CN103059704B - 一种快干型抗划耐磨水性双组分聚氨酯木器白漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快干型抗划耐磨水性双组分聚氨酯木器白漆，主要由主漆和固化剂组成，主漆的成分及重量百分比为：羟基丙烯酸二级分散体树脂56%～72%、分散剂0.1%～0.3％、钛白粉15%～26％、玻璃粉4.6%～7.8%、抗划伤蜡助剂1.5%～3.8％、有机铋/锌复合催化剂0.2%～0.6%、消泡剂0.1%～0.5％、润湿剂0.2%～0.6％、水与其它添加剂5.5%～22.3％，其重量百分比之和为百分之百；固化剂100%，为磺酸盐改性HDI三聚体，且固化剂与主漆之比为n(-NCO):n(-OH)=1.4～1.7的NCO/OH当量比。该白漆的VOC含量低，干燥速度快、丰满度和硬度高、耐磨抗划性强。

Description

一种快干型抗划耐磨水性双组分聚氨酯木器白漆及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种快干型抗划耐磨水性双组分聚氨酯木器白漆及其制备方法。

【背景技术】

水性木器涂料从进入中国市场的第一天开始，其广阔的市场前景就从来没有被怀疑过。据中国涂料工业协会统计，2011年中国木器涂料的消费量约为100万吨。由于涂料使用过程中需要添加稀释剂，一般约占涂料总量的70％，因此，以2011年木器涂料的100万吨销量计算，每年挥发掉大气中的稀释剂总量约为70万吨。如果水性木器涂料对油性木器涂料的取代比例仅以50％计算，实现木器涂料水性化之后，每年可减少35万吨VOC的排放，极大地推动了社会环境的绿化保护与能源的节省利用。

进入21世纪以来，随着人们环保和健康意识的不断增强，各国的环保法规对VOC的限制逐渐趋于苛刻；以环保的水性木器涂料替代高污染性的油性木器涂料，正日趋成为木器涂料发展的重要方向。

水性木器涂料在某些重要性能上与油性木器涂料的差距，是制约水性木器涂料普及化的一个关键性因素。传统的单组分水性木器涂料虽然具有健康环保、操作方便等优点，但普遍存在干燥速度慢、耐划伤性不好、耐磨损性差等缺点。双组分木器涂料通过异氰酸酯键与羟基或其他基团的外交联而形成致密的漆膜，故而具有相对较高的硬度、更突出的耐热性、更好的耐污染和耐化学性能等优势。然而，目前市场上销售的双组分水性木器涂料仍然存在贮存期短、干燥时间长、抗划伤性与耐磨性远不如溶剂型涂料等弊病。因此，开发符合客户要求的快干型高性能水性双组分木器涂料势在必行。

【发明内容】

本发明为解决的上述技术问题，提供了一种可大大降低产品VOC的含量，干燥速度快、丰满度高、硬度高、耐磨抗划性能好的快干型抗划耐磨水性双组分聚氨酯木器白漆及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种快干型抗划耐磨水性双组分聚氨酯木器白漆，主要由主漆和固化剂组成，所述主漆包含的成分及重量百分比为：羟基丙烯酸二级分散体树脂56％～72％、分散剂0.1％～0.3％、钛白粉15％～26％、玻璃粉4.6％～7.8％、抗划伤蜡助剂1.5％～3.8％、有机铋/锌复合催化剂0.2％～0.6％、消泡剂0.1％～0.5％、润湿剂0.2％～0.6％以及水与其它添加剂5.5％～22.3％，其组分的重量百分比之和为百分之百；所述固化剂100％，为磺酸盐改性HDI三聚体，而且所述固化剂与主漆之比为n(-NCO):n(-OH)＝1.4～1.7的NCO/OH当量比，即固化剂中的-NCO官能团与主漆中的-OH官能团的当量摩尔比为1.4～1.7。

进一步地，所述抗划伤蜡助剂为改性聚乙烯蜡乳液。

进一步地，所述玻璃粉为纳米级二氧化硅玻璃粉。

进一步地，所述有机铋/锌复合催化剂为环境友好型有机铋与有机锌的复合催化剂。

进一步地，所述其他添加剂为防腐剂、增稠剂、成膜助剂、防霉剂、抗粘连剂和流平剂中任意四种以上的混合物。

进一步地，所述防腐剂为异噻唑啉酮类杀菌剂，其含量为0.1～0.2％；所述增稠剂为非离子缔合型聚氨酯增稠剂，其含量为0.3～1.0％；所述成膜助剂为二丙二醇丁醚，其含量为0.5～2％；所述防霉剂为二氯辛基异噻唑啉酮类，其含量为0.1～0.2％；所述抗粘连剂为高分子量聚二甲基硅氧烷乳液，其含量为0.1～0.3％；所述流平剂为聚醚硅氧烷共聚物，其含量为0.05～0.2％，所述含量均为相对于清漆总重量的重量百分含量。

进一步地，所述羟基丙烯酸二级分散体树脂为BayerMaterialScience公司的BayhydrolAXP2695羟基丙烯酸二级分散体，所述固化剂为BayerMaterialScience公司的BayhydurXP2655固化剂。

一种快干型抗划耐磨水性双组分聚氨酯木器白漆的制备方法，包括有以下工艺步骤：

a.首先，在分散缸中按重量百分比加入水与羟基丙烯酸二级分散体树脂，并进行中速分散；然后，均匀混入分散剂、钛白粉、玻璃粉，并进行高速分散；接着，加入抗划伤蜡助剂、有机铋/锌复合催化剂、消泡剂、润湿剂、水和其它组分，并再次进行中速分散；最后，取样检测成品细度与粘度，检测合格后进行过滤，制得主漆；

b.在分散缸中加入磺酸盐改性HDI三聚体，并进行过滤，制得固化剂；

c.将固化剂与主漆按照n(-NCO):n(-OH)＝1.4～1.7的当量比进行混合均匀，静置即可。

进一步地，所述中速分散的速度为600～800r/min，所述再次进行中速分散的时间为15min；所述高速分散的速度为1000～l500r/min，所述高速分散的时间为25～35min，所述静置时间为15min。

进一步地，所述主漆的细度为15～40μm，粘度为70～120s。

本发明的有益效果是：

按照本发明所述的主漆和固化剂各自的重量百分比，以及其之比(NCO/OH当量比)，并通过本发明所述的制备方法生产加工出的双组分聚氨酯木器白漆，大大降低产品VOC的含量，干燥速度快、丰满度高、硬度高、耐磨抗划性能好。

【附图说明】

图1是本发明所述一种快干型抗划耐磨水性双组分聚氨酯木器白漆的制备方法实施例的流程图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所述的一种快干型抗划耐磨水性双组分聚氨酯木器白漆，主要由主漆和固化剂组成，所述主漆包含的成分及重量百分比为：羟基丙烯酸二级分散体树脂(如：BayerMaterialScience公司的BayhydrolAXP2695羟基丙烯酸二级分散体)56％～72％、分散剂0.1％～0.3％、钛白粉15％～26％、玻璃粉4.6％～7.8％、抗划伤蜡助剂1.5％～3.8％、有机铋/锌复合催化剂0.2％～0.6％、消泡剂0.1％～0.5％、润湿剂0.2％～0.6％以及水与其它添加剂5.5％～22.3％，其组分的重量百分比之和为百分之百；所述固化剂为磺酸盐改性HDI三聚体(如：BayerMaterialScience公司的BayhydurXP2655固化剂)，而且所述固化剂与主漆之比为n(-NCO):n(-OH)＝1.4～1.7的NCO/OH当量比，即中固化剂的-NCO官能团与主漆中的-OH官能团的当量摩尔比为1.4～1.7。

其中，所述抗划伤蜡助剂为改性聚乙烯蜡乳液；所述玻璃粉为纳米级二氧化硅玻璃粉；所述有机铋/锌复合催化剂为环境友好型有机铋与有机锌的复合催化剂；所述其他添加剂为防腐剂、增稠剂、成膜助剂、防霉剂、抗粘连剂和流平剂中任意四种以上的混合物，而且所述防腐剂为异噻唑啉酮类杀菌剂，其含量为0.1～0.2％，所述增稠剂为非离子缔合型聚氨酯增稠剂，其含量为0.3～1.0％，所述成膜助剂为二丙二醇丁醚，其含量为0.5～2％，所述防霉剂为二氯辛基异噻唑啉酮类，其含量为0.1～0.2％，所述抗粘连剂为高分子量聚二甲基硅氧烷乳液，其含量为0.1～0.3％，所述流平剂为聚醚硅氧烷共聚物，其含量为0.05～0.2％，所述含量均为相对于清漆总重量的重量百分含量。

如图1中所示：

本发明所述的一种快干型抗划耐磨水性双组分聚氨酯木器白漆的制备方法，包括有以下工艺步骤：

步聚A.首先，在分散缸中按重量百分比加入水与羟基丙烯酸二级分散体树脂，并进行中速分散；然后，均匀混入分散剂、钛白粉、玻璃粉，并进行高速分散；接着，加入抗划伤蜡助剂、有机铋/锌复合催化剂、消泡剂、润湿剂、水和其它组分，并再次进行中速分散；最后，取样检测成品细度与粘度，检测合格后进行过滤，制得主漆；

步聚B.在分散缸中加入磺酸盐改性HDI三聚体，并进行过滤，制得固化剂；

步聚C.将固化剂与主漆按照n(-NCO):n(-OH)＝1.4～1.7的当量比进行混合均匀，静置即可。

其中，所述中速分散的速度为600～800r/min，所述再次进行中速分散的时间为15min，所述高速分散的速度为1000～l500r/min，所述高速分散的时间为25～35min，所述静置时间为15min，所述主漆的细度为15～40μm，粘度为70～120s。

这样，按照本发明所述的主漆和固化剂各自的重量百分比，以及其之比(NCO/OH当量比)，并通过本发明所述的制备方法生产加工出的双组分聚氨酯木器白漆具有下列优点：

(1)本发明产品属于快干型水性双组分聚氨酯涂料产品，其干燥速度较常规水性双组分涂料产品提升了一倍以上，表干时间与实干时间明显缩短。依据中华人民共和国化工行业标准《HG/T3828-2006室内用水性木器涂料行业标准》要求，双组分水性聚氨酯涂料产品的表干时间与实干时间分别为60min和24h。本发明产品的表干时间为28min，比中华人民共和国化工行业标准要求的达标时间(60min)缩短了一半以上；其实干时间为8h，仅为中华人民共和国化工行业标准要求的达标时间(24h)的三分之一。

(2)本发明产品在抗划伤性与耐磨性方面，取到了重大突破。产品漆膜的抗划伤性能得到了明显的提高，其抗划伤效果可以跟溶剂型木器涂料相媲美；依据GB/T9729标准规定，在划针上给定负荷100g进行划伤试验，检测结果达到“未划伤”的级别；产品的耐磨性损耗不大于0.019g(750g/500r)，远低于HG/T3828-2006中设定的0.030g的标准。

(3)本发明产品通过筛选双组分水性聚氨酯涂料的羟基组分与异氰酸酯组分，并利用先进的涂料配方技术，使得产品漆膜光泽可达到(按GB/T9754规定测定，)以上，解决了长期以来水性木器涂料市场存在的水性白漆产品光泽严重偏哑的问题。

(4)本发明产品为双组分水性聚氨酯木器涂料产品，通过异氰酸醋键与羟基基团的外交联而形成比单组分水性木器涂料更为致密的漆膜，全面提升了漆膜的耐水性、耐污染性和耐化学品性，全项通过了《HG/T3828-2006室内用水性木器涂料行业标准》要求的漆膜耐水性、耐污染性和耐化学品性的测试，赋予了该产品漆膜更具使用耐久性的优势。

(5)本发明产品采用双组分水性聚氨酯涂料调漆技术，降低了涂料罐内和施工过程的刺激性挥发物的用量，大幅度地降低了产品VOC的含量。本水性木器涂料产品的TVOC可控制在78g/L以下，远远低于涂料行业最严格的环保标准(HJ/T201—2005)要求的限量值250g/L，从而强势突显双组分水性聚氨酯木器涂料的环保性能。

(6)本发明产品以水分散型丙烯酸多元醇分散体为羟基组分、以易分散的磺酸盐改性HDI三聚体为多异氰酸酯组分，这两种组分相容性好、混合容易。在进行双组分产品的混合使用时，不用经过高速分散，只需简单的搅拌即可实现羟基组分与多氰酸酯组分的均匀混合，因而施工方便，可操作性强。

(7)本发明产品性能指标达到水性木器涂料行业标准《HG/T3828-2006室内用水性木器涂料》对双组分水性木器涂料的全面要求。

(8)本发明产品符合国家环保标准HJ/T20l-2005《环境标志产品技术要求：水性涂料》的全面要求。

以下是针对本发明所述的快干型抗划耐磨水性双组分聚氨酯木器白漆及其制备方法进行的六个实施例，具体情况如下。

表1：六个实施例中主漆和固化剂各组成成分及重量百分比。

实施例一：

本发明所述主漆包含的成分及重量百分比为：羟基丙烯酸二级分散体树脂60％、分散剂0.25％、钛白粉23％、玻璃粉5％、抗划伤蜡助剂2％、有机铋/锌复合催化剂0.2％、消泡剂0.3％、润湿剂0.2％、水与其它添加剂9.05％，其组分的重量百分比之和为百分之百，固化剂100％，其中添加剂包括的组分及含量：成膜助剂0.8％，增稠剂0.6％，防腐剂0.18％，防霉剂0.15％，抗粘连剂0.12％，流平剂0.08％；将该主漆的成分及重量百分比和固化剂按照本发明所述的制备方法即可制备出具有干燥速度快、丰满度高、硬度高、耐磨抗划性能好的双组分聚氨酯木器白漆。

实施例二：

本发明所述主漆包含的成分及重量百分比为：羟基丙烯酸二级分散体树脂59％、分散剂0.2％、钛白粉18％、玻璃粉6％、抗划伤蜡助剂1.8％、有机铋/锌复合催化剂0.35％、消泡剂0.3％、润湿剂0.2％、水与其它添加剂11.1％，其组分的重量百分比之和为百分之百，固化剂100％，其中添加剂包括的组分及含量：成膜助剂1.0％，增稠剂0.65％，防腐剂0.15％，防霉剂0.15％，抗粘连剂0.17％，流平剂0.05％；将该主漆的成分及重量百分比和固化剂按照本发明所述的制备方法即可制备出具有干燥速度快、丰满度高、硬度高、耐磨抗划性能好的双组分聚氨酯木器白漆。

实施例三：

本发明所述主漆包含的成分及重量百分比为：羟基丙烯酸二级分散体树脂60％、分散剂0.25％、钛白粉22％、玻璃粉5.5％、抗划伤蜡助剂2.3％、有机铋/锌复合催化剂0.32％、消泡剂0.35％、润湿剂0.25％、水与其它添加剂10.08％，其组分的重量百分比之和为百分之百，固化剂100％，其中添加剂包括的组分及含量：成膜助剂1.2％，增稠剂0.58％，防腐剂0.15％，防霉剂0.25％，抗粘连剂0.15％，流平剂0.1％；将该主漆的成分及重量百分比和固化剂按照本发明所述的制备方法即可制备出具有干燥速度快、丰满度高、硬度高、耐磨抗划性能好的双组分聚氨酯木器白漆。

实施例四：

本发明所述主漆包含的成分及重量百分比为：羟基丙烯酸二级分散体树脂68％、分散剂0.2％、钛白粉19％、玻璃粉4.6％、抗划伤蜡助剂2.1％、有机铋/锌复合催化剂0.2％、消泡剂0.4％、润湿剂0.25％、水与其它添加剂7.25％，其组分的重量百分比之和为百分之百，固化剂100％，其中添加剂包括的组分及含量：成膜助剂1.2％，增稠剂0.52％，防腐剂0.25％，防霉剂0.1％，抗粘连剂0.16％，流平剂0.15％；将该主漆的成分及重量百分比和固化剂按照本发明所述的制备方法即可制备出具有干燥速度快、丰满度高、硬度高、耐磨抗划性能好的双组分聚氨酯木器白漆。

实施例五：

本发明所述主漆包含的成分及重量百分比为：羟基丙烯酸二级分散体树脂70％、分散剂0.25％、钛白粉15％、玻璃粉5％、抗划伤蜡助剂2.6％、有机铋/锌复合催化剂0.28％、消泡剂0.5％、润湿剂0.3％、水与其它添加剂6.07％，其组分的重量百分比之和为百分之百，固化剂100％，其中添加剂包括的组分及含量：成膜助剂1.5％，增稠剂0.43％，防腐剂0.25％，防霉剂0.25％，抗粘连剂0.1％，流平剂0.06％；将该主漆的成分及重量百分比和固化剂按照本发明所述的制备方法即可制备出具有干燥速度快、丰满度高、硬度高、耐磨抗划性能好的双组分聚氨酯木器白漆。

实施例六：

本发明所述主漆包含的成分及重量百分比为：羟基丙烯酸二级分散体树脂64％、分散剂0.3％、钛白粉20％、玻璃粉4.7％、抗划伤蜡助剂3.6％、有机铋/锌复合催化剂0.4％、消泡剂0.35％、润湿剂0.25％、水与其它添加剂6.4％，其组分的重量百分比之和为百分之百，固化剂100％，其中添加剂包括的组分及含量：成膜助剂1.4％，增稠剂0.35％，防腐剂0.1％，防霉剂0.15％，抗粘连剂0.15％，流平剂0.18％；将该主漆的成分及重量百分比和固化剂按照本发明所述的制备方法即可制备出具有干燥速度快、丰满度高、硬度高、耐磨抗划性能好的双组分聚氨酯木器白漆。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种快干型抗划耐磨水性双组分聚氨酯木器白漆，主要由主漆和固化剂组成，其特征在于，所述主漆包含的成分及重量百分比为：羟基丙烯酸二级分散体树脂56％～72％、分散剂0.1％～0.3％、钛白粉15％～26％、玻璃粉4.6％～7.8％、抗划伤蜡助剂1.5％～3.8％、有机铋/锌复合催化剂0.2％～0.6％、消泡剂0.1％～0.5％、润湿剂0.2％～0.6％以及水与其它添加剂5.5％～22.3％，其组分的重量百分比之和为百分之百；所述固化剂100％，为磺酸盐改性HDI三聚体，而且所述固化剂与主漆之比为n(-NCO):n(-OH)＝1.4～1.7的NCO/OH当量比，即固化剂中的-NCO官能团与主漆中的-OH官能团的当量摩尔比为1.4～1.7；

其中，所述抗划伤蜡助剂为改性聚乙烯蜡乳液，所述玻璃粉为纳米级二氧化硅玻璃粉，所述有机铋/锌复合催化剂为环境友好型有机铋与有机锌的复合催化剂；

所述其他添加剂为防腐剂、增稠剂、成膜助剂、防霉剂、抗粘连剂和流平剂中任意四种以上的混合物，所述防腐剂为异噻唑啉酮类杀菌剂，其含量为0.1～0.2％；所述增稠剂为非离子缔合型聚氨酯增稠剂，其含量为0.3～1.0％；所述成膜助剂为二丙二醇丁醚，其含量为0.5～2％；所述防霉剂为二氯辛基异噻唑啉酮类，其含量为0.1～0.2％；所述抗粘连剂为高分子量聚二甲基硅氧烷乳液，其含量为0.1～0.3％；所述流平剂为聚醚硅氧烷共聚物，其含量为0.05～0.2％，所述含量均为相对于清漆总重量的重量百分含量。

2.根据权利要求1所述快干型抗划耐磨水性双组分聚氨酯木器白漆，其特征在于，所述羟基丙烯酸二级分散体树脂为BayerMaterialScience公司的BayhydrolAXP2695羟基丙烯酸二级分散体，所述固化剂为BayerMaterialScience公司的BayhydurXP2655固化剂。

3.一种上述权利要求1或2所述快干型抗划耐磨水性双组分聚氨酯木器白漆的制备方法，其特征在于，包括有以下工艺步骤：

a.首先，在分散缸中按重量百分比加入水与羟基丙烯酸二级分散体树脂，并进行中速分散，该中速分散的速度为600～800r/min；然后，均匀混入分散剂、钛白粉、玻璃粉，并进行高速分散，该高速分散的时间为25～35min，速度为1000～l500r/min；接着，加入抗划伤蜡助剂、有机铋/锌复合催化剂、消泡剂、润湿剂、水和其它组分，并再次进行中速分散，该中速分散的时间为15min，速度为600～800r/min；最后，取样检测成品细度与粘度，检测合格后进行过滤，制得主漆，所述主漆的细度为15～40μm，粘度为70～120s；

b.在分散缸中加入磺酸盐改性HDI三聚体，并进行过滤，制得固化剂；

c.将固化剂与主漆按照n(-NCO):n(-OH)＝1.4～1.7的当量比进行混合均匀，静置15min即可。