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一种抑制单宁扩散的水性木器漆助剂及应用 0 0

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申请进展

基本信息

申请人信息

代理人信息

摘要

法律状态

权利要求

说明书

专利申请流程有哪些步骤？

申请

申请号：指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。

申请日：提出专利申请之日。

2019-04-10

申请公布

申请公布指发明专利申请经初步审查合格后，自申请日（或优先权日）起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。

申请公布号：专利申请过程中，在尚未取得专利授权之前，国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。

申请公布日：申请公开的日期，即在专利公报上予以公开的日期。

2019-07-30

授权

授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由，授予发明专利权；或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由，授予实用新型专利权或外观设计专利权。

2021-10-26

预估到期

发明专利权的期限为二十年，实用新型专利权期限为十年，外观设计专利权期限为十五年，均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。

2039-04-10

基本信息

有效性	有效专利	专利类型	发明专利
申请号	CN201910286007.7	申请日	2019-04-10
公开/公告号	CN109971239B	公开/公告日	2021-10-26
授权日	2021-10-26	预估到期日	2039-04-10
申请年	2019年	公开/公告年	2021年
缴费截止日
分类号	C09D7/63 、C09D7/61 、C09D7/65 、C09D175/04	主分类号	C09D7/63
是否联合申请	独立申请	文献类型号	B
独权数量	1	从权数量	4
权利要求数量	5	非专利引证数量	0
引用专利数量	4	被引证专利数量	0
非专利引证
引用专利	CN108752577A、CN107502116A、CN109504204A、US4104228A	被引证专利
专利权维持	3	专利申请国编码	CN
专利事件		事务标签	公开、实质审查、授权

申请人信息

申请人	烟台大学	第一申请人	烟台大学
专利权人	烟台大学	当前专利权人	烟台大学
发明人	张守鹏、郑耀臣、季明航、鞠军、孟敏、李霞、刘梦雪、高璇、王焕平	第一发明人	张守鹏
地址	山东省烟台市莱山区清泉路30号	邮编	264005
申请人数量	1	发明人数量	9
申请人所在省	山东省	申请人所在市	山东省烟台市

代理人信息

代理机构

专利代理机构是经省专利管理局审核，国家知识产权局批准设立，可以接受委托人的委托，在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。

杭州求是专利事务所有限公司

代理人

专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务，取得一定资格的人。

黄欢娣、邱启旺

摘要

本发明涉及一种抑制单宁扩散的水性木器漆助剂及应用，所述助剂包含以下重量份数的组分：改性环乙胺化合物10.0‑25.0份、聚醚胺10.0‑20.0份、氯化钙0.5‑2.0份、溶剂20.0‑40.0份、去离子水13.0‑59.5份。本发明提供一种与单宁酸能快速作用的水性木器漆助剂，采用乙醇作溶剂低毒环保，通过酸碱中和、钙离子络合以及与单宁酸反应三种作用方式，将单宁酸从水溶液中沉淀/夺取出来，解决了木材中单宁扩散的扩散问题，达到简化施工工序，提高施工效率，节约涂装成本的目的。

摘要附图
说明书附图：图1

法律状态

序号	法律状态公告日	法律状态	法律状态信息
1	2021-10-26	授权
2	2019-07-30	实质审查的生效	IPC(主分类): C09D 7/63 专利申请号: 201910286007.7 申请日: 2019.04.10
3	2019-07-05	公开

权利要求

权利要求书是申请文件最核心的部分，是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.一种抑制单宁扩散的水性木器漆助剂，其特征在于，包括以下按重量份数进行配比的原料：
改性环乙胺化合物   10.0‑25.0
聚醚胺             10.0‑20.0
氯化钙             0.5‑2.0
溶剂               20.0‑40.0
去离子水           13.0‑59.5
所述改性环乙胺化合物为三羟甲基丙烷‑三[3‑(2‑甲基氮丙啶基)丙酸酯]、三羟甲基丙烷‑三(3‑氮丙啶基丙酸酯)、季戊四醇三(3‑氮丙啶基丙酸酯)、季戊四醇四(3‑氮丙啶基丙酸酯)中的至少一种；
所述聚醚胺为聚醚胺D230、聚醚胺D400、聚醚胺D2000、聚醚胺D5000、聚醚胺T403中的至少一种；
上述抑制单宁扩散的水性木器漆助剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）室温条件下，将改性环乙胺化合物、溶剂、去离子水总质量的20%投入到反应釜内，启动搅拌，搅拌速度控制在60‑90转/分钟范围内，将原料混合均匀；
（2）将聚醚胺缓慢加入到步骤（1）得到的混合溶液中，搅拌均匀；
（3）室温或加温、搅拌条件下，将氯化钙溶于剩余的去离子水中，得到均匀透明的溶液，然后将其缓慢加入到步骤（2）得到的溶液中搅拌均匀，过滤包装。

2.根据权利要求1所述的水性木器漆助剂，其特征在于，所述溶剂为乙醇或乙醇‑水混合物。

3.根据权利要求1所述的水性木器漆助剂，其特征在于，氯化钙作为抑制单宁扩散的水性木器漆助剂的辅助成分。

4.一种权利要求1所述的水性木器漆助剂的应用，其特征在于，所述应用为：将水性木器漆助剂和涂料助剂制成水性涂料或水性树脂。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述的水性涂料助剂用于抑制木材中单宁的扩散，防止白色或浅色涂层因单宁的扩散渗透而变色，提高施工效率，延长涂料的使用寿命。

说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种水性木器漆助剂，该助剂通过酸碱作用、络合作用和化学反应三种作用方式协同抑制单宁酸扩散。

背景技术

[0002] 传统的溶剂型木器涂料已逐步被环境友好的水性木器漆取代。由于溶剂型和水性木器漆在原料选择、配方设计、干燥原理等多方面的差异，导致在水性木器漆(特别是白色或浅色水性木器漆)的施工、使用过程中出现了各种各样新问题，典型的问题如，水性木器漆用树脂分子之间基本无交联或交联度较低，造成干燥后木器漆的漆膜较软、力学性能差、耐污性能欠缺的问题；施工过程中，木材中的单宁酸溶于水，然后在水性漆中自由扩散引起的漆膜变色问题。因单宁酸在水性木器漆中自由扩散而引起的变色问题，是令配方设计工程师和施工人员均倍感头疼的难题。

[0003] 单宁酸是在树木生长过程中产生的一种水溶性酚类物质，实木家具用的木材中含有单宁酸。水性木器漆在实木上施工时，木材中的单宁酸溶于水中，从木材中逐步扩散到水性木器漆内部，引起上层的涂料变色。在现有的技术中，共有三种策略将单宁酸固定住：1)‑采用多价金属离子或阳离子聚合物与单宁的羧酸根(COO)络合的方式将单宁固定。但是，‑
这些能与单宁的COO 发生作用的阳离子物质(多价金属离子与阳离子的聚合物)易于水性树脂或水分散树脂中的阴离子表面活性剂发生反应，消耗了部分阳离子物质，削弱了固定单宁的作用效果。但是，如果部分阳离子化合物扩散到上层的水性树脂或水分散树脂中，易造成上层涂层的稳定性变差、涂膜性能劣化。所以，采用多价金属离子与阳离子的聚合物固定单宁的方法，存在助剂作用性能不稳定，对上层水性涂料有潜在的危险；2)采用酸碱中和的方式，即采用能溶于水，并且在水中呈碱性的化合物直接与呈酸性的单宁结合、生成沉淀，将其从水中剥离出来并将其固定。这种锚定单宁的方式是依据酸碱中和的原理，碱性物质与单宁酸之间按照化学计量比进行反应。如果碱性物质加入量不够或者单宁酸的含量较多，碱性物质被消耗完，没有被反应的单宁酸就会溶于水，扩散到表面上引发变色问题；3)采用环乙胺衍生物与单宁的羧基发生反应，而将其固定。多官能度的环乙胺衍生物可同时与单宁和水性树脂中的羧基反应，生成高交联密度的聚合物网络。高度交联的聚合物网络通过物理阻隔作用，能有效限制单宁从木材到漆膜面层的扩散。与络合作用和酸碱反应相比，环乙胺衍生物反应法的反应速度较慢，给单宁扩散留了较多时间；另外，环乙胺衍生物的价格普遍较高，如果单独使用环乙胺衍生物作为单宁酸的扩散抑制剂使用时，材料成本较高。

发明内容

[0004] 为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种抑制单宁扩散的水性木器漆助剂及应用。

[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种抑制单宁扩散的水性木器漆助剂，包括以下按重量份数进行配比的原料：

[0006]

[0007] 所述改性环乙胺化合物为三羟甲基丙烷‑三[3‑(2‑甲基氮丙啶基)丙酸酯]、三羟甲基丙烷‑三(3‑氮丙啶基丙酸酯)、季戊四醇三(3‑氮丙啶基丙酸酯)、季戊四醇四(3‑氮丙啶基丙酸酯)中的至少一种。

[0008] 进一步地，所述聚醚胺为聚醚胺D230、聚醚胺D400、聚醚胺D2000、聚醚胺D5000、聚醚胺T403中的至少一种。

[0009] 进一步地，所述溶剂为乙醇或乙醇‑水混合物。本发明选用乙醇或乙醇水溶液作溶剂，材料来源广、价廉易得。当本助剂与水性树脂中配制成封闭底漆进行施工时，无水乙醇可以与水性树脂中的水形成共沸物，加速漆膜干燥，减少单宁从木材中溶出及单宁在封闭底漆中的扩散时间。另外，本发明直接复配，无需进行反应，具有设备简单、操作容易的特点。

[0010] 进一步地，氯化钙作为抑制单宁扩散的水性木器漆助剂的辅助成分。

[0011] 一种水性木器漆助剂的应用，所述应用为：将水性木器漆助剂和涂料助剂制成水性涂料或水性树脂。水性涂料助剂可抑制木材中单宁的扩散，防止白色或浅色涂层因单宁的扩散渗透而变色，提高施工效率，延长涂料的使用寿命。

[0012] 上述抑制单宁扩散的水性木器漆助剂的制备方法，包括以下步骤：

[0013] (1)室温条件下，将改性环乙胺化合物、溶剂、去离子水(去离子水总质量的20％)投入到反应釜内，启动搅拌(搅拌速度控制在60‑90转/分钟范围内)，将原料混合均匀；

[0014] (2)将聚醚胺缓慢加入到步骤(1)得到的混合溶液中，搅拌均匀；

[0015] (3)室温或加温、搅拌条件下，将氯化钙溶于剩余的去离子水(去离子水总质量的80％)中，得到均匀透明的溶液，然后将其缓慢加入到步骤(2)得到的溶液中搅拌均匀，过滤包装。

[0016] 本发明的有益效果在于：本发明通过酸碱中和、络合作用以及化学反应三种作用方式，协同抑制木材中单宁酸向上层漆膜扩散。碱性物质与单宁酸的中和反应，此反应的反应速度非常快，短时间内聚醚胺可与单宁酸按照化学计量比反应，快速将单宁固定；另外，钙离子与单宁酸羧基之间的络合作用也是快速反应，一个钙离子可以和两个羧酸根发生络合作用生成八元环螯合物，形成以钙离子为交联点的网络结构(此网络结构对单宁酸的扩散形成一定的阻力)；环乙胺衍生物与单宁羧基的反应是速度较慢的不可逆反应，由此生成的高密度交联网络能有效限制游离单宁酸的扩散。酸碱中和、络合作用以及化学反应三种作用方式相配合，聚醚胺‑单宁(酸碱中和)和钙离子‑单宁(络合作用)，快速将其中的大部分单宁锚定；慢反应的环乙胺‑单宁以及环乙胺‑水性树脂通过化学反应生成高交联网络，进一步限制单宁的扩散，彻底将单宁酸阻隔在底涂的下面。

实施方案

[0018] 为了更好理解本发明，下面结合实施例对本发明进行详细的说明，但是本发明并不局限于实施例所述的范围。

[0019] 实施例1

[0020] (1)室温条件下，将10.0g三羟甲基丙烷‑三[3‑(2‑甲基氮丙啶基)丙酸酯]、20.0g乙醇、11.9g去离子水投入到反应釜内，启动搅拌(搅拌速度控制在60转/分钟)，将原料混合均匀；

[0021] (2)将10.0g聚醚胺缓慢加入到步骤(1)得到的混合溶液中，搅拌均匀；

[0022] (3)室温、搅拌条件下，将0.5g氯化钙溶于47.6g去离子水中，得到均匀透明的溶液，然后将其缓慢加入到步骤(2)得到的溶液中搅拌均匀，过滤包装。

[0023] 取1.0mL的5wt％单宁水溶液与1.0mL的5wt％实施例1的抑制单宁扩散助剂混合。两种溶液一旦混合立即生成沉淀，离心。将二者生成的沉淀置于表面皿中，然后放在鼓风干燥箱内干燥至恒重。计算实施例1固定单宁的能力为1.51g单宁/g助剂。

[0024] 将5％的实施1得到的助剂与64％的水性聚氨酯树脂、6％的成膜助剂、0.5％消泡剂和24％的颜填料浆等混合在一起，得到单宁封闭底漆。将此底漆直接喷涂在木板上(图1左)，与未添加实施例1助剂的底漆的施工效果(图1右)进行对比，结果见图1。由图可见，添加了防单宁扩散助剂的封闭底漆，能有效限制单宁的扩散，基本没有单宁从木材底部扩散到上层漆膜中(图1左)；而没添加防单宁扩散助剂的底漆，单宁已经扩散到上层的漆膜中，引起白色底漆发生黄变了(图1右)。

[0025] 表1是用爱色丽的X·Rite色差仪测试添加了防单宁助剂和未加防单宁助剂的木器漆制成样板的⊿L*、⊿a、⊿b和⊿E值。

[0026] 表1.爱色丽X·Rite色差仪的测试结果

[0027] 指标测试点I 测试点II 测试点III 平均值⊿L* ‑3.68 ‑4.02 ‑4.11 ‑3.94
⊿a ‑2.11 ‑2.35 ‑2.41 ‑2.29
⊿b 5.82 5.33 6.01 5.72
⊿E 7.20 7.08 7.67 7.47

[0028] 其中：⊿L＝(L未加助剂–L添加助剂)，⊿a＝(a未加助剂‑a添加助剂)；⊿b＝(b未加助剂‑b添加助剂)。

[0029] 说明添加了5％质量百分含量实施例1助剂的木器漆有较好的抑制单宁在水性木器涂料里扩散的效果。

[0030] 实施例2

[0031] (1)室温条件下，将25.0g三羟甲基丙烷‑三(3‑氮丙啶基丙酸酯)、20.0g无水乙醇、2.6g去离子水投入到反应釜内，启动搅拌(搅拌速度控制在90转/分钟)，将原料混合均匀；

[0032] (2)将20.0g聚醚胺缓慢加入到步骤(1)得到的混合溶液中，搅拌均匀；

[0033] (3)室温、搅拌条件下，将2.0g氯化钙溶于20.0g无水乙醇和10.4g去离子水中，得到均匀透明的溶液，然后将其缓慢加入到步骤(2)得到的溶液中搅拌均匀，过滤包装。

[0034] 取1.0mL的5wt％单宁水溶液与1.0mL的5wt％实施例2的抑制单宁扩散助剂混合。两种溶液一旦混合立即生成沉淀，离心。将二者生成的沉淀置于表面皿中，然后放在鼓风干燥箱内干燥至恒重。计算实施例2固定单宁的能力为2.64g单宁/g助剂。

[0035] 表2.爱色丽X·Rite色差仪的测试结果

[0036]指标测试点I 测试点II 测试点III 平均值
⊿L* 2.21 2.19 2.34 2.45
⊿a ‑0.63 ‑0.54 ‑0.72 ‑0.63
⊿b 3.95 4.29 4.18 4.14
⊿E 4.57 4.83 4.84 4.75

[0037] 其中：⊿L＝(L未加助剂–L添加助剂)，⊿a＝(a未加助剂‑a添加助剂)；⊿b＝(b未加助剂‑b添加助剂)。

[0038] 说明添加了5％质量百分含量实施例2助剂的木器漆有较好的抑制单宁在水性木器涂料里扩散的效果。

[0039] 实施例3

[0040] (1)室温条件下，将15.0g季戊四醇三(3‑氮丙啶基丙酸酯)、10.0g无水乙醇、8.0g去离子水投入到反应釜内，启动搅拌(搅拌速度控制在70转/分钟)，将原料混合均匀；

[0041] (2)将14.0g聚醚胺T403缓慢加入到步骤(1)得到的混合溶液中，搅拌均匀；

[0042] (3)在30℃和搅拌条件下，将1.0g氯化钙溶于20.0g无水乙醇和32.0g去离子水中，得到均匀透明的溶液，然后将其缓慢加入到步骤(2)得到的溶液中搅拌均匀，过滤包装。

[0043] 表3.爱色丽X·Rite色差仪的测试结果

[0044]指标测试点I 测试点II 测试点III 平均值
⊿L* 1.42 1.37 1.56 1.45
⊿a ‑0.27 ‑0.16 ‑0.43 ‑0.29
⊿b 4.81 4.93 5.06 4.93
⊿E 5.02 5.12 5.31 5.15

[0045] 其中：⊿L＝(L未加助剂–L添加助剂)，⊿a＝(a未加助剂‑a添加助剂)；⊿b＝(b未加助剂‑b添加助剂)。

[0046] 说明添加了5％质量百分含量实施例3助剂的木器漆有较好的抑制单宁在水性木器涂料里扩散的效果。

[0047] 实施例4

[0048] (1)室温条件下，将20.0g季戊四醇四(3‑氮丙啶基丙酸酯)、15.0g无水乙醇、6.4g去离子水投入到反应釜内，启动搅拌(搅拌速度控制在70转/分钟)，将原料混合均匀；

[0049] (2)将12.0g聚醚胺D400缓慢加入到步骤(1)得到的混合溶液中，搅拌均匀；

[0050] (3)在40℃、搅拌条件下，将1.0g氯化钙溶于20.0g无水乙醇和25.6g去离子水中，得到均匀透明的溶液，然后将其缓慢加入到步骤(2)得到的溶液中搅拌均匀，过滤包装。

[0051] 实施例5

[0052] (1)室温条件下，将10.0g三羟甲基丙烷‑三[3‑(2‑甲基氮丙啶基)丙酸酯]、15.0g季戊四醇四(3‑氮丙啶基丙酸酯)、15.0g无水乙醇、7.0g去离子水投入到反应釜内，启动搅拌(搅拌速度控制在70转/分钟)，将原料混合均匀；

[0053] (2)将5.0g聚醚胺T403和10.0g聚醚胺D2000缓慢加入到步骤(1)得到的混合溶液中，搅拌均匀；

[0054] (3)在45℃和搅拌条件下，将1.0g氯化钙溶于10.0g无水乙醇和28.0g去离子水中，得到均匀透明的溶液，然后将其缓慢加入到步骤(2)得到的溶液中搅拌均匀，过滤包装。

[0055] 以上对本发明实施例所提供的抑制单宁扩散的水性木器漆助剂及制备方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

附图说明

[0017] 图1为添加实施例1助剂的底漆的施工效果(左)，与未添加实施例1助剂的底漆的施工效果(右)。

1一种镍渣助磨活化剂及制备、应用方法 2用于镍铁渣的粉磨活化助剂、制备及其应用方法 3有机复合钠化改性膨润土微粒助留助滤剂制备方法及应用 4一种抑制单宁扩散的水性木器漆助剂及应用 5木素磺酸盐-膨润土复合微粒助留剂的制备方法及应用