專利名稱：一種水性木材保護(hù)劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種木材保護(hù)劑，具體涉及一種具有荷葉效果的水性木材保護(hù)劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
“十一五”期間，我國確定了建設(shè)節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，發(fā)展可持續(xù)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)，2005年底，國務(wù)院轉(zhuǎn)發(fā)了國家發(fā)改委等12個政府部門做出的《關(guān)于加快推進(jìn)木材節(jié)約和代用工作意見》，要求推行木材保護(hù)技術(shù)，延長木制品使用期限。鼓勵對木材進(jìn)行防腐、防蟲(蟻)、防霉、干燥、阻燃、改性等保護(hù)處理。木材在戶外和作為景觀使用，必須經(jīng)過防腐、防水處理才更經(jīng)濟(jì)、更耐用、更安全、更節(jié)約，這也與國民的消費(fèi)水平提高，消費(fèi)觀念的改變密切相關(guān)。我國開展木材保護(hù)尤其在木材防腐方面歷史悠久，水載型防腐劑銅鉻砷(CCA)、銅氨(胺)季銨鹽(ACQ)等新技術(shù)、新工藝的研究和應(yīng)用也已有10年時間，木材保護(hù)產(chǎn)業(yè)已逐漸成為一個新興的朝陽產(chǎn)業(yè)。但是，常規(guī)CCA防腐劑制造過程、防腐處理木材、使用過程中，未做到廢液循環(huán)使用、零排放，無滴液區(qū)，未全部固著后就露天堆放或投入使用，CCA藥劑的流失將會對人畜和環(huán)境造成危害和污染。這些問題給木材保護(hù)工業(yè)帶來不良的后果， 影響其健康發(fā)展，亟待解決。研發(fā)綠色環(huán)保的木材保護(hù)劑勢在必行。CN200410047075. 1、“木材保護(hù)劑”，公開了由磷酸二氰二胺、硼酸、季銨鹽、烷基酚醚分散劑、低級醇類助溶劑、硅溶膠、硅烷偶聯(lián)劑、軟水劑和水組成的木材保護(hù)劑，該專利采用季銨鹽與硼酸一起使得木材保護(hù)劑具有理想的防腐、防蛀能力。CN200680033053. 7、“用于木材保護(hù)的殺真菌劑混合物”，公開了一種保護(hù)木材的殺真菌混合物，利用的則是基于三唑酮和/或三唑醇以及銅化合物的新穎的協(xié)同混合物。 可以保護(hù)木材，免受有害生物，特別是使木料枯萎的真菌的攻擊、損害或破壞。CN200710144325.7、“一種木材保護(hù)劑及其制備方法”，該木材保護(hù)劑由硼酸鹽和復(fù)合表面活性劑組成。該發(fā)明解決了目前硼系化合物作為木材保護(hù)劑在水中的溶解度低和滲透性差的問題，對人畜無害，在生產(chǎn)及使用過程中不污染環(huán)境，可用于實(shí)木、人造板及其他木質(zhì)材料防護(hù)處理，具有防腐、防蟲、防白蟻、阻燃和抑煙的功能。CN200810062631. 0、“改性殼聚糖金屬復(fù)合物木材防腐劑及其制造方法”，公開了殺菌劑、殼聚糖與硼酸共同起到殺菌、防腐作用。CN200810065601. 5、“一種環(huán)保抗菌型水性涂料及其制備方法”，該水性涂料包括去離子水、殺菌劑、成膜助劑、消泡劑、潤濕劑、分散劑、納米TiO2、乳液或水分散體樹脂、填料、防沉劑、流平劑、增稠劑、PH調(diào)節(jié)劑、抗劃傷劑或增滑劑、顏料或著色劑、特殊功能添加劑寸。上述專利產(chǎn)品相比CCA防腐劑更加綠色環(huán)保，但其主要是對木材起到防腐、防蟲、 防白蟻的作用，其防水、防潮作用效果不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開發(fā)一種既能防水、防潮，又能防腐、防蟲、防白蟻的綠色環(huán)保的具有荷葉效果的水性木材保護(hù)劑。本發(fā)明提供了一種水性木材保護(hù)劑，含有以下重量份的成分水性樹脂150-400 份，干膜防腐劑3-8份，消泡劑3-8份，成膜助劑10-40份，非有機(jī)硅助劑200-400份，金屬交聯(lián)劑150-300份，蠟助劑50-150份和去離子水0-150份。本發(fā)明提供的一種水性木材保護(hù)劑，優(yōu)選地，含有以下重量份的成分水性樹脂 200-300份，干膜防腐劑4-6份，消泡劑4-6份，成膜助劑15-30份，非有機(jī)硅助劑250-350 份，金屬交聯(lián)劑180-250份，蠟助劑80-120份和去離子水50-150份。所述水性樹脂選自固體含量為40-45%的水性丙烯酸乳液；所述干膜防腐劑選自咪唑衍生物、正辛基異噻唑啉酮、芳基脲衍生物或咪唑衍生物/正辛基異噻唑啉酮混合物中的一種或兩種；所述消泡劑選自有機(jī)硅氧烷類、聚醚類或聚醚改性硅類中的一種或兩種；所述成膜助劑選自二乙二醇丁醚(DB)、二丙二醇丁醚(DPnB)、乙二醇單丁醚 (BCS)、二乙二醇乙醚(DE)、2，2，4-三甲基-l，3戊二醇單異丁酸酯或丙二醇甲醚(PM)中的一種或兩種；所述非有機(jī)硅助劑為硬脂酸皂化乳液；所述金屬交聯(lián)劑選自硬脂酸鋯、雙環(huán)戊二烯基鋯、硬脂酸鋁或三烷基鋁的一種或兩種；所述蠟助劑選自酯蠟、皂蠟或石蠟的一種或幾種；本發(fā)明還提供了一種水性木材保護(hù)劑的制備方法，包括以下步驟1)將水性樹脂加入到分散缸中，開始攪拌；2)在攪拌狀態(tài)下慢速將干膜防腐劑加入分散缸中；3)將消泡劑、成膜助劑加入干凈容器中，混合均勻后在攪拌狀態(tài)下慢速加入到分散缸中，高速分散15分鐘；4)加入非有機(jī)硅助劑、金屬交聯(lián)劑、蠟助劑和85-95%的去離子水，中速攪拌10分鐘；5)加入剩余5-15%的去離子水，攪拌均勻，送檢。為了獲得更好的性能，該水性木材保護(hù)劑還包括以下重量份的成分罐內(nèi)殺菌劑 1-4份，防凍劑5-25份，基材潤濕劑2-5份，pH調(diào)節(jié)劑2_5份，增稠劑3_6份，水性著色材料 0-100 份。所述罐內(nèi)殺菌劑選自甲醛縮合物、異噻唑啉酮或有機(jī)溴合成物中的一種或兩種；所述防凍劑選自丙二醇或乙二醇，優(yōu)選環(huán)保性更好的丙二醇；所述基材潤濕劑選自聚二甲基硅氧烷、聚硅氧烷-聚醚共聚物、非離子類表面活性劑或氟碳聚合物類的一種或兩種；所述pH調(diào)節(jié)劑選自氨水、三乙胺或醇胺，優(yōu)選氣味小的醇胺。調(diào)整水性木材保護(hù)劑PH值目的是為了保證儲存過程中的穩(wěn)定性，一般控制pH值在9-10之間；所述增稠劑選自丙烯酸類、聚氨酯類或纖維素醚類的一種或兩種。所述水性著色材料選自水性氧化鐵系顏料或水溶性有機(jī)染料；
本發(fā)明還提供該水性木材保護(hù)劑的制備方法，包括以下步驟1)先將水性樹脂稱入到分散缸中，開始攪拌；2)將罐內(nèi)殺菌劑、干膜防腐劑稱準(zhǔn)，在攪拌狀態(tài)下慢速加入分散缸中；3)將消泡劑、成膜助劑、防凍劑稱入干凈容器中，混合均勻后在攪拌狀態(tài)下慢速加入到分散缸中，高速分散15分鐘；4)加入非有機(jī)硅助劑、金屬交聯(lián)劑、蠟助劑、基材潤濕劑和去離子水的85-95%， 中速攪拌10分鐘；5)加入pH調(diào)節(jié)劑、增稠劑和剩余5-15%的去離子水，攪拌均勻；根據(jù)需要加入水性著色材料進(jìn)行調(diào)色，送檢。本發(fā)明的技術(shù)核心是采用非有機(jī)硅助劑、金屬交聯(lián)劑和蠟助劑的組合，該組合與其他成分制成的產(chǎn)品能在木品表面形成持久耐用的保護(hù)層，此保護(hù)層具有荷葉效果，使最初形成的水珠能輕易滑落而減少水對木材的影響，進(jìn)而達(dá)到非常好的防水、防腐、防紫外線、緩解木材的開裂和變形的性能；同時透明的顏色體系既能體現(xiàn)木材的自然紋理效果，又能有自然顏色的裝飾效果。本系列產(chǎn)品適合用于在戶外已制造成形的木制平臺、木制門窗、 柵欄、休閑桌椅及其他木制結(jié)構(gòu)上。它還可以有效地用于其他的建材產(chǎn)品如磚，石材，混凝土等，以及水性木材上色漆中。本發(fā)明木材保護(hù)劑的制備方法簡單，易操作，且對操作人員無害。本發(fā)明的一種具有荷葉效果的水性木材保護(hù)劑可直接使用，方式包括刷涂，浸涂以及噴涂。涂裝施工時，可根據(jù)具體情況加入適量的水調(diào)節(jié)粘度。本發(fā)明的一種具有荷葉效果的水性木材保護(hù)劑，在化學(xué)作用形式方面，制造過程中硬脂酸皂化乳液和有機(jī)金屬交聯(lián)劑帶的羥基部分先進(jìn)行交聯(lián)，施工在被保護(hù)木材上后， 再和含有羥基和羧基的木材纖維素相互交聯(lián)，最終形成優(yōu)異的長效疏水保護(hù)層；物理作用形式方面，具有極強(qiáng)疏水效果的蠟助劑附著在木材的表面以及毛孔里，起到荷葉效果；具有強(qiáng)滲透性能的樹脂攜帶殺菌劑和防腐劑進(jìn)入到木材內(nèi)部，起到殺蟲、抗菌、防霉的作用。本發(fā)明的一種具有荷葉效果的水性木材保護(hù)劑，具有如下特點(diǎn)1、超低VOC含量，對環(huán)境和人畜危害極?。?、戶內(nèi)戶外均可使用，極大的降低木材的吸水度，防止木材發(fā)脹和開裂，并同時不影響水汽的進(jìn)和出。具有優(yōu)異的“呼吸”性能；3、具有優(yōu)異的滲透性，可長時間保持抗菌、防霉效果；可做無色處理，也可加入水性著色材料做木材上色漆；4、可多道涂刷，即使已經(jīng)干燥也不影響附著力；并且可以在上面施工溶劑型涂料；5、優(yōu)異長效的荷葉效果，涂層賦予木材表面長期穩(wěn)定的“荷花/鴨背”效應(yīng)，即使兩年以上疏水效果還能保持85%以上，可長時間的對木材進(jìn)行保護(hù)，節(jié)能降耗。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。下面對各種原料的采購情況是為了說明本發(fā)明的原料具有可得性，而不應(yīng)用來限定本發(fā)明的范圍。
所述水性樹脂選自固體含量為40-45%的水性丙烯酸乳液，例如CRAYVALLEY公司的CRAYMUL 2121，該水性樹脂為醇酸-丙烯酸乳液，固體含量43%，MFT(最低成膜溫度)為 30C ；DSM公司的NeoCrylXK-230，該水性樹脂為丙烯酸乳液，固體含量為43%，MFT為5°C ； ALBERDINGK BOLEY GmbH公司的AlberdingkAC 2514，該水性樹脂為丙烯酸乳液，固體含量為 43% ；所述干膜防腐劑選自咪唑衍生物、正辛基異噻唑啉酮、芳基脲衍生物、咪唑衍生物 /正辛基異噻唑啉酮的混合物的一種或上述任何兩種的混合物；例如LANXESS (朗盛)公司的I^reventol A14-D(咪唑衍生物、芳基脲衍生物及正辛基異噻唑啉酮的水溶液預(yù)制物)、 Preventol A 21-D(咪唑衍生物及正辛基異噻唑啉酮的水溶液預(yù)制物)等；所述消泡劑選自有機(jī)硅氧烷類、聚醚類或聚醚改性硅類中的一種或兩種，如德國 BYK公司的BI-0M、BI-(^8 (在聚乙二醇中的憎水固體和破泡聚硅氧烷的混合物，屬于有機(jī)硅氧烷類)或EVONIK公司的TEGO foamex 810 (聚硅氧烷-聚醚共聚物，屬于聚醚改性硅類)；所述成膜助劑選自二乙二醇丁醚(DB)、二丙二醇丁醚(DPnB)、乙二醇單丁醚 (BCS)、二乙二醇乙醚(DE)、2，2，4-三甲基-l，3戊二醇單異丁酸酯或丙二醇甲醚(PM)中的一種或兩種；例如陶氏的DB(二乙二醇丁醚)或伊斯曼化學(xué)的Texanol酯醇(2，2，4_三甲基-1，3戊二醇單異丁酸酯)；所述非有機(jī)硅助劑為硬脂酸皂化乳液，例如!^edChem的AquaProof WB31A ；所述金屬交聯(lián)劑選自硬脂酸鋯、雙環(huán)戊二烯基鋯、硬脂酸鋁、三烷基鋁的一種或兩種，例如 FedChem 的 AquaProof WB31B (硬脂酸鋯)；所述蠟助劑選自酯蠟、皂蠟或石蠟中的一種或幾種，例如BI公司的AQUACER 539 (基于改性石蠟的非離子型乳液)，CHENS0L公司的Nanocer 918 (酯蠟、皂蠟、石蠟的混合物)；所述罐內(nèi)殺菌劑選自甲醛縮合物、異噻唑啉酮或有機(jī)溴合成物中的一種兩種， 例如LANXESS (朗盛)公司的I^revento 1D7F (異噻唑啉酮和甲醛縮合物的混合物)或 Preventol BIT 20N(異噻唑啉酮的水性混合物)等；所述防凍劑選自丙二醇或乙二醇，優(yōu)選環(huán)保性更好的丙二醇，例如美國陶氏公司的1，3_丙二醇；所述基材潤濕劑選自聚二甲基硅氧烷、聚硅氧烷-聚醚共聚物、非離子類表面活性劑或氟碳聚合物類中的一種或兩種，如德國BYK公司的BYK346、BYK348 (屬聚醚改性聚二甲基硅氧烷類)，德國EVONIK公司的TEGO Wet KL 245 (屬聚硅氧烷-聚醚共聚物類)，杜邦公司的zonyl FS-610(屬氟碳聚合物類)等；所述pH調(diào)節(jié)劑選自氨水或三乙胺或醇胺，優(yōu)選氣味小的醇胺，例如美國ANGUS的 AMP-95 (分子結(jié)構(gòu)為2-氨基-2-甲基-1-丙醇)。所述增稠劑選自丙烯酸類、聚氨酯類、纖維素醚類的一種或上述任何兩種的混合物，例如法國COATEX的Thixol 53L (丙烯酸共聚物溶液)和Coapur830W (非離子型水性聚氨酯)，德國明凌的PUR62(聚氨酯類)，科萊恩的QP15000(羥乙基纖維素醚)等。所述水性著色材料選自水性氧化鐵系顏料或水溶性有機(jī)染料，例如BASF公司的 Xfast極速分散顏料(屬水性氧化鐵系顏料)、蘇州三威公司的W系列水性納米氧化鐵系顏料漿(屬水性氧化鐵系顏料)、廣東超全公司的WT系列水性色精(屬水溶性有機(jī)染料)等。
超全WT528A水性棕色精(廣東超全)、75%鈦白粉含量的水性鈦白漿(北京展辰化工有限公司自產(chǎn))、三威W-50071水性綠色漿(蘇州三威)。實(shí)施例1
1、組成
權(quán)利要求
1.一種水性木材保護(hù)劑，其特征在于，該水性木材保護(hù)劑含有以下重量份的成分水性樹脂150-400份，干膜防腐劑3-8份，消泡劑3-8份，成膜助劑10-40份，非有機(jī)硅助劑 200-400份，金屬交聯(lián)劑150-300份，蠟助劑50-150份和去離子水0-150份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性木材保護(hù)劑，其特征在于，該水性木材保護(hù)劑含有以下重量份的成分水性樹脂200-300份，干膜防腐劑4-6份，消泡劑4-6份，成膜助劑15-30份， 非有機(jī)硅助劑250-350份，金屬交聯(lián)劑180-250份，蠟助劑80-120份和去離子水50-150份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水性木材保護(hù)劑，其特征在于，所述水性樹脂為固體含量為40-45%的水性丙烯酸乳液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水性木材保護(hù)劑，其特征在于，所述干膜防腐劑選自咪唑衍生物、正辛基異噻唑啉酮、芳基脲衍生物或咪唑衍生物/正辛基異噻唑啉酮混合物中的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水性木材保護(hù)劑，其特征在于，所述成膜助劑選自二乙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇乙醚、2，2，4-三甲基-1，3戊二醇單異丁酸酯或丙二醇甲醚中的一種或兩種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水性木材保護(hù)劑，其特征在于，所述非有機(jī)硅助劑為硬脂酸皂化乳液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水性木材保護(hù)劑，其特征在于，所述金屬交聯(lián)劑選自硬脂酸鋯、雙環(huán)戊二烯基鋯、硬脂酸鋁或三烷基鋁的一種或兩種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水性木材保護(hù)劑，其特征在于，該水性木材保護(hù)劑中還包括以下重量份的成分罐內(nèi)殺菌劑1-4份，防凍劑5-25份，基材潤濕劑2-5份，pH調(diào)節(jié)劑 2-5份，增稠劑3-6份，水性著色材料0-100份。
9.一種制備權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的水性木材保護(hù)劑的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟1)將水性樹脂加入到分散缸中，開始攪拌；2)在攪拌狀態(tài)下慢速將干膜防腐劑加入分散缸中；3)將消泡劑、成膜助劑加入干凈容器中，混合均勻后在攪拌狀態(tài)下慢速加入到分散缸中，高速分散15分鐘；4)加入非有機(jī)硅助劑、金屬交聯(lián)劑、蠟助劑和85-95%的去離子水，中速攪拌10分鐘；5)加入剩余5-15%的去離子水，攪拌均勻，送檢。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟1)將水性樹脂加入到分散缸中，開始攪拌；2)在攪拌狀態(tài)下慢速將罐內(nèi)殺菌劑、干膜防腐劑加入分散缸中；3)將消泡劑、成膜助劑、防凍劑加入干凈容器中，混合均勻后在攪拌狀態(tài)下慢速加入到分散缸中，高速分散15分鐘；4)加入非有機(jī)硅助劑、金屬交聯(lián)劑、蠟助劑、基材潤濕劑和85-95%的去離子水，中速攪拌10分鐘；5)加入pH調(diào)節(jié)劑、增稠劑和剩余5-15%的去離子水，攪拌均勻，根據(jù)需要加入水性著色材料進(jìn)行調(diào)色，送檢。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水性木材保護(hù)劑及其制備方法，該水性木材保護(hù)劑含有以下重量份的成分水性樹脂150-400份，干膜防腐劑3-8份，消泡劑3-8份，成膜助劑10-40份，非有機(jī)硅助劑200-400份，金屬交聯(lián)劑150-300份，蠟助劑50-150份，去離子水0-150份。本發(fā)明的水性木材保護(hù)劑為超低有機(jī)揮發(fā)物含量的綠色環(huán)保水性產(chǎn)品，施工簡單，可刷涂、噴涂和浸涂。施工后能在木品表面形成具有荷葉效果的持久耐用保護(hù)層，此保護(hù)層具有非常好的防水、防腐、防紫外線、緩解木材開裂和變形的性能。
文檔編號B27K3/52GK102267150SQ20111018371
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者王德華, 陳壽生 申請人:上海富臣化工有限公司, 北京展辰化工有限公司, 展辰涂料集團(tuán)股份有限公司