CN105505166B - 一种高性能单组份水性白色附着底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料领域，具体涉及一种单组份水性白色附着底漆，还涉及其制备方法。一种高性能单组份水性白色附着底漆，由甲部分和水组成，所述甲部分由如下重量百分比的组分组成：水性单组份聚氨酯25～30%；水性丙烯酸乳液8～10%；水性硅溶胶5～10%；附着力促进剂0.5%～1.0%；功能助剂3.9~6.3%；填料31~45%；水10～15%。本发明解决了传统单组份水性白底漆存在的热粘冷脆、厚涂易开裂和油性底材难附着的难题，而且所含挥发性有机溶剂含量低、符合环保要求。

Description

一种高性能单组份水性白色附着底漆及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种单组份水性白色附着底漆，还涉及其制备方法。

背景技术

随着水性木器涂料的日益普及，应用技术的完善，终端市场对白色木器涂料的应用要求也越来越多，特别是木门、橱柜、儿童家具、书架，加上一些平板家具等等。而水性木器涂料由于自身存在封闭性差、硬度低、丰满度差和价格高等问题，在一定程度上限制了水性木器涂料在工业的推广和应用，尤其是对于油脂大、毛刺多、色素重等难封闭的底材，例如樟子松、橡胶木或中纤板等，想要封闭住这些板材上的油脂、毛刺和色素，往往需要多道施工，现在普遍使用的是油底水面工艺。油底水面工艺能保证封闭性的同时，降低生产成本。

油底水面工艺具体步骤为：油性封闭底漆（PU、PE、NC、UV）→水性白底漆→水性面漆，在油性封闭底漆上涂装两遍水性白底漆，要求好的打磨性和填充性，并且在温度大约10～20℃，湿度大约70%环境下，干燥4小时后打磨不粘砂纸，对油性底有良好的附着力并且价格便宜。而双组份水性白底漆目前存在活化期短、干燥慢、价格昂贵等问题；普通的单组份水性丙烯酸白底漆应用于油性底漆，例如PU底、PE底、NC底或UV底的涂装时，往往会出现附着力差、漆膜热粘冷脆、厚涂易开裂等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高性能单组份水性白底漆，并提供其制备方法。该涂料可解决传统单组份水性白底漆应用于油性底漆，例如PU底、PE底、NC底或UV底的涂装时，出现附着力差、漆膜热粘冷脆、厚涂易开裂等问题，而且所含挥发性有机溶剂含量低、符合环保要求。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种高性能单组份水性白色附着底漆，由甲部分和水组成，甲部分由如下重量百分比的组分组成：

水性单组份聚氨酯25～30%；

水性丙烯酸乳液 8～10%；

水性硅溶胶5～10%；

附着力促进剂 0.5%～1.0%；

功能助剂3.9~6.3%；

填料 31~45%；

水10～15%。

进一步的，所述水性单组份聚氨酯为脂肪族聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体，优选宁柏迪的PU800，PU77型号。

进一步的，所述水性丙烯酸乳液为无表面活性剂自交联丙烯酸分散体，该乳液粒径要均匀，乳液粒径小于100nm，玻璃化温度要高，最低成膜温度小于等于20℃，优选纽佩斯的6716、6756。

进一步的，所述水性硅溶胶是一种呈碱性的纳米胶体硅水性分散体，其中，分散的二氧化硅以无定型形式存在，二氧化硅含量不超过35％，粒径为 5～100nm，优选阿克苏诺贝尔的SPD30。

进一步的，所述附着力促进剂是一种专门适用于水性聚氨酯体系的改善附着力的助剂，优选道润化学的SA-78，上海尤恩化工的UN-178。

所述功能助剂为消泡剂 0.3～0.5%；分散剂 0.3～0.5%；防沉剂 0.5～0.8%；成膜助剂 2～3%；润湿流平剂 0.3～0.5%；增稠剂0.5%～1.0%。所述消泡剂为聚硅氧烷、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中的至少一种，优选德固赛的TEGO810和TEGO805型号，德国毕克化学的BYK019、BYK022和BYK024型号。所述分散剂是含高颜料亲和基团的高分子共聚物水溶液，优选德国毕克化学的BYK190、BYK194，赢创公司的TEGO752和TEGO755型号。防沉剂是气相法二氧化硅，优选德固赛的A200。钛白粉是金红石钛白粉，优选杜邦R-900、R-706。碳酸钙是1250目重质碳酸钙，优选广东蕉岭1250目重钙。滑石粉是800目滑石粉，优选锦昊辉800滑石粉。所述成膜助剂为二丙二醇丁醚（DPnB），丙二醇单丁醚（DPM），乙二醇丁醚（BG）中的至少一种，优选美国陶氏化学的DPM和DPnB。所述润湿流平剂为聚丙烯酸酯、有机改性聚硅氧烷中的一种，优选德固赛公司TEGO245、TEGO270、WET4100、WET505型号，以及德国毕克化学的BYK346，美国气体化学的AD01型号。所述增稠剂是聚氨酯缔合型增稠剂，优选罗门哈斯化学有限公司的RM2020型号，海明斯化学有限公司生产的WT-105A型号。

所述填料为钛白粉 10～15%；碳酸钙15～20%；滑石粉 6～10%。

水为纯净水或去离子水。

如上所述的高性能单组份水性白色附着底漆的甲部分的制备方法，制备步骤如下：

（1）在制漆缸中先加入甲部分配方总水量的三分之二，然后边搅拌边加入分散剂和部分消泡剂，以1500～1800转/分的速度搅拌分散5分钟，制成预分散水混合物；

（2）在预分散水混合物中缓慢投入防沉剂、钛白粉、碳酸钙和滑石粉，以1800～2000转/分的速度分散至规定的细度；

（3）将水性单组份聚氨酯、水性丙烯酸乳液和水性硅溶胶在搅拌条件下，一次缓慢投入到制漆缸中；

（4）预先将成膜助剂和剩余水混合均匀，在搅拌条件下，缓慢投入到制漆缸中，加入附着力促进剂，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即可。

本发明在施工时，将甲部分和水以100：5～10的重量份数比混合，调整到适合的施工粘度后，便可以施工使用，干燥后即可获得物理化学性能和装饰性能优异的漆膜。

本发明具有如下有益效果：

本发明选用脂肪族聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体作为主要成膜物质，聚碳酸酯型聚氨酯分子主链[—O—R—O—C(O)—]n中含有强极性酯基，可以提供氢键和分子间作用力，使涂料与被粘附基质的相互作用改变，从而增强附着力；另外由于聚氨酯本身优异的柔韧性及强度，为漆膜提供了优异的防开裂和耐磨性性能。同时选择拼入小粒径、渗透性强的水性丙烯酸乳液自交联丙烯酸分散体，两者通过物理缠绕、氢键交联的作用下，进一步弥补了聚氨酯固含量底、丰满度差、硬度低等缺陷。

同时，本发明选用水性硅溶胶分散体，硅溶胶粒子表面的硅醇羟基与水形成氢键，可提高润湿性和附着力。另外硅溶胶粒子表面带有少量负电荷，具有很大的比表面积，吸附能力强，通过水性硅溶胶分散体吸附作用，可显著提高涂料对不同基材的附着力性能。

本发明配方中还添加了附着力促进剂，此附着力促进剂因其特殊的分子结构可提供氢键和分子间的作用力，当添加到乳液聚合体系中，还可改善体系的胶粒结构，降低界面张力，更有效的浸润颜填料颗料和被粘附基质表面，从而能显著提高水性白底漆的粘接和附着性能。

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、2、3、4是本发明的四个优选实施方式，对比例5是传统的单组份水性白色底漆甲部分组分比例，传统单组份水性白色底漆甲部分不含水性单组份聚氨酯，水性硅溶胶和附着力促进剂，同时使用的水性丙烯酸乳液型号与本发明不同，具体配方比例如下：

以实施例1 为例，说明本发明产品甲部分的制备方法，制备步骤如下：

（1）在制漆缸中先加入甲部分配方总纯净水量的2/3，然后边搅拌边加入分散剂BYK190和部分消泡剂1-BYK024，以1500～1800转/分的速度搅拌分散5分钟，制成预分散水混合物；

（2）在预分散水混合物中缓慢投入气相二氧化硅A200,钛白粉R-900,1250目的重质碳酸钙和800目的滑石粉，以1800～2000转/分的速度分散至规定的细度；

（3）将水性聚氨酯PU800、水性丙烯酸乳液6716和水性硅溶胶SPD30在搅拌条件下，一次缓慢投入到制漆缸中；

（4）预先将成膜助剂1 DPM、成膜助剂2 DPNB和剩余纯净水混合均匀，在搅拌条件下，缓慢投入到制漆缸中；加入附着力促进剂SA-78，再将消泡剂2-BYK028、润湿流平剂BYK346和增稠剂WT-105A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，过滤后包装即得到成品。

本发明实施例在施工时，将实施例甲部分和水以100：(5～10)的重量份数比混合，调整到适合的施工粘度后，便可以施工使用。

对比例5单组份水性白色底漆甲部分制备方法如下：

（1）先加入配方总水重量的90%至制漆缸中，然后在搅拌的条件下投入分散剂BYK190和部分消泡剂BYK024，以1500～1800转/分的速度分散5分钟，制成预分散液；

（2）在预分散液中，缓缓投入气相二氧化硅A200,钛白粉R-900,1250目的重质碳酸钙和800目的滑石粉，以1800～2000转/分的速度分散，至细度小于50微米；

（3）将水性丙烯酸乳液XK12，在搅拌条件下，一次缓慢投入到制漆缸中；

（4）预先将成膜助剂1 DPM、成膜助剂2 DPNB和剩余纯净水混合均匀，在搅拌条件下，缓慢投入到制漆缸中，再将剩余的消泡剂1 BYK024、润湿流平剂BYK346和增稠剂WT-105A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。

将实施例1、2、3、4和对比例5所得到的样品，按照水性白色附着底漆性能检测方法——GBT23999-2009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，另外增加一项我司自行检测项目，检测数据如下：

冷热循环实验结果由这样的检测试验方法得出：将涂料按规定比例配比，以300g/㎡×2次的涂布量喷涂于已完成水性封闭底漆的带有凹槽的中纤板上，室温干燥48h后放入冷热循环机内进行测试，冷热循环设定方式为：-20℃冷冻2h（此为第一步）；温度提升至常温25℃放置2 h（此为第二步）；温度提升至50℃烘烤2 h（此为第三步）；完成这三步共6 h为一个循环,反复进行五个循环，检视漆膜有无开裂或其它异常现象。

综上测试结果，可以看出本发明实施例1、2、3、4产品一种高性能单组份水性涂料具有非常快的干燥速度，与对比例5传统单组份水性涂料相比，干燥时间明显缩短。同时附着力性能，柔韧性能和厚涂防开裂性能明显优于对比例5传统单组份水性涂料。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》标准，同时，甲醛和挥发性有机化合物含量，及各种重金属等有毒有害物质含量完全符合《HJ/T201-2005环境标志产品认证技术要求水性涂料》标准，属于国家倡导的绿色环保涂料。

Claims (7)

1.一种高性能单组份水性白色附着底漆，由甲部分和水组成，其特征在于：所述甲部分由如下重量百分比的组分组成：

水性单组份聚氨酯25～30%；

水性丙烯酸乳液 8～10%；

水性硅溶胶5～10%；

附着力促进剂 0.5%～1.0%；

功能助剂3.9~6.3%；

填料 31~45%；

水10～15%；

所述水性单组份聚氨酯为脂肪族聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体；

所述水性丙烯酸乳液为无表面活性剂的自交联丙烯酸分散体，乳液粒径小于100nm，最低成膜温度≤20℃；

所述水性硅溶胶是呈碱性的纳米胶体硅水性分散体，其中，分散的二氧化硅以无定型形式存在，二氧化硅含量不超过35％，粒径为 5～100nm。

2.根据权利要求1所述的高性能单组份水性白色附着底漆，其特征在于：所述附着力促进剂是道润化学的SA-78或上海尤恩化工的UN-178。

3.根据权利要求1所述的高性能单组份水性白色附着底漆，其特征在于：所述功能助剂为消泡剂 0.3～0.5%；分散剂 0.3～0.5%；防沉剂 0.5～0.8%；成膜助剂 2～3%；润湿流平剂 0.3～0.5%；增稠剂0.5%～1.0%。

4.根据权利要求1所述的高性能单组份水性白色附着底漆，其特征在于：所述填料为钛白粉 10～15%；碳酸钙15～20%；滑石粉 6～10%。

5.根据权利要求1所述的高性能单组份水性白色附着底漆，其特征在于：所述甲部分由如下重量百分比的组分组成：

水性单组份聚氨酯25～30%；

水性丙烯酸乳液 8～10%；

水性硅溶胶5～10%；

消泡剂 0.3～0.5%；

分散剂 0.3～0.5%；

防沉剂 0.5～0.8%；

钛白粉 10～15%；

碳酸钙15～20%；

滑石粉 6～10%；

成膜助剂 2～3%；

水10～15%；

润湿流平剂 0.3～0.5%；

附着力促进剂 0.5%～1.0%；

增稠剂0.5%～1.0%。

6.根据权利要求1所述的高性能单组份水性白色附着底漆，其特征在于：所述甲部分和水的重量份数比为100：5～10。

7.一种权利要求1～6中任意一项所述的高性能单组份水性白色附着底漆的制备方法，其特征在于，甲部分的制备步骤如下：

（1）在制漆缸中先加入甲部分配方总水量的三分之二，然后边搅拌边加入分散剂和部分消泡剂，以1500～1800转/分的速度搅拌分散5分钟，制成预分散水混合物；

（2）在预分散水混合物中缓慢投入防沉剂、钛白粉、碳酸钙和滑石粉，以1800～2000转/分的速度分散至规定的细度；

（3）将水性单组份聚氨酯、水性丙烯酸乳液和水性硅溶胶在搅拌条件下，一次缓慢投入到制漆缸中；

（4）预先将成膜助剂和剩余水混合均匀，在搅拌条件下，缓慢投入到制漆缸中，加入附着力促进剂，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，过滤包装得到成品。