CN102051112B

CN102051112B - 一种水性双组份聚氨酯清漆及其制备方法

Info

Publication number: CN102051112B
Application number: CN 201110009600
Authority: CN
Inventors: 练世斌
Original assignee: Huizhou Changrunfa Coating Co Ltd
Current assignee: Guangdong Libang Changrunfa Science and Technology Material Co., Ltd.
Priority date: 2011-01-18
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2031-01-18
Also published as: CN102051112A

Abstract

本发明公开一种水性双组份聚氨酯清漆及其制备方法，该水性双组份聚氨酯清漆的原料配方由组份一和组份二构成，组分一包含55～65%羟基聚氨酯分散体、15～18%水、0.2～0.5%醋丁纤维素流平剂、0.5～0.8%流变助剂、0.5～0.8%纳米二氧化硅微粒、0.1～0.3%消泡剂、0.3～0.5%脱泡剂、0.1～0.3%增稠剂、0.4～0.6%成膜助剂、0.2～0.5%水性催干剂和0.5～1.5%聚四氟乙烯蜡，组份二包含15～20%多异氰酸酯和1～3%脱气溶剂。本发明的水性双组份聚氨酯清漆具有干燥速度快、不易产生气泡、流平性好、易储存，且可赋予漆膜高硬度和高抗划伤性能的特点。

Description

一种水性双组份聚氨酯清漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及水性木器涂料，尤其一种水性双组份聚氨酯清漆及其制备方法。

背景技术

聚合科学的兴起和发展将涂料科学和涂料工业推进到崭新的现代涂料阶段。然而，这些合成树脂涂料在生产和涂装过程中使用大量的有机溶剂来调节粘度，改善施工工艺和施工性能，使得大量有机溶剂挥发到空气中，造成严重的环境污染和生态破坏，溶剂型有机涂料的生产、加工、使用已成为主要的工业污染源之一。

因此，现在广泛使用的溶剂型有机涂料是很难符合环保要求的产品，必将被符合健康、环保、安全标准的新型涂料所替代，而水性木器涂料是其主要的发展方向。

随着水性木器漆技术开发的提高，特别是水性双组份聚氨酯漆，其性能基本能和油性漆媲美。此外，随着低游离异氰酸酯固化剂产品的不断完善，水性双组份聚氨酯漆的在涂料中占据越来越重要的地位。

水性聚氨酯是以水为分散介质的二元胶体系，高性能和低VOC含量的水性聚氨酯涂料，由于其分子具有“可裁剪性”，结合新的合成和交联改性技术，可以有效控制涂料的组成和结构，从而使其具有很高的硬度、特别是耐磨损、使用安全、无毒、不燃、无环境污染等优异性能；聚氨酯树脂分子结构具有硬链段和软链段结构决定了其既坚硬又柔韧的独特性能，通过改变软硬链段的种类和组成比可以得到不同性能的水性聚氨酯产品，其微观的两相结构使水性聚氨酯具有优异的低温成膜性能、流平性及柔韧性，而且耐磨、硬度高，非常适合配制各种高档的水性木器面漆。

但是，在水性聚氨酯还是存在一些问题，如因涂料干燥时间造成的季节性气候带来的施工局限性，涂料中易产生气泡影响涂抹表面效果，漆膜硬度和抗划伤性能有待于提高等等。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种干燥速度快、不易产生气泡、流平性好、易储存，且可赋予漆膜高硬度和高抗划伤性能的水性双组份聚氨酯清漆。

本发明的另一个目的在于提供上述水性双组份聚氨酯清漆的制备方法。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

一种水性双组份聚氨酯清漆，其原料配方由组份一和组份二构成：

1.组份一

羟基-聚氨酯分散体 55～65%；

水 15～18%；

醋丁纤维素流平剂 0.2～0.5%；

流变助剂 0.5～0.8%；

纳米二氧化硅微粒 0.5～0.8%；

消泡剂 0.1～0.3%；

脱泡剂 0.3～0.5%；

增稠剂 0.1～0.3%；

成膜助剂 0.4～0.6%；

水性催干剂 0.2～0.5%；

聚四氟乙烯蜡 0.5～1.5%；

2.组份二

多异氰酸酯 15～20%；

脱气溶剂 1～3%。

上述质量百分比是各组分占水性双组份聚氨酯清漆原料配方总质量的百分比。

本发明人对上述配方中各组分的用量进行了参数优化，得到一种水性双组份聚氨酯清漆，其原料配方由组份一和组份二构成：

1.组份一

羟基-聚氨酯分散体 60%；

水 16%；

醋丁纤维素流平剂 0.3%；

流变助剂 0.6%；

纳米二氧化硅微粒 0.5%；

消泡剂 0.2%；

脱泡剂 0.4%；

增稠剂 0.2%；

成膜助剂 0.5%；

水性催干剂 0.3%；

聚四氟乙烯蜡 1.0%；

2.组份二

多异氰酸酯 18%；

脱气溶剂 2%。

上述羟基-聚氨酯分散体采用市售的羟基-聚氨酯分散体均可实现本发明，如拜耳A-2651或拜耳AXP-2645等；

上述水采用去离子水、纯净水；

上述醋丁纤维素流平剂可促进漆膜流平，如伊士曼的500-0.02;

上述流变助剂作用是改变流体流变性，如罗门哈斯RM-2020或罗门哈斯RM-8W；

上述消泡剂采用有机硅消泡剂，如BYK-024或TEGO410等；

上述脱泡剂采用有机硅脱泡剂，如TEGO 902W、BYK-028或BYK-093等；

上述增稠剂采用聚氨酯增稠剂，如SN-612或PUR-50；

上述成膜助剂主要为醇醚类溶剂，以促进漆膜成膜，如丙二醇丁醚或乙二醇丁醚等。

上述水性催干剂使用氰特化工4940催干剂，用以提高湿膜的干燥速度及成膜硬度；

上述聚四氟乙烯蜡的作用是提高漆膜手感、抗机械性、抗划伤，可使用BYK CERAFLOUR 998、CERAFLOUR 996、环琦WW-9790等；

上述多异氰酸脂主要是使得组分一中的-OH与多异氰酸酯中的-NCO交联，从而形成坚硬而致密的膜，该多异氰酸酯可采用拜耳的XP2487/1、XP 2655等；

上述脱气溶剂主要是使得组分一与组分二混合时尽可能少的产生气泡，该脱气溶剂可采用醇醚类溶剂，如丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯等。

上述一种水性双组份聚氨酯清漆的制备方法是：

将组份一的各组分按照上述配方混合；将组份二的各组分按照上述配方混合；将混好的组份一和混合好的组份二混合均匀，静置一段时间消泡后，即可用于喷涂。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1. 本发明的水性双组份聚氨酯清漆，使用多异氰酸脂提高了成漆漆膜的硬度，又由于使用水作为稀释溶剂，大大降低了有害溶剂的释放同时通过控制反应的进行，减少有害游离的单体二异氰酸脂的含量，使产品做到了低毒或无毒，是环境友好型产品；

2. 本发明的水性双组份聚氨酯清漆，对其配方的各组分选择及其用量，都进行了实验筛选和数据优化，最终得到的配方可在常温或低温加热下交联固化成膜，其成膜后的各项性能指标与油性类相当；

3. 本发明的水性双组份聚氨酯清漆，将同类溶剂型涂料的高性能化与水性涂料的低VOC含量相结合，环境效应好、施工相对方便，广泛适用于木器家具、建筑装饰、汽车涂料的中涂与面涂；

4.本发明人研究发现，在水性双组份聚氨酯涂料中，单一的羟基-聚氨酯分散体与多异氰酸酯在使用前均是稳定的，但经过涂料生产过程及包装环节后，在高剪切作用力下，活泼的—NCO基对水等是敏感的，这就使得固化剂成品包装后其存储期短；鉴于此问题，本发明人通过试验摸索后，发现在配方中加入脱气溶剂，既能降低体系黏度，又能改善涂料稳定性，再配合合理的羟基-组份，使使用时反应活性适当，减少—NCO与水反应产生的副效应，从而提高涂料的贮存稳定性；

5. 本发明的水性双组份聚氨酯清漆，其配方中使用CAB性流平剂，不仅能将强涂膜的流平性，而且其本身能调节溶剂及水的挥发，改善涂膜的干燥速度；此外，水性催干剂为无铅非离子型乳液，易分散，且能起到调节季节性气候变化的干燥速度的作用。但催干剂不宜添加过多，多则影响涂料的储存稳定性，具体可参照现场要求进行调节。

6. 本发明人研究发现，因水的高表面张力的特性，导致水性涂料在施工过程中易形成气泡，再加之双组份中异氰酸酯与水的副反应产生CO₂的滞留，使得水性涂料气泡的控制成为一个难题；鉴于此问题，本发明人通过实验摸索后，选择结晶性高、水份挥发快的羟基-聚氨酯分散体，并使用一定量的脱气溶剂，采用高效消泡剂和高相溶性脱泡剂搭配，可以使双组份聚氨酯木器涂料的气泡、暗泡及油窝问题得以改善；本发明选择助剂时避免了使用含硅类材料，从而有效避免了家具厚涂表面气泡的产生；

7. 涂膜的抗划伤无疑是家具涂料一项重要性能指标，本研究中添加了纳米二氧化硅微粒增加硬度及抗划伤性，在配方量0.5%～0.8%时，涂膜硬度能上2H，抗划性200 g未划伤；

8.现有水性双组份PU涂料虽较溶剂型的好，但易产生油窝、厚边、流平等问题；本发明人通过试验摸索后，采用水性流变增稠剂、CAB流平剂，其流平性、涂膜光泽、耐水性等诸方面均能达到理想效果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步地描述，但具体实施例并不对本发明做任何限定。

本实施例的一种水性双组份聚氨酯清漆，其原料配方由组份一和组份二构成：

1.组份一

羟基-聚氨酯分散体 60%；

水 16%；

醋丁纤维素流平剂 0.3%；

流变助剂 0.6%；

纳米二氧化硅微粒 0.5%；

消泡剂 0.2%；

脱泡剂 0.4%；

增稠剂 0.2%；

成膜助剂 0.5%；

水性催干剂 0.3%；

聚四氟乙烯蜡 1.0%；

2.组份二

多异氰酸酯 18%；

脱气溶剂 2%。

上述羟基-聚氨酯分散体采用市售的羟基-聚氨酯分散体均可实现本发明，如拜耳A-2651、拜耳XP-2645等；

上述水采用去离子水、纯净水；

上述醋丁纤维素流平剂可促进漆膜流平，如伊士曼的500-0.02;

上述流变助剂以改变流体流变性，如罗门哈斯RM-2020、RM-8W；

上述消泡剂能可采用有机硅消泡剂，如BYK-024、TEGO410等；

上述脱泡剂可有机硅脱泡剂，如TEGO 902W、BYK-028、BYK-093等；

上述增稠剂能可采用聚氨酯增稠剂，如SN-612、PUR-50；

上述成膜助剂主要为醇醚类溶剂，以促进漆膜成膜，如丙二醇丁醚、乙二醇丁醚等。

上述水性催干剂可使用氰特化工4940催干剂，用以提高湿膜的干燥速度及成膜硬度；

上述聚四氟乙烯蜡主要提高漆膜手感、抗机械性、抗划伤，可使用BYK CERAFLOUR 998、CERAFLOUR 996、环琦WW-9790等；

上述一种水性双组份聚氨酯清漆的制备方法是：

将本实施例制备所得清漆与传统聚氨酯清漆进行性能比对，结果如表1所示。

表1 两种清漆性能对比

性能	传统聚氨酯清漆	本实施例清漆
			漆膜外观	正常，偶有漆膜弊病	正常，稳定且流平优异
施工时气泡及外观影响	较多且难消除，干膜易出现暗泡、油窝	较少且易消除，干膜没暗泡、油窝、厚边
			干速	60Min表干，24H实干	30Min表干，18H实干
漆膜硬度	H~2H	2H及2H以上
			抗划伤	100g无划痕	200g无划痕

从表1可以看出，与传统的聚氨酯清漆相比，本实施例制备所得水性双组份聚氨酯清漆干燥速度快、不易产生气泡、流平性好、易储存，且可赋予漆膜高硬度和高抗划伤性能。

Claims

1.一种水性双组分聚氨酯清漆，其特征在于该水性双组分聚氨酯清漆的原料配方由组分一和组分二构成：

（1）组分一

羟基-聚氨酯分散体 55～65%；

水 15～18%；

醋丁纤维素流平剂 0.2～0.5%；

流变助剂 0.5～0.8%；

纳米二氧化硅微粒 0.5～0.8%；

消泡剂 0.1～0.3%；

脱泡剂 0.3～0.5%；

增稠剂 0.1～0.3%；

成膜助剂 0.4～0.6%；

水性催干剂 0.2～0.5%；

聚四氟乙烯蜡 0.5～1.5%；

（2）组分二

多异氰酸酯 15～20%；

脱气溶剂 1～3%；

上述质量百分比是各组分占水性双组分聚氨酯清漆原料配方总质量的百分比。

2. 根据权利要求1所述一种水性双组分聚氨酯清漆，其特征在于所述水性双组分聚氨酯清漆的原料配方由组分一和组分二构成：

（1）组分一

羟基-聚氨酯分散体 60%；

水 16%；

醋丁纤维素流平剂 0.3%；

流变助剂 0.6%；

纳米二氧化硅微粒 0.5%；

消泡剂 0.2%；

脱泡剂 0.4%；

增稠剂 0.2%；

成膜助剂 0.5%；

水性催干剂 0.3%；

聚四氟乙烯蜡 1.0%；

（2）组分二

多异氰酸酯 18%；

脱气溶剂 2%。

3. 根据权利要求1或2所述一种水性双组分聚氨酯清漆，其特征在于所述羟基-聚氨酯分散体为拜耳A-2651或拜耳AXP-2645。

4. 根据权利要求1或2所述一种水性双组分聚氨酯清漆，其特征在于所述水为去离子水或纯净水。

5. 根据权利要求1或2所述一种水性双组分聚氨酯清漆，其特征在于所述消泡剂为有机硅消泡剂。

6. 根据权利要求1或2所述一种水性双组分聚氨酯清漆，其特征在于所述脱泡剂为有机硅脱泡剂。

7. 根据权利要求1或2所述一种水性双组分聚氨酯清漆，其特征在于所述增稠剂为聚氨酯增稠剂。

8. 根据权利要求1或2所述一种水性双组分聚氨酯清漆，其特征在于所述成膜助剂为醇醚类溶剂。

9. 根据权利要求1或2所述一种水性双组分聚氨酯清漆，其特征在于所述脱气溶剂为醇醚类溶剂。

10. 一种权利要求1或2所述水性双组分聚氨酯清漆的制备方法，其特征在于该制备方法包括如下步骤：先分别将组分一的各组分和组分二的各组分按照各自配方混合好，再将混好的组分一和混合好的组分二混合均匀，静置一段时间消泡后，即可用于喷涂。