就在本世紀初,發達國家相繼立法禁止油性木器涂料。世界上75%以上的木制家具、、玩具和手工藝品是由中國生產的,這些產品在涂上國內油性涂料后無法出口。國外最好的水性涂料如德國國芳產品存在涂層硬度低、耐水性和耐污染性差、在大的溫度/濕度變化下附著力和脫漆性差的缺點。
項目組分析了溫度、、濕度、、水質、等因素對水性木器涂料性能的影響。從高性能聚合物乳液的開發入手,經過十幾年的產學研合作,項目組開發了15種高性能聚合物乳液和50多種符合歐美國家標準的水性木器涂料產品,實現了規?;a和應用。涂層的硬度、、耐水性、、耐化學性和抗膨脹性均高于德國杜芳產品,解決了水性木器涂料的附著力和脫漆的世界性難題。本項目開發的主要關鍵技術包括:高分子乳化、酸堿度可控交聯、溶劑驅動溶膠-凝膠、程序乳化和聚合分離集成工藝等。上述技術體現在以下三項創新中:1、開發制備高固含量聚合物水分散體的新工藝。含羧酸鹽的聚合物用于乳化和分散不含羧酸鹽的聚合物,以制備固體含量大于50%的聚合物水分散體。為提高涂膜的交聯密度,消除涂膜中殘留的親水性羧基/胺基對涂膜耐水性的影響,解決聚氨酯水分散體涂膜耐化學性和耐沾污性差的問題,開發了可控酸堿度交聯技術。聚氨酯涂膜的耐沾污性達到10級(國外為6-8級)。2、發明了丙烯酸聚氨酯共聚物乳液的制備方法(PUA)。以水性聚氨酯為高分子乳化劑和反應物,制備了PUA。通過環氧樹脂、丙烯酸和聚氨酯的化學結合,涂膜硬度提高到0.66(國外為0.54)。開發程序乳化和聚合分離一體化工藝技術,實現年產1萬噸PUA乳液的工業化穩定生產。3、開發了一種制備高性能聚丙烯酸酯乳液的新技術。開發高固含量的室溫自交聯聚丙烯酸酯乳液,將其封閉性提高到10級(國外最好為5級);溶劑驅動溶膠-凝膠技術制備玻璃狀硬質涂層的發展,解決了水性涂層導致木材膨脹的技術難題。該底漆具有10級的抗膨脹性能(在國外僅為8級)和10級的耐熱粘合性(在國外為7級)。同時,提高了涂層的硬度和拋光性能。本項目產品已通過瑞士公證總署(SGS)和LGA(產品安全可靠性)的測試,超過歐美國家的相關標準。該產品已在全國推廣應用。三年來,累計銷售收入5.07億元,利潤5959萬元,三苯基溶劑年節約1萬多噸。該項目產品已被國內外廠商廣泛使用,覆蓋率居全國第一。它已經成為國際家具巨頭宜家公司的指定供應產品。涂有它的木質、竹制品已出口到歐美等國家。
該項目已獲15項發明專利授權(7項有效),并獲得第10屆和第18屆中國專利優秀獎。參與制定6項國家標準,發表SCI收錄論文60余篇。本發明還可用于水性皮革涂飾劑和粘合劑、紡織品、紙張涂料、建筑、金屬、塑料涂料等領域。