CN104387890B - 一种改性聚氨酯涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性聚氨酯涂料及其制备方法，所述改性聚氨酯涂料包括质量比例为4～3:1的甲组分和乙组分，所述甲组分包括：丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体40～50份、丙烯酸改性水性聚氨酯分散体40～50份、消泡剂2～5份、流平剂1～3份、增塑剂5～8份和防沉降剂5～10份；所述乙组分包括：填充剂15～30份和催化剂0.5～3份。本发明的配方设计合理，制备工艺简单，易于实施，所制备的聚氨酯涂料在原料良好的柔感性能、耐化学药品性能和环保性能的基础上又具有优异的耐水性、热稳定性和与被涂层物之间的粘结性，综合性能优异，耐用性好，应用前景广阔。

Description

一种改性聚氨酯涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，特别是涉及一种改性聚氨酯涂料及其制备方法。
背景技术
柔感涂料是具有弹性手触感、亚光外观，同时具有良好的耐化学品性能、耐磨性以及防起雾性等特点的涂膜，近年来得到越来越广泛应用。柔感涂料的发展先后经历了传统的溶剂型柔感涂料、单组份水性柔感涂料和双组分水性柔感涂料，使柔感涂料的性能得到了显著的提高，使其从易产生有机溶剂污染，发展到安全环保，再发展到手感、机械性能和耐化学品性能之间的平衡，目前，双组分水性柔感涂料因其良好的平衡性能得到了广泛的应用。但双组分水性柔感涂料中的两种聚氨酯组分均为水性聚氨酯，由于引入了亲水基团，显著降低了其耐水性、热稳定性和与被涂层物之间的粘结性，因而限制了该种柔感涂料的应用领域及使用寿命。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种改性聚氨酯涂料及其制备方法，能够解决现有双组份水性柔感涂料存在的上述问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种改性聚氨酯涂料，包括质量比例为4～3:1的甲组分和乙组分，所述甲组分包括如下重量份的组分：丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体40～50份、丙烯酸改性水性聚氨酯分散体40～50份、消泡剂2～5份、流平剂1～3份、增塑剂5～8份和 防沉降剂5～10份；所述乙组分包括如下重量份的组分：填充剂15～30份和催化剂0.5～3份。
在本发明一个较佳实施例中，所述填充剂为滑石粉、硅灰粉、氢氧化钙和纳米二氧化硅以1:1:1:2的比例混合得到的混合物。
在本发明一个较佳实施例中，所述催化剂为三乙胺和/或三乙烯二胺。
在本发明一个较佳实施例中，所述丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体由如下质量分数的原料制备而成：聚酯多元醇70～75%、异氰酸酯4～8%、二羟甲基丙酸5～8%、N-甲基吡咯烷酮3～5%、二月桂酸二丁基锡1～3%、三乙胺1～2%、丙烯酸酯10～20%。
在本发明一个较佳实施例中，所述丙烯酸改性水性聚氨酯分散体由如下质量分数的原料制备而成：聚酯多元醇77～80%、异氰酸酯4～8%、二羟甲基丙酸4～5%、N-甲基吡咯烷酮2～3%、二月桂酸二丁基锡1～2%、三乙胺2～3%、三乙烯二胺1～3%、丙烯酸酯5～15%。
在本发明一个较佳实施例中，所述丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯和/丙烯酸丁酯。
在本发明一个较佳实施例中，所述异氰酸酯包括异氟尔酮二异氰酸酯和/或二苯基甲烷二异氰酸酯。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种改性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体：在惰性气体保护的装有搅拌器和冷凝回流管的四口烧瓶内加入配方量的聚酯多元醇、二羟甲基丙烯和N-甲基吡咯烷酮，然后边搅拌边将四口烧瓶升温至100～110℃，保温回流1 h，然后降温到70～75℃，再加入配方量的异氰酸酯，搅拌状态下滴入配方量的二月桂酸二丁基锡，保温反应2.5h，冷却至30℃，加入配方量的三乙胺搅拌使之中和45～60min，出料得到端羟基水性聚氨酯乳液；最后，将得到的端羟基水性聚氨酯加热至80～85℃，再在搅拌状态下向其内加入配方量的丙烯酸酯，搅拌均匀后以2～3滴/min的速度滴加12～15mol/L的过硫酸钠水溶液60～90min，滴加完毕后保温反应1.5～2h，得到所述丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体；
（2）制备丙烯酸改性水性聚氨酯分散体：在惰性气体保护的装有搅拌器和冷凝回流管的四口烧瓶内加入配方量的聚酯多元醇、二羟甲基丙烯和N-甲基吡咯烷酮，然后边搅拌边将四口烧瓶升温至100～110℃，保温回流1 h，然后降温到70～75℃，再加入配方量的异氰酸酯，搅拌状态下滴入配方量的二月桂酸二丁基锡，保温反应2h，冷却至30℃，加入配方量的三乙胺搅拌使之中和45～60min，再加入配方量的三乙烯二胺和45～50mL的去离子水，以1800r/min的速度高速搅拌2.5h，得到水性聚氨酯乳液；最后，将得到的水性聚氨酯加热至80～85℃，再在搅拌状态下向其内加入配方量的丙烯酸酯，搅拌均匀后以2～3滴/min的速度滴加12～15mol/L的过硫酸钠水溶液60～90min，滴加完毕后保温反应1.5～2h，得到所述丙烯酸改性水性聚氨酯分散体；
（3）制备甲组分：按配方量称取步骤（1）中制备的丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体和步骤（2）中制备的丙烯酸改性水性聚氨酯分散体，在加入配方量的消泡剂、流平剂、增塑剂和防沉降剂，在1800～2000r/min的转速下搅拌混合30～45min，然后在置入0.1MPa的抽真空容器中搅拌抽真空20～30min，得到A组分；
（4）制备乙组分：称取配方量的填充剂和催化剂，在步骤（3）中的转速条件下搅拌混合20～30min，得到B组分；
（5）制备改性聚氨酯涂料：将步骤（4）中得到的B组分加入步骤（3）中得到的A组分中，在在步骤（3）中的转速条件下搅拌混合反应1.5～2h，得到所述改性聚氨酯涂料。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）和步骤（2）中的搅拌速度为50～100r/min。
本发明的有益效果是：本发明一种改性聚氨酯涂料及其制备方法，其配方设计合理，制备工艺简单，易于实施，所制备的聚氨酯涂料在原料良好的柔感性能、耐化学药品性能和环保性能的基础上又具有优异的耐水性、热稳定性和与被涂层物之间的粘结性，综合性能优异，耐用性好，应用前景广阔。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
实施例1
一种改性聚氨酯涂料，包括质量比例为4:1的甲组分和乙组分，所述甲组分包括如下重量份的组分：丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体40份、丙烯酸改性水性聚氨酯分散体40份、消泡剂2份、流平剂1份、增塑剂5份和防沉降剂5份；所述乙组分包括如下重量份的组分：填充剂（滑石粉、硅灰粉、氢氧化钙和纳米二氧化硅以1:1:1:2的质量比例混合得到的混合物）15份和三乙胺0.5份。
其中，所述丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体由如下质量分数的原料制备而成：聚酯多元醇75%、异氟尔酮二异氰酸酯4%、二羟甲基丙酸5%、N-甲基吡咯烷酮3%、二月桂酸二丁基锡1%、三乙胺1%、丙烯酸甲酯11%；
所述丙烯酸改性水性聚氨酯分散体由如下质量分数的原料制备而成：聚酯多元醇77%、异氰酸酯4%、二羟甲基丙酸4%、N-甲基吡咯烷酮3%、二月桂酸二丁基锡2%、三乙胺2%、三乙烯二胺3%、丙烯酸酯5%；
上述改性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体：在惰性气体保护的装有搅拌器和冷凝回流管的四口烧瓶内加入配方量的聚酯多元醇、二羟甲基丙烯和N-甲基吡咯烷酮，然后边以50～100r/min的速度搅拌边将四口烧瓶升温至100～110℃，保温回流1 h，然后降温到70～75℃，再加入配方量的异氰酸酯，搅拌状态下滴入配方量的二月桂酸二丁基锡，保温反应2.5h，冷却至30℃，加入配方量的三乙胺搅拌使之中和45～60min，出料得到端羟基水性聚氨酯乳液；最后，将得到的端羟基水性聚氨酯加热至80～85℃，再在搅拌状态下向其内加入配方量的丙烯酸酯，搅拌均匀后以2～3滴/min的速度滴加12～15mol/L的过硫酸钠水溶液60～90min，滴加完毕后保温反应1.5～2h，得到所述丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体；
（2）制备丙烯酸改性水性聚氨酯分散体：在惰性气体保护的装有搅拌器和冷凝回流管的四口烧瓶内加入配方量的聚酯多元醇、二羟甲基丙烯和N-甲基吡咯烷酮，然后边以50～100r/min的速度搅拌边将四口烧瓶升温至100～110℃，保温回流1 h，然后降温到70～75℃，再加入配方量的异氰酸酯，搅拌状态下滴入配方量的二月桂酸二丁基锡，保温反应2h，冷却至30℃，加入配方量的三乙胺搅拌使之中和45～60min，再加入配方量的三乙烯二胺和45～50mL的去离子水，以1800r/min的速度高速搅拌2.5h，得到水性聚氨酯乳液；最后，将得到的水性聚氨酯加热至80～85℃，再在搅拌状态下向其内加入配方量的丙烯酸酯，搅拌均匀后以2～3滴/min的速度滴加12～15mol/L的过硫酸钠水溶液60～90min，滴加完毕后保温反应1.5～2h，得到所述丙烯酸改性水性聚氨酯分散体；
（3）制备甲组分：按配方量称取步骤（1）中制备的丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体和步骤（2）中制备的丙烯酸改性水性聚氨酯分散体，在加入配方量的消泡剂、流平剂、增塑剂和防沉降剂，在1800～2000r/min的转速下搅拌混合30～45min，然后在置入0.1MPa的抽真空容器中搅拌抽真空20～30min，得到A组分；
（4）制备乙组分：称取配方量的填充剂和催化剂，在步骤（3）中的转速条件下搅拌混合20～30min，得到B组分；
（5）制备改性聚氨酯涂料：将步骤（4）中得到的B组分加入步骤（3）中得到的A组分中，在在步骤（3）中的转速条件下搅拌混合反应1.5～2h，得到所述改性聚氨酯涂料。
实施例2
一种改性聚氨酯涂料，包括质量比例为3:1的甲组分和乙组分，所述甲组分包括如下重量份的组分：丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体50份、丙烯酸改性水性聚氨酯分散体50份、消泡剂5份、流平剂3份、增塑剂8份和防沉降剂10份；所述乙组分包括如下重量份的组分：填充剂（滑石粉、硅灰粉、氢氧化钙和纳米二氧化硅以1:1:1:2的质量比例混合得到的混合物）30份和三乙烯二胺3份。
其中，所述丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体由如下质量分数的原料制备而成：聚酯多元醇70%、二苯基甲烷二异氰酸酯8%、二羟甲基丙酸8%、N-甲基吡咯烷酮4%、二月桂酸二丁基锡3%、三乙胺2%、丙烯酸丁酯5%；
所述丙烯酸改性水性聚氨酯分散体由如下质量分数的原料制备而成：聚酯多元醇79%、异氰酸酯4%、二羟甲基丙酸5%、N-甲基吡咯烷酮2%、二月桂酸二丁基锡1%、三乙胺2%、三乙烯二胺1%、丙烯酸酯6%；
制备方法同实施例1。
实施例3
消泡剂2～5份、流平剂1～3份、增塑剂5～8份和 防沉降剂5～10份；所述乙组分包括如下重量份的组分：填充剂15～30份和催化剂0.5～3份。
一种改性聚氨酯涂料，包括质量比例为3:1的甲组分和乙组分，所述甲组分包括如下重量份的组分：丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体50份、丙烯酸改性水性聚氨酯分散体50份、消泡剂4份、流平剂2份、增塑剂8份和防沉降剂10份；所述乙组分包括如下重量份的组分：填充剂（滑石粉、硅灰粉、氢氧化钙和纳米二氧化硅以1:1:1:2的质量比例混合得到的混合物）20份和三乙烯二胺2份。
其中，所述丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体由如下质量分数的原料制备而成：聚酯多元醇72%、质量比例为1:1的异氟尔酮二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯5%、二羟甲基丙酸6%、N-甲基吡咯烷酮4%、二月桂酸二丁基锡2%、质量比例为1:1的三乙胺和三乙烯二胺1%、质量比例为1:1的丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯15%；
所述丙烯酸改性水性聚氨酯分散体由如下质量分数的原料制备而成：聚酯多元醇78%、异氰酸酯7%、二羟甲基丙酸4%、N-甲基吡咯烷酮2%、二月桂酸二丁基锡1%、三乙胺2%、三乙烯二胺1%、丙烯酸酯5%；
制备方法同实施例1。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种改性聚氨酯涂料，其特征在于，包括质量比例为4 ～ 3:1 的甲组分和乙组分，所述甲组分包括如下重量份的组分：丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体40 ～ 50 份、丙烯酸改性水性聚氨酯分散体40 ～ 50 份、消泡剂2 ～ 5 份、流平剂1 ～ 3 份、增塑剂5～ 8 份和 防沉降剂5 ～ 10 份；所述乙组分包括如下重量份的组分：填充剂15 ～ 30 份和催化剂0.5 ～ 3 份；
所述的改性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体：在惰性气体保护的装有搅拌器和冷凝回流管的四口烧瓶内加入配方量的聚酯多元醇、二羟甲基丙酸和N- 甲基吡咯烷酮，然后边搅拌边将四口烧瓶升温至100 ～ 110℃，保温回流1 h，然后降温到70 ～ 75℃，再加入配方量的异氰酸酯，搅拌状态下滴入配方量的二月桂酸二丁基锡，保温反应2.5h，冷却至30℃，加入配方量的三乙胺搅拌使之中和45 ～ 60min，出料得到端羟基水性聚氨酯乳液；最后，将得到的端羟基水性聚氨酯加热至80 ～ 85℃，再在搅拌状态下向其内加入配方量的丙烯酸酯，搅拌均匀后以2 ～ 3 滴/min 的速度滴加12 ～ 15mol/L 的过硫酸钠水溶液60～ 90min，滴加完毕后保温反应1.5 ～ 2h，得到所述丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体；所述丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体由如下质量分数的原料制备而成：聚酯多元醇70 ～ 75%、异氰酸酯4 ～ 8%、二羟甲基丙酸5 ～ 8%、N- 甲基吡咯烷酮3 ～ 5%、二月桂酸二丁基锡1 ～ 3%、三乙胺1 ～ 2%、丙烯酸酯10 ～ 20%；
（2）制备丙烯酸改性水性聚氨酯分散体：在惰性气体保护的装有搅拌器和冷凝回流管的四口烧瓶内加入配方量的聚酯多元醇、二羟甲基丙酸和N- 甲基吡咯烷酮，然后边搅拌边将四口烧瓶升温至100 ～ 110℃，保温回流1 h，然后降温到70 ～ 75℃，再加入配方量的异氰酸酯，搅拌状态下滴入配方量的二月桂酸二丁基锡，保温反应2h，冷却至30℃，加入配方量的三乙胺搅拌使之中和45 ～ 60min，再加入配方量的三乙烯二胺和45 ～ 50mL 的去离子水，以1800r/min 的速度高速搅拌2.5h，得到水性聚氨酯乳液；最后，将得到的水性聚氨酯加热至80 ～ 85℃，再在搅拌状态下向其内加入配方量的丙烯酸酯，搅拌均匀后以2～ 3 滴/min 的速度滴加12 ～ 15mol/L 的过硫酸钠水溶液60 ～ 90min，滴加完毕后保温反应1.5 ～2h，得到所述丙烯酸改性水性聚氨酯分散体；所述丙烯酸改性水性聚氨酯分散体由如下质量分数的原料制备而成：聚酯多元醇77 ～ 80%、异氰酸酯4 ～ 8%、二羟甲基丙酸4 ～ 5%、N- 甲基吡咯烷酮2 ～ 3%、二月桂酸二丁基锡1 ～ 2%、三乙胺2 ～ 3%、三乙烯二胺1 ～ 3%、丙烯酸酯5 ～ 15%；
（3）制备甲组分：按配方量称取步骤（1）中制备的丙烯酸改性端羟基水性聚氨酯分散体和步骤（2）中制备的丙烯酸改性水性聚氨酯分散体，在加入配方量的消泡剂、流平剂、增塑剂和防沉降剂，在1800 ～ 2000r/min 的转速下搅拌混合30 ～ 45min，然后在置入0.1MPa的抽真空容器中搅拌抽真空20 ～ 30min，得到A 组分；
（4）制备乙组分：称取配方量的填充剂和催化剂，在步骤（3）中的转速条件下搅拌混合20 ～ 30min，得到B 组分；
（5）制备改性聚氨酯涂料：将步骤（4）中得到的B 组分加入步骤（3）中得到的A 组分中，在在步骤（3）中的转速条件下搅拌混合反应1.5 ～ 2h，得到所述改性聚氨酯涂料。
2.根据权利要求1 所述的改性聚氨酯涂料，其特征在于，所述填充剂为滑石粉、硅灰粉、氢氧化钙和纳米二氧化硅以1:1:1:2 的比例混合得到的混合物。
3.根据权利要求1 所述的改性聚氨酯涂料，其特征在于，所述催化剂为三乙胺和/或三乙烯二胺。
4.根据权利要求1 所述的改性聚氨酯涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯和/或丙烯酸丁酯。
5.根据权利要求1所述的改性聚氨酯涂料，其特征在于，所述异氰酸酯包括异氟尔酮二异氰酸酯和/或二苯基甲烷二异氰酸酯。
6.根据权利要求1所述的改性聚氨酯涂料，其特征在于，所述步骤（1）和步骤（2）中的搅拌速度为50 ～ 100r/min。
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