含纖維素的漆體系的制作方法
【專利說明】含纖維素的漆體系
[0001] 本發(fā)明涉及含未經(jīng)化學(xué)改性的纖維素的漆體系以及纖維素/蠟組合在漆中用于 改進(jìn)沉降行為和再分散行為和用于顯著改進(jìn)的耐刮性和觸感的用途。
[0002] 引言：
[0003] 根據(jù)DINEN971-1，漆通常應(yīng)理解為具有某些性質(zhì)組的涂料物質(zhì)。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，作 為呈液體、漿料形式或粉末形式的涂料物質(zhì)，漆具有實(shí)現(xiàn)具有裝飾性、保護(hù)性以及任選的特 殊工業(yè)性質(zhì)的視覺遮蓋涂層的功能。在所提及的體系中，漆可根據(jù)成膜劑的類型分類（醇 酸樹脂漆、丙烯酸酯樹脂漆、硝酸纖維素漆、環(huán)氧樹脂漆、聚氨酯樹脂漆等）。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)， 粘結(jié)劑定義為干燥和/或固化涂層的不含顏料且不含填料的部分。因此，粘結(jié)劑由成膜劑 和添加劑的非揮發(fā)性部分構(gòu)成。未干燥和/或未固化的漆體系通常由成膜劑如環(huán)氧樹脂、 聚酯樹脂、聚氨酯、纖維素衍生物、丙烯酸酯樹脂等和任選的其它組分如溶劑、添加劑、填料 和顏料組成。無溶劑的體系通常例如以水基作為分散體漆形式使用，或者完全不含溶劑，因 為成膜劑已呈液體形式（例如液體單體）。此外，向漆體系添加添加劑以調(diào)節(jié)期望的應(yīng)用性 質(zhì)。因此，例如添加微粉蠟以賦予涂漆表面以改進(jìn)的耐刮性、消光、抗拋光性和抗金屬劃傷 性（例如參見Fette，Seifen，Anstrichmittel87,第 5 期，第 214-216 頁（1985))。類似的漆 表面有效防護(hù)通過添加某些有機(jī)硅實(shí)現(xiàn)，其類似于蠟通過降低干燥漆的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，由 此減少所謂的阻塞（英文"blocking"）且由此改進(jìn)耐刮性（參見Ullmann'sEncyclopedia ofIndustrialChemistry，第 5 版，第A18 卷，第 4. 3 節(jié)，Paints&Coatings，Weinheim， 1991，第466頁）。耐刮性尤其對(duì)經(jīng)歷機(jī)械負(fù)荷的那些漆體系和漆層而言是重要的，例如在 地板或家具的情況下，例如書桌、餐桌等，或者在各種日常應(yīng)用的物品情況下，例如玩具。然 而，特別是在地板的情況下，除耐刮性之外，可靠踩踏且因此降低滑倒風(fēng)險(xiǎn)也起著重要的作 用一換言之，提高滑動(dòng)摩擦系數(shù)。在日常應(yīng)用物品和家具表面的情況下，通常期望令人愉悅 的觸感。與可通過測量定量的滑動(dòng)摩擦和耐刮性相比，觸感僅可定性測量。作為觸摸的量 度，使用諸如如下的術(shù)語，"柔軟"（柔軟觸感）、天鵝絨狀、光滑、粗糙、堅(jiān)硬等。"柔軟觸感 /感覺"效果通過添加某些蠟或有機(jī)硅，或者直接通過非常柔軟的聚氨酯粘結(jié)劑而在普通漆 體系中實(shí)現(xiàn)。在此，柔軟至天鵝絨狀的觸感通常與所需的耐刮性直接矛盾。此外，特別是在 涂漆的木材表面情況下，人造的不自然觸感通常導(dǎo)致用戶主觀調(diào)低評(píng)級(jí)。相反，要求涂漆表 面的觸感對(duì)應(yīng)于天然木材的觸感。
[0004] 市場上持續(xù)需要具有柔軟和自然感覺，連同長期應(yīng)用耐久性的涂漆表面，這通常 通過改進(jìn)耐刮性獲得。難以在一種漆體系中協(xié)調(diào)這兩種性質(zhì)。
[0005] 迄今為止，在漆中使用纖維素的限于纖維素衍生物。其理由是纖維素完全不溶于 所有常規(guī)有機(jī)溶劑中，特別是完全不溶于水中。因此，迄今為止，僅將纖維素衍生物用于漆 中（參見BASFHandbuch，Lackiertechnik，Vincentz_Verlag，2〇〇2，Rohstoffe章節(jié)，第 4f5 頁）。尤其是，硝酸纖維素和纖維素酯已被大量描述為漆體系中的添加物以及成膜劑。例如 纖維素可用有機(jī)和無機(jī)酸以不同酯化程度改性成硝酸纖維素以及乙酸、丙酸和丁酸酯。纖 維素與有機(jī)酸的酯和硝酸纖維素的不同之處尤其在于改進(jìn)的光穩(wěn)定性和降低的可燃性。此 外，纖維素酯的特征在于相對(duì)硝酸纖維素改進(jìn)的熱穩(wěn)定性和低溫穩(wěn)定性，然而代價(jià)是與其 它樹脂和有機(jī)溶劑的相容性較差。該缺點(diǎn)可在一定程度上通過使用混合酯補(bǔ)償。
[0006] 纖維素基填料通常以甲基或乙基醚的形式使用以調(diào)節(jié)液體漆體系的流變性質(zhì)。相 反，未經(jīng)化學(xué)改性的纖維素在漆中的應(yīng)用則知之甚少。例如，W02011/075837中描述了用于 漆應(yīng)用的納米晶體纖維素和硅烷化的納米晶體纖維素。納米晶體纖維素（NCC)由純化纖維 素獲得，而純化纖維素通過酸性水解和隨后在例如超聲處理下分散而獲得。由此解體成單 獨(dú)的原纖維的纖維素纖維具有5-70nm的直徑和至多250nm的長度。然而，除了消光效果和 降低表面疏水性質(zhì)之外，還觀察到使用納米晶體纖維素所導(dǎo)致的所使用的聚氨酯漆的耐刮 性的降低。該效果僅可通過使用硅烷化的且因此經(jīng)化學(xué)改性的納米晶體纖維素而補(bǔ)償或者 過度補(bǔ)償。
[0007]W02010/043397提及使用超細(xì)纖維素作為涂料的添加劑。該纖維素在此同樣為具 有20nm至15ym直徑的極細(xì)纖維素顆粒。使用超細(xì)纖維素導(dǎo)致涂覆表面部分的消光效應(yīng) 和提尚的耐刮性。
[0008] 此外，由于纖維素的不溶性和相對(duì)于成膜劑的密度差異，含纖維素的漆體系不穩(wěn) 定且傾向于快速沉降。在具有低粘度的漆體系下尤其如此。在儲(chǔ)存漆體系時(shí)發(fā)生的該分離 使得它們更難以處理。在短時(shí)間后形成的主要由纖維素構(gòu)成的沉積物是極其致密的且非常 難以再分散。
[0009] 因此，使用未經(jīng)化學(xué)改性的纖維素作為漆體系中的添加劑組分存在嚴(yán)重的缺點(diǎn)， 并且因此需要克服這些缺點(diǎn)。
[0010] 已令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，使用具有特定的平均纖維長度和特定的平均縱橫比的未化學(xué) 改性纖維素的漆體系顯示出明顯自然和柔軟的觸感連同涂層的改進(jìn)的耐刮性，且與聚乙烯 蠟和/或費(fèi)-托蠟和/或酰胺蠟和/或生物基蠟組合獲得了漆配制劑就沉降而言的預(yù)料不 到的穩(wěn)定化。
[0011] 此外，可以通過使用該組合令人驚訝地獲得顯著改進(jìn)的耐刮性。
[0012] 因此，本發(fā)明的主題是一種漆體系，其包含：
[0013] a)未經(jīng)化學(xué)改性的纖維素，以及
[0014] b)任選的聚烯烴蠟和/或費(fèi)-托蠟和/或酰胺蠟和/或生物基錯(cuò)，以及
[0015]c)成膜齊Ij，和
[0016] d)任選的溶劑或水，以及
[0017] e)任選的顏料，以及
[0018]f)任選的揮發(fā)性和/或非揮發(fā)性添加劑；
[0019] 其中所述未經(jīng)化學(xué)改性的纖維素具有7ym-100ym，優(yōu)選15ym-100ym，特別優(yōu) 選15ym-50ym的平均纖維長度和小于5的平均縱橫比。
[0020] 另一本發(fā)明的主題是用于改進(jìn)漆體系的沉降行為和再分散行為以及耐刮性的方 法，其特征在于，添加與一種或多種聚烯烴蠟和/或費(fèi)-托蠟和/或酰胺蠟和/或生物基蠟 以及平均纖維長度為7ym-100ym，優(yōu)選15ym-100ym，特別優(yōu)選15ym-50ym的且平均縱 橫比小于5的未經(jīng)化學(xué)改性的纖維素。所述漆體系可進(jìn)一步包含顏料和溶劑或水，以及其 它揮發(fā)性和/或非揮發(fā)性添加劑。
[0021 ] 因?yàn)橥ㄟ^添加平均纖維長度為7iim-100ym，優(yōu)選15ym-100ym，特別優(yōu)選 15ym-50ixm的且平均縱橫比小于5的未經(jīng)化學(xué)改性的纖維素可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)于不添加纖 維素的涂層改進(jìn)的耐刮性和觸感的涂層，所以本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于改進(jìn)耐刮性和實(shí)現(xiàn)涂 層（完全固化的漆體系）的柔軟觸感的方法，其特征在于，添加與具有7iim-100iim，優(yōu)選 15ym-100ym，特別優(yōu)選15ym-50ym的平均纖維長度和小于5的縱橫比的未經(jīng)化學(xué)改性 的纖維素。
[0022] 所述漆體系可進(jìn)一步包含顏料和溶劑和/或水以及其它揮發(fā)性和/或非揮發(fā)性添 加劑。
[0023] 作為顏料、成膜劑、助劑和溶劑，原則上考慮所有合適的材料，例如Ullmann's EncyclopediaofIndustrialChemistry,第 5 版，第A18 卷，Paints&Coatings章 節(jié)，Weinheim，1991，第 368 頁及隨后各頁或者BASFHandbuch，Lackiertechnik， Vincentz-Verlag，2002,Rohstoffe章節(jié)，第28頁及隨后各頁中所述。
[0024] 類似于DIN971-1，粘結(jié)劑應(yīng)理解為構(gòu)成經(jīng)干燥的和/或經(jīng)固化的涂層的無顏料 且無填料部分。除成膜劑之外，其還包含其它非揮