CN103485179A - 一种耐黄变水性涂层剂及其制备方法和其涂层工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐黄变水性涂层剂，由包括以下重量份配比的组份制备而成：90～97份的丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液、0.5～1份的纳米ZnO、0.5～1份的流平剂、0.5～2份的交联剂和0.5～2份的增稠剂。本发明的耐黄变水性涂层剂具有水性环保和无污染等优点，属于资源节约型产品，成本低廉，同时可以同其他原料混合，是一种理想的涂层粘合剂产品。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，涉及一种耐黄变水性涂层剂及其制备方法和其涂层工艺。
背景技术
近年来，水性聚氨酯以其环保性、综合性能优越而被广泛使用。水性聚氨酯发展迅速，以替代传统溶剂型聚氨酯为目标，拜耳公司、大日本油墨公司、Wyandotte化学公司等推出了不同牌号的系列水性聚氨酯产品，应用领域不断拓宽。
但目前我国市场上多数聚氨酯乳液因极易黄变而导致其应用受到限制，原因是芳香族聚氨酯结构中的芳基，在高温、紫外线辐射、接触空气中的氮氧化合物条件下，易生成醌式结构的显色基团而发生黄变。国外高品质的聚酯型水性聚氨酯一般采用脂肪族或脂环族异氰酸酯制成，如拜耳公司的水性聚氨酯，力学性能和耐水解性优越，且不黄变；然而，脂肪族多异氰酸酯目前主要依赖进口，价格约为芳香族多异氰酸酯的3倍，合成的聚氨酯成本较高。
由于原料品种和价格的限制，我国研发生产的多数是芳香族聚氨酯，综合性能基本达到应用要求。国内对不黄变聚氨酯的研究取得一定成就，但成本较高，限制了其应用。纵观水性聚氨酯的发展史，限制水性聚氨酯产品深化应用的最大障碍是价格。因此，开发价格低廉且综合性能均能达到溶剂型产品要求的水性聚氨酯一直是学术界和工业追求的目标。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种耐黄变水性涂层剂，其不必使用昂贵的脂肪族异氰酸酯作为原料中的异氰酸组分，且该耐黄变水性涂层剂具有耐黄变性能好、水性环保、无污染、成本低和生产工艺简单的优点。
本发明的另一目的是提供一种耐黄变水性涂层剂的制备方法，安全环保，工艺简单，成本较低。
本发明的又一目的是提供一种耐黄变水性涂层剂的涂层工艺，生产工艺简单，方便操作，并且安全环保，适应性广。
本发明采用如下技术方案：
一种耐黄变水性涂层剂，由包括以下重量份配比的组份制备而成：90～97份的丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液、0.5～1份的纳米ZnO、0.5～1份的流平剂、0.5～2份的交联剂和0.5～2份的增稠剂。
优选的，丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液是以芳香族聚氨酯为核、聚丙烯酸酯为壳，通过核壳聚合的方法制备的具有核壳结构的水性聚氨酯乳液。
优选的，丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液是厦门市三易久泰商贸有限公司生产的PUA-830。
优选的，纳米ZnO为粒径为20～500纳米的ZnO粉体。
优选的，增稠剂为丙烯酸类增稠剂。
一种耐黄变水性涂层剂的制备方法，包括以下步骤：以90～97份的丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液作为基础树脂，将0.5～1份的纳米ZnO加入到其中，超声波分散处理10～40min后，加入0.5～1份的流平剂、0.5～2份的交联剂和0.5～2份的增稠剂后搅拌均匀即制备得到耐黄变水性涂层剂。
一种耐黄变水性涂层剂的涂层工艺,包括以下步骤：将耐黄变水性涂层剂采用干法直接涂层工艺涂刮在织物表面，经过100～120℃烘干后，再经过160～180℃焙烘。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的耐黄变水性涂层剂具有水性环保和无污染等优点，属于资源节约型产品，成本低廉，同时可以同其他原料混合，是一种理想的涂层粘合剂产品。
本发明的耐黄变水性涂层剂中，丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液以聚丙烯酸酯为壳，包裹住芳香族聚氨酯，隔绝其与空气中氮氧化物的接触，并且，丙烯酸酯在一定程度上与聚氨酯发生交联，起到降低芳基活性的作用，减少生成自由基。此外，加入一定量的ZnO，增强其抗紫外线的作用，也可有效提高其耐黄变性能。
本发明的耐黄变水性涂层剂的制备方法，不仅生产工艺流程短、工艺简单、水性环保和无污染，且节约成本及能耗。以核壳聚合的方式，通过控制反应过程的工艺参数和加料方式，制备以芳香族聚氨酯为核、聚丙烯酸酯为壳的非均相的异种复合分子乳液，同时兼具聚氨酯和聚丙烯酸酯的优异性能，改善聚氨酯树脂的耐黄变性，加入适量的抗紫外线助剂纳米ZnO，进一步增强了所得树脂的耐黄变性。
本发明的耐黄变水性涂层剂的涂层工艺，以直接涂层的工艺直接将该耐黄变水性涂层剂涂覆在织物的正面或反面，烘干后再160～180℃焙烘30～60s即可，获得的涂层产品具有耐黄变性能强、手感柔软和耐寒性能好等优点，涂层织物成本比脂肪族聚氨酯的大幅度下降，并同时兼具聚氨酯良好的物理机械性能、耐寒性和聚丙烯酸酯优良的耐水性、耐老化性、耐候性及耐黄变性，可广泛应用于纺织、服装、皮革领域，市场前景广阔。
采用本发明的耐黄变水性涂层剂及其涂层工艺，制得的涂层织物的涂层干湿粘接力（热封胶剥离强度）均不低于8N；涂层织物50℃热水标准洗涤1h胶面无脱落；织物的涂胶面日晒测试，变色等级大于4级；织物在太阳光下照射30天，变色等级大于4级；无欧盟对纺织品规定一切违禁成分，加工过程无溶剂污染和产品无溶剂残留。
该耐黄变水性涂层剂用于织物涂层后成本直接下降30%以上，且涂层耐黄变性能达到4级以上，防水透湿和防水粘接条牢度均能达到国家标准要求。本发明突破了传统水性涂层剂耐黄变性差和不黄变涂层剂成本高的限制，制备出低成本耐黄变性能优越的水性涂层剂，其涂层织物成本比脂肪族聚氨酯直接下降30%以上。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
实施例一
一种耐黄变水性涂层剂，由以下重量份配比的组份制备而成：97份的丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液、1份的粒径为20～500纳米的ZnO粉体、0.5份的流平剂、1.5份的交联剂和0.5份的丙烯酸类增稠剂。丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液是以芳香族聚氨酯为核、聚丙烯酸酯为壳，通过核壳聚合的方法制备的具有核壳结构的水性聚氨酯乳液。
该耐黄变水性涂层剂的制备方法：先将97重量份的丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液和1重量份的粒径为20～500纳米的ZnO粉体，用超声波分散处理40min，再加入0.5重量份的流平剂、1.5重量份的交联剂和0.5重量份丙烯酸类增稠剂，搅拌均匀，至粘度达到3.5×104mPa.s。
该耐黄变水性涂层剂的涂层工艺：将本实施例获得的耐黄变水性涂层剂采用干法直接涂层工艺涂刮在织物表面，经过100～120℃烘干后，再经过160～180℃焙烘。
实施例二
一种耐黄变水性涂层剂，由以下重量份配比的组份制备而成：95份的丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液、0.5份的粒径为20～500纳米的ZnO粉体、1份的流平剂、0.5份的交联剂和2份的丙烯酸类增稠剂。丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液是以芳香族聚氨酯为核、聚丙烯酸酯为壳，通过核壳聚合的方法制备的具有核壳结构的水性聚氨酯乳液。
该耐黄变水性涂层剂的制备方法：先将95重量份的丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液和0.5重量份的粒径为20～500纳米的ZnO粉体，用超声波分散处理40min，再加入1重量份的流平剂、0.5重量份的交联剂和2重量份丙烯酸类增稠剂，搅拌均匀，至粘度达到3.5×104mPa.s。
该耐黄变水性涂层剂的涂层工艺：将本实施例获得的耐黄变水性涂层剂采用干法直接涂层工艺涂刮在织物表面，经过100～120℃烘干后，再经过160～180℃焙烘。
实施例三
一种耐黄变水性涂层剂，由以下重量份配比的组份制备而成：90份的丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液、0.75份的粒径为20～500纳米的ZnO粉体、0.75份的流平剂、2份的交联剂和1.5份的丙烯酸类增稠剂。丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液是厦门市三易久泰商贸有限公司生产的PUA-830。
该耐黄变水性涂层剂的制备方法：先将90重量份的丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液和0.75重量份的粒径为20～500纳米的ZnO粉体，用超声波分散处理40min，再加入0.75重量份的流平剂、2重量份的交联剂和1.5重量份丙烯酸类增稠剂，搅拌均匀，至粘度达到3.5×104mPa.s。
该耐黄变水性涂层剂的涂层工艺：将本实施例获得的耐黄变水性涂层剂采用干法直接涂层工艺涂刮在织物表面，经过100～120℃烘干后，再经过160～180℃焙烘。
上述三个实例制备的耐黄变涂层剂的胶膜及涂层织物经耐日晒色牢度检测（GB/T8427-2008），变色等级均大于4级；织物经热水标准洗涤，织物外观良好，涂胶面无开裂或脱落现象。产品生产过程安全，环保，且成本低廉，具有较好的应用前景。
上述三个实例制得的涂层织物的涂层干湿粘接力（热封胶剥离强度）均不低于8N；涂层织物50℃热水标准洗涤1h胶面无脱落；织物的涂胶面日晒测试，变色等级大于4级；织物在太阳光下照射30天，变色等级大于4级；无欧盟对纺织品规定一切违禁成分，加工过程无溶剂污染和产品无溶剂残留。
上述仅为本发明的三个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (7)
1.一种耐黄变水性涂层剂，由包括以下重量份配比的组份制备而成：90～97份的丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液、0.5～1份的纳米ZnO、0.5～1份的流平剂、0.5～2份的交联剂和0.5～2份的增稠剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐黄变水性涂层剂，其特征在于：所述丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液是以芳香族聚氨酯为核、聚丙烯酸酯为壳，通过核壳聚合的方法制备的具有核壳结构的水性聚氨酯乳液。
3.根据权利要求1所述的一种耐黄变水性涂层剂，其特征在于：所述丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液是厦门市三易久泰商贸有限公司生产的PUA-830。
4.根据权利要求1所述的一种耐黄变水性涂层剂，其特征在于：所述纳米ZnO为粒径为20～500纳米的ZnO粉体。
5.根据权利要求1所述的一种耐黄变水性涂层剂，其特征在于：所述增稠剂为丙烯酸类增稠剂。
6.一种耐黄变水性涂层剂的制备方法，包括以下步骤：以90～97份的丙烯酸酯改性聚氨酯水乳液作为基础树脂，将0.5～1份的纳米ZnO加入到其中，超声波分散处理10～40min后，加入0.5～1份的流平剂、0.5～2份的交联剂和0.5～2份的增稠剂后搅拌均匀即制备得到耐黄变水性涂层剂。
7.一种耐黄变水性涂层剂的涂层工艺，包括以下步骤：将权利要求1至6任一项中所述的耐黄变水性涂层剂采用干法直接涂层工艺涂刮在织物表面，经过100～120℃烘干后，再经过160～180℃焙烘。
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