CN104559717B - 一种低成本高性能的水性双组分聚氨酯涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涂料，特别涉及一种水性双组分聚氨酯涂料，还涉及其制备方法。一种低成本高性能的水性双组分聚氨酯涂料，由甲组分，乙组分和稀释剂组成，所述甲组份由聚合物乳液、填充粉料、水、催干剂、蜡乳液、其它助剂、组成；其中所述的聚合物乳液是聚氨酯乳液或聚氨酯分散体，粒径为90‑100nm，玻璃化温度为40‑60℃，最低成膜温度为20‑30℃；所述的乙组分为100%的水性固化剂，所述水性固化剂为氮丙啶化合物。该涂料可解决木器涂装VOC排放污染环境和危害施工人员健康的问题，同时也能够解决水性双组分涂料存在的价格高、干燥慢以及活化期短的问题。

Description

一种低成本高性能的水性双组分聚氨酯涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂料，特别涉及一种水性双组分聚氨酯涂料，还涉及其制备方法。

背景技术

随着社会文明的发展与进步，人们对环境的低碳环保意识逐渐增强，各国制定的环保法规都对涂料中挥发性有机物（VOC)有严格限制，水性涂料替代溶剂型涂料是必然发展趋势。水性涂料与溶剂型涂料相比，具有环保、节能、安全可靠、使用方便等优点，尤其是双组分水性涂料的涂膜性能，完全可与溶剂型涂料相媲美，只是价格高，干燥慢，活化期短影响了其推广应用。

本发明专利很好的解决了上述等问题，使绿色环保水性涂料满足木器制品生产施工的要求，满足人们对木器涂料审美和性能方面的要求。加速水性涂料代替现有溶剂型涂料的进程，为早日实现全面的环保涂料做出应有的贡献。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本高性能的水性双组分聚氨酯涂料，并提供其制备方法，该涂料可解决木器涂装VOC排放污染环境和危害施工人员健康的问题，同时也能够解决水性双组分涂料存在的价格高、干燥慢以及活化期短的问题。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种低成本高性能的水性双组分聚氨酯涂料，由甲组分，乙组分和稀释剂组成，所述甲组份按质量百分比由聚合物乳液50%-75%，填充粉料9%-32%，水5%-10%，催干剂0.1%-0.5%，蜡乳液 3%-5%，其它助剂5.2-11.8%组成；

其中所述的聚合物乳液是聚氨酯乳液或聚氨酯分散体，粒径为90-100nm，玻璃化温度为40-60℃，最低成膜温度为20-40℃；

所述的乙组分为100%的水性固化剂，所述水性固化剂为氮丙啶化合物。

进一步的，所述蜡乳液选自聚乙烯蜡，聚丙烯蜡，聚四氟乙烯蜡中的至少一种。

进一步的，所述填充粉料由金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉、气相法二氧化硅、沉淀法二氧化硅，石英粉、硅微粉、滑石粉中的一种或几种混合组成，粒径为1250-3000目。

进一步的，所述催干剂是二月桂酸二丁基锡催干剂。

进一步的，所述其它助剂为分散剂0.5%-2%，消泡剂0.1%-0.5%，成膜助剂4%-7%，润湿流平剂0.1%-0.3%，增稠剂0.5%-2%。

进一步的，所述的稀释剂为水。

进一步的，所述甲组分，乙组分和稀释剂的重量份数比为：100：5-8：5-10。

一种上述的低成本高性能的水性双组分聚氨酯涂料的制备方法，其中所述甲组分的制备步骤为：

步骤A、 先加入配方中聚合物乳液总量的一半，至制漆缸中，然后在搅拌的条件下投入分散剂和部分消泡剂，以1500-1800转/分的速度分散5分钟，制成预分散乳液；

步骤B、在预分散好的乳液中，缓缓投入全部填充粉料，以1800-2000转/分的速度分散，至规定的细度；

步骤C、将剩余部分聚合物乳液、蜡乳液，在搅拌条件下，一次缓慢投入到制漆缸中；

步骤D、预先将成膜助剂和水混合均匀，在搅拌条件下，缓慢投入到制漆缸中；再将剩余的消泡剂、催干剂、润湿流平剂和增稠剂缓慢依次投入到制漆缸中，以800-1000转/分的速度搅拌10分钟至完全混合均匀。

本发明在施工时，将甲组分和乙组分以100：（5-8）的重量分数比混合，再加入适量的稀释剂后，并调整到适合的施工粘度后，便可以施工， 干燥后即可获得物理化学性能和装饰性能优异的漆膜。

本发明各组分中，聚合物乳液优选烟台万华4210、4221,帝斯曼E-129,三文化工SW-2635、SW-2435等。分散剂是聚硅氧烷改性脂肪酸，材料产品生产厂家和型号举例：德国毕克公司的BYK190、BYK194，德国赢创公司的TEGO752、TEGO755。消泡剂是指包括聚硅氧烷、脂肪族矿物油、有机改性聚硅氧烷、气相二氧化硅改性聚醚硅氧烷、聚醚硅氧烷，材料产品生产厂家和型号举例：德国德固赛公司的TEGO810、TEGO902W以及德国毕克化学的BYK020、BYK024和BYK028等。成膜助剂包括二丙二醇丁醚（DPnB），丙二醇单丁醚（DMP），乙二醇丁醚（BG）等。润湿流平剂是聚醚改性聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚醚硅氧烷、有机改性聚硅氧烷、聚二甲基氧烷等，材料产品生产厂家和型号举例：德国德固赛公司TEGO245、TEGO270、WET4100、WET505，以及德国毕克化学的BYK346,美国气体化学的AD01等。催干剂是二月桂酸二丁基锡，材料产品生产厂家和型号举例：美国空气化工生产的T-12。蜡乳液包括聚乙烯蜡（PE蜡），聚丙烯蜡（PP蜡），聚四氟乙烯蜡（PTFE蜡），材料产品生产厂家和型号举例：德国毕克化学的AQUACER 513、AQUACER 593、AQUAMAT 270，Altralube公司的E-386、D-816、MD-2030。增稠剂包括聚酰胺蜡、碱溶胀丙烯酸盐、聚氨酯缔合型增稠剂，材料产品生产厂家和型号举例：罗门哈斯化学有限公司生产的RM2020，海明斯化学有限公司生产的WT-105A。

乙组分中，水性固化剂是指氮丙啶化合物，材料产品生产厂家和型号举例：荷兰帝斯曼公司的CX-100，德国拜耳公司的XAMA2、XAMA7、XAMA220。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

其一，选用高玻璃化温度最低成膜温度的乳液作为成膜物质，保证了漆膜的快干性和综合性能。

其二，选用有双峰分布的蜡乳液助剂，此蜡乳液助剂由两种粒径大小相差较大的蜡粒构成，在漆液成膜过程中可在漆面形成更紧密的堆积，从而使涂料漆膜密度提高，增滑、抗划伤、抗粘连、耐磨、憎水等诸多性能会有更加明显的改善。

其三，本专利配方中添加了二月桂酸二丁基锡催干剂，此助剂不仅能在水性聚氨酯涂料的干燥过程起到非常有效的催化作用，而且还能使水性聚氨酯涂料在活化期、固化速度、涂层外观和物理性能方面达到良好的平衡。

其四，选用氮丙啶化合物作水性固化剂，由于氮丙啶化合物是含羧基聚氨酯体系的良好固化剂，且添加氮丙啶化合物的水性聚氨酯漆活化期约18~36小时，是传统异氰酸酯固化剂的5~9倍。另外氮丙啶固化剂的用量为以干态计的聚氨酯的1%~3%，只需约异氰酸酯固化剂用量的30%，即可达到传统添加异氰酸酯固化剂的水性双组份聚氨酯涂料的性能。成本上有极大的优势。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。

实施例1～4：水性双组份透明哑光面漆。

一种低成本高性能的水性双组分透明哑光面漆，它由甲组分、乙组分、稀释剂组成,所述的甲组分、乙组分、稀释剂的重量比是100：8：5-10。其中甲组分的组成配方为：

所述的乙组分为100%的氮丙啶化合物，具体选择荷兰帝斯曼公司的CX-100。

所述的稀释剂为干净的自来水。

所述甲组分的制备方法为：

A、先加入第1项至制漆缸中，然后在搅拌的条件下投入第2-第3项，以1500-1800转/分的速度分散5分钟，制成预分散乳液。

B、在预分散好的乳液中，缓缓投入第4-第5项，以1800-2000转/分的速度分散，至细度小于30微米；

C、在搅拌条件下，一次缓慢投入第6-第7项到制漆缸中；

D、预先将第8-第10项混合均匀，在搅拌条件下，缓慢投入到制漆缸中；再将第11-第14项缓慢依次投入到制漆缸中，以800-1000转/分的速度搅拌10分钟至完全混合均匀后过滤包装。

对照例1：传统水性双组份透明哑光面漆。

传统水性双组份透明哑光面漆配方:

一种传统水性双组份透明哑光面漆，它由甲组分、固化剂、稀释剂组成,所述的甲组分、固化剂、稀释剂的重量比是100：18：5-10。其中甲组分的重量百分组成为：

含羟基丙烯酸乳液 XP2470 75.0%

分散剂 BYK190 0.5%

消泡剂 TEGO810 0.1%

气相法二氧化硅 1.5%

硅微粉 8.0%

成膜助剂 BG 2.0%

自来水 10.4%

消泡剂 TEGO902W 0.2%

润湿流平剂 TEGO245 0.3%

增稠剂 WT-105A 2.0%

甲组分中以上各原料之和为100%

所述的固化剂为德国拜耳的XP2487/1用丙二醇甲醚醋酸酯开稀成固含为80%的混合物。

所述的稀释剂为干净的自来水。

所述甲组分的制备方法：

A、 先加入配方中聚合物乳液总量的一半，至制漆缸中，然后在搅拌的条件下投入分散剂和部分消泡剂，以1500-1800转/分的速度分散5分钟，制成预分散乳液。

B、在预分散好的乳液中，缓缓投入全部填充粉料，以1800-2000转/分的速度分散，至细度小于30微米。

C、将剩余部分聚合物乳液，在搅拌条件下，一次缓慢投入到制漆缸中。

D、预先将成膜助剂和水混合均匀，在搅拌条件下，缓慢投入到制漆缸中；再将剩余的消泡剂、润湿流平剂和增稠剂缓慢依次投入到制漆缸中，以800-1000转/分的速度搅拌10分钟至完全混合均匀后过滤包装。

实施例5～8： 水性双组份白色哑光面漆。

一种低成本高性能的水性双组分白色哑光面漆，它由甲组分、乙组分、稀释剂组成,所述的甲组分、乙组分、稀释剂的重量比是100：5：5-10。其中甲组分的组成配方为：

所述的乙组分为100%的氮丙啶化合物，具体选择荷兰帝斯曼公司的CX-100。

所述的稀释剂为干净的自来水。

所述甲组分的制备方法为：

A、先加入第1项至制漆缸中，然后在搅拌的条件下投入第2-第3项，以1500-1800转/分的速度分散5分钟，制成预分散乳液。

B、在预分散好的乳液中，缓缓投入第4-第6项，以1800-2000转/分的速度分散，至细度小于30微米；

C、在搅拌条件下，一次缓慢投入第7-第8项到制漆缸中；

D、预先将第9-第11项混合均匀，在搅拌条件下，缓慢投入到制漆缸中；再将第12-第15项缓慢依次投入到制漆缸中，以800-1000转/分的速度搅拌10分钟至完全混合均匀后过滤包装。

对照例2：传统水性双组份白色哑光面漆

一种传统水性双组份白色哑光面漆，它由甲组分、固化剂、稀释剂组成,所述的甲组分、固化剂、稀释剂的重量比是100：15：5-10。其中甲组分的重量百分组成为：

含羟基丙烯酸乳液 XP2470 53.0%

分散剂 BYK190 0.5%

消泡剂 TEGO810 0.1%

气相法二氧化硅 1.5%

硅微粉 5.0%

钛白粉 25.0%

成膜助剂 BG 2.0%

自来水 10.9%

消泡剂 TEGO902W 0.2%

润湿流平剂 TEGO245 0.3%

增稠剂 WT-105A 1.5%

甲组分中以上各原料之和为100%

所述的固化剂为德国拜耳的XP2487/1用丙二醇甲醚醋酸酯开稀成固含为80%的混合物。

所述的稀释剂为干净的自来水。

所述甲组分的制备方法：

A、 先加入配方中聚合物乳液总量的一半，至制漆缸中，然后在搅拌的条件下投入分散剂和部分消泡剂，以1500-1800转/分的速度分散5分钟，制成预分散乳液。

B、在预分散好的乳液中，缓缓投入全部填充粉料，以1800-2000转/分的速度分散，至细度小于30微米。

C、将剩余部分聚合物乳液，在搅拌条件下，一次缓慢投入到制漆缸中。

D、预先将成膜助剂和水混合均匀，在搅拌条件下，缓慢投入到制漆缸中；再将剩余的消泡剂、润湿流平剂和增稠剂缓慢依次投入到制漆缸中，以800-1000转/分的速度搅拌10分钟至完全混合均匀后过滤包装。

水性双组分聚氨酯涂料的性能检测方法按照《GBT 23999-2009 室内装饰装修用水性木器涂料》和《HJ/T201-2005 环境标志产品技术要求 水性涂料》两个标准进行检测。

实施例1～4和对照例1的检测结果见下表：

实施例5～8和对照例2的检测结果见下表：

综上测试结果，可以看出本发明所述的一种低成本高性能的水性双组分聚氨酯涂料具有非常快的干燥速度、高硬度、高丰满度和长久的活化期。并且，涂膜具有非常好的物理化学性能，及力学性能，超等级的符合《GBT 23999-2009 室内装饰装修用水性木器涂料》，同时，挥发性有机化合物含量低，不含有甲醛，及各种重金属等有毒有害物质，完全符合《HJ/T201-2005环境标志产品认证技术要求水性涂料》，属于国家倡导的绿色环保涂料。

Claims (2)

1.一种低成本高性能的水性双组分聚氨酯涂料，由甲组分，乙组分和稀释剂组成，其特征在于：

所述甲组份按质量百分比由聚合物乳液50%-75%，填充粉料9%-32%，水5%-10%，催干剂0.1%-0.5%，蜡乳液 3%-5%，其它助剂5.2-11.8%组成；

其中所述的聚合物乳液是聚氨酯乳液或聚氨酯分散体，粒径为90-100nm，玻璃化温度为40-60℃，最低成膜温度为20-40℃；

所述的乙组分为100%的水性固化剂，所述水性固化剂为氮丙啶化合物；

所述蜡乳液选自聚乙烯蜡，聚丙烯蜡，聚四氟乙烯蜡中的至少一种；

所述填充粉料由金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉、气相法二氧化硅、沉淀法二氧化硅，石英粉、硅微粉、滑石粉中的一种或几种混合组成，粒径为1250-3000目；

所述催干剂是二月桂酸二丁基锡催干剂；

所述其它助剂为分散剂0.5%-2%，消泡剂0.1%-0.5%，成膜助剂4%-7%，润湿流平剂0.1%-0.3%，增稠剂0.5%-2%；

所述的稀释剂为水；

所述甲组分，乙组分和稀释剂的重量份数比为：100：5-8：5-10。

2.一种如权利要求1所述的低成本高性能的水性双组分聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于：所述甲组分的制备步骤为：

步骤A、 先加入配方中聚合物乳液总量的一半，至制漆缸中，然后在搅拌的条件下投入分散剂和部分消泡剂，以1500-1800转/分的速度分散5分钟，制成预分散乳液；

步骤B、在预分散好的乳液中，缓缓投入全部填充粉料，以1800-2000转/分的速度分散，至规定的细度；

步骤C、将剩余部分聚合物乳液、蜡乳液，在搅拌条件下，一次缓慢投入到制漆缸中；

步骤D、预先将成膜助剂和水混合均匀，在搅拌条件下，缓慢投入到制漆缸中；再将剩余的消泡剂、催干剂、润湿流平剂和增稠剂缓慢依次投入到制漆缸中，以800-1000转/分的速度搅拌10分钟至完全混合均匀。