速度均为200-400转/分。
通过在制备方法中设置不同的搅拌速度，能够更有针对性搅拌溶解成分，提高木材封闭剂的稳定性和生产效率。
目前市场上的封闭剂一般施工固体份较低，VOC较高，施工状态固体份约25％，VOC约750g/L，与国家的环保政策不相符。本发明产品在保持封闭剂作用的同时，选用高固体份，低粘度树脂，降低了施工状态VOC(施工状态VOC＜420g/L)，符合国家财政部与国家税务总局联合发布的“关于对涂料征收消费税的通知”中对施工状态下挥发性有机物(VOC)含量低于420克/升(含)的涂料免征消费税的规定；而且本发明产品，施工固体份较高，一次性成膜较厚，可以起到减少施工道数功效，提高了生产效率。
本发明所提供的一种低VOC木材封闭剂及其制备方法，相比于现有技术具有如下有益效果：
本发明通过改性丙烯酸树脂与润湿剂、消泡剂、流平剂、二异丁基甲酮、甲基异丁基酮和醋酸丁酯的组合搭配以及与脂肪族聚异氰酸酯、吸水剂和醋酸丁酯的复配，能够制备得到高固含量的木材封闭剂，在提高封闭效果的同时减少VOC的排放量，以及提高木材封闭剂的环保性能。
本发明固化剂中的脂肪族聚异氰酸酯提供的NCO-，与主漆中的改性丙烯酸树脂中的OH-反应，生成聚氨酯，达到短时间封闭木材油脂的目的，防止木材变黄。
本发明木材封闭剂施工固体份高，VOC＜420g/L，符合国家环保政策。本发明产品施工固体份高，一次性成膜较厚，封闭效果更好，而且较厚的漆膜可以减少其它涂料的施工次数和用量，提高了生产效力。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作详细说明。
实施例1
一种低VOC木材封闭剂，由主漆和固化剂组成，所述主漆与所述固化剂的重量比为2.5：1，所述主漆由如下重量份的组分组成：改性丙烯酸树脂67份、聚醚硅氧烷共聚物0.1份、改性硅酮0.3份、聚醚改性聚二甲基硅氧烷0.3份、二异丁基甲酮5份、甲基异丁基酮8份、醋酸丁酯19.3份；所述固化剂由如下重量份的组分组成：脂肪族聚异氰酸酯82份、原甲酸三乙酯0.5份、醋酸丁酯17.5份。
所述改性丙烯酸树脂的制备方法包括如下：将羟基值为160mgKOH/g的丙烯酸树脂送入超临界装置中，通入过氧化氢，先加压至10MPa，然后加热至50℃使过氧化物转变为超临界流体，并在超临界状态下保持30min，然后卸去压力，重复上述加压加热步骤3次，进行后处理，后处理方式为真空脱除方式，真空脱除方式为采用氮气从超临界装置底鼓泡脱除，真空脱除温度为75℃，脱除压力为-0.03MPa，即得改性丙烯酸树脂。
上述低VOC木材封闭剂的制备方法，包括如下步骤：
主漆的制备：1)将改性丙烯酸树脂加入搅拌釜中，开启搅拌，搅拌速度为1300转/分；2)在搅拌状态下，将润湿剂、消泡剂、流平剂和二异丁基甲酮一起加入搅拌釜中，搅拌20分钟，搅拌速度为1000转/分；3)降低搅拌速度，搅拌速度为400转/分，搅拌下顺序加入甲基异丁基酮和醋酸丁酯，搅拌10分钟；
固化剂的制备：1)将吸水剂和醋酸丁酯一起加入搅拌罐，低速搅拌15分钟，搅拌速度为400转/分；2)在搅拌状态下加入脂肪族聚异氰酸酯，低速搅拌10分钟，搅拌速度为200转/分；
将主漆与固化剂按比例混合均匀即得到木材封闭剂。
实施例2
一种低VOC木材封闭剂，由主漆和固化剂组成，所述主漆与所述固化剂的重量比为3.5：1，所述主漆由如下重量份的组分组成：改性丙烯酸树脂65份、聚醚硅氧烷共聚物0.3份、改性硅酮0.1份、聚醚改性聚二甲基硅氧烷0.1份、二异丁基甲酮8份、甲基异丁基酮10份、醋酸丁酯16.5份；所述固化剂由如下重量份的组分组成：脂肪族聚异氰酸酯80份、原甲酸三乙酯1份、醋酸丁酯19份。
所述改性丙烯酸树脂的制备方法包括如下：将羟基值为100mgKOH/g的丙烯酸树脂送入超临界装置中，通入过氧化氢，先加压至25MPa，然后加热至40℃使过氧化物转变为超临界流体，并在超临界状态下保持10min，然后卸去压力，重复上述加压加热步骤2次，进行后处理，后处理方式为真空脱除方式，真空脱除方式为采用氮气从超临界装置底鼓泡脱除，真空脱除温度为60℃，脱除压力为-0.06MPa，即得改性丙烯酸树脂。
上述低VOC木材封闭剂的制备方法，包括如下步骤：
主漆的制备：1)将改性丙烯酸树脂加入搅拌釜中，开启搅拌，搅拌速度为1000转/分；2)在搅拌状态下，将润湿剂、消泡剂、流平剂和二异丁基甲酮一起加入搅拌釜中，搅拌30分钟，搅拌速度为1300转/分；3)降低搅拌速度，搅拌速度为200转/分，搅拌下顺序加入甲基异丁基酮和醋酸丁酯，搅拌15分钟；
固化剂的制备：1)将吸水剂和醋酸丁酯一起加入搅拌罐，低速搅拌10分钟，搅拌速度为200转/分；2)在搅拌状态下加入脂肪族聚异氰酸酯，低速搅拌15分钟，搅拌速度为400转/分；
将主漆与固化剂按比例混合均匀即得到木材封闭剂。
实施例3
一种低VOC木材封闭剂，由主漆和固化剂组成，所述主漆与所述固化剂的重量比为3：1，所述主漆由如下重量份的组分组成：改性丙烯酸树脂66份、聚醚硅氧烷共聚物0.2份、改性硅酮0.2份、聚醚改性聚二甲基硅氧烷0.2份、二异丁基甲酮10份、甲基异丁基酮15份、醋酸丁酯8.4份；所述固化剂由如下重量份的组分组成：脂肪族聚异氰酸酯81份、原甲酸三乙酯0.8份、醋酸丁酯18.2份。
所述改性丙烯酸树脂的制备方法包括如下：将羟基值为130mgKOH/g的丙烯酸树脂送入超临界装置中，通入过氧化氢，先加压至20MPa，然后加热至45℃使过氧化物转变为超临界流体，并在超临界状态下保持20min，然后卸去压力，重复上述加压加热步骤2次，进行后处理，后处理方式为真空脱除方式，真空脱除方式为采用氮气从超临界装置底鼓泡脱除，真空脱除温度为70℃，脱除压力为-0.04MPa，即得改性丙烯酸树脂。
上述低VOC木材封闭剂的制备方法，包括如下步骤：
主漆的制备：1)将改性丙烯酸树脂加入搅拌釜中，开启搅拌，搅拌速度为1200转/分；2)在搅拌状态下，将润湿剂、消泡剂、流平剂和二异丁基甲酮一起加入搅拌釜中，搅拌25分钟，搅拌速度为1200转/分；3)降低搅拌速度，搅拌速度为300转/分，搅拌下顺序加入甲基异丁基酮和醋酸丁酯，搅拌13分钟；
固化剂的制备：1)将吸水剂和醋酸丁酯一起加入搅拌罐，低速搅拌13分钟，搅拌速度为300转/分；2)在搅拌状态下加入脂肪族聚异氰酸酯，低速搅拌13分钟，搅拌速度为300转/分；
将主漆与固化剂按比例混合均匀即得到木材封闭剂。
对比例1
与对比例3的不同之处在于，对比例1中采用普通丙烯酸树脂代替改性丙烯酸树脂。
对比例2
与对比例3的不同之处在于，对比例2中改性丙烯酸树脂的制备方法中，用乙烷代替过氧化氢。
对比例3
与对比例3的不同之处在于，对比例3中未添加吸水剂-原甲酸三乙酯。
将实施例1-3与对比例1-3的木材封闭剂直接刷涂于打磨干净的木材上(刷涂更容易把封闭剂带入导管，封闭效果更佳)，常温放置隔夜，打磨后便可施工其它涂料。
关键性能指标如下表1所示：
表1
综上，本发明木材封闭剂除了封闭效果好外，还具有施工固体份高，施工状态VOC＜420g/L，符合国家环保政策；漆膜干燥后丰满度好，可媲美普通底漆，能减少其它涂料的使用量和施工次数，提高了生产效率。
在不冲突的情况下，上述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
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