CN106243957A - 一种水性双组分聚氨酯弹性涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涂料制备领域，特别涉及一种水性双组分聚氨酯弹性涂料及其制备方法。此油漆采用两种水性改性聚氨酯树脂双拼搅拌混合后加入水性异氰酸酯类固化剂固化成膜，并且解决了填料在水性涂料体系中难分散的问题。该产品喷涂后具有特殊柔软的触感及高弹性表面手感，耐冲击性、耐刮擦和耐化学品性强，和溶剂型的弹性漆相比具有优异的耐候性，长时间使用不会出现漆膜发粘回软等不良现象，克服了溶剂型弹性漆的局限性。

Description

一种水性双组分聚氨酯弹性涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料制备领域，特别涉及一种水性双组分聚氨酯弹性涂料及其制备方法。
背景技术
近几年随着人民的生活水平提高，对日用品的外观效果要求越来越高，如铝粉效果﹑裂纹效果﹑弹性手感效果等等，特别是一些经常用手触摸的部位，要求喷涂弹性手感漆，如吹风筒手柄﹑MP3外壳﹑鼠标﹑手机外壳﹑望远镜﹑伞柄等等不再是要求那种冷冰冰﹑粗糙﹑生硬的感觉，而是使人感觉到一种软绵绵爽滑的感觉，为此弹性手感漆应运而生。
例如在汽车行业里，中低端汽车内饰件因为成本问题无法采用皮质包裹，同时大量的仿皮装饰还会带来环保问题；采用大量的硬质塑料虽然价格便宜但是手感比较差，给人很强的低端装饰感觉。于是一些汽车厂家就会在仪表盘等位置喷上弹性漆，使其具有皮质一般的感觉。目前市面上主要还是溶剂型双组份聚氨酯弹性漆，因为主体树脂是改性聚酯，耐候性不好，长时间容易回粘，导致漆膜发软易破，影响物品的使用；同时溶剂型弹性漆里面还有大量溶剂，对施工人员和环境造成很大的伤害。而汽车是生活用品中的大件，使用时间长，溶剂型弹性漆的气味和回粘性导致客户使用体验相当差。
发明内容
本发明提供了一种水性双组份聚氨酯弹性漆，此油漆采用两种水性改性聚氨酯树脂双拼搅拌混合后加入水性异氰酸酯类固化剂固化成膜，该产品喷涂后具有特殊柔软的触感及高弹性表面手感；耐冲击性、可恢复性、手感柔和、漆膜均匀滑爽、耐刮擦和耐化学品性强，和溶剂型的弹性漆相比具有优异的耐候性，长时间使用不会出现漆膜发粘回软等不良现象，克服了溶剂型弹性漆的局限性；同时配以水性PP底漆作为水性体系，对环境影响极小。
本发明的聚氨酯弹性漆由组分A和组分B组成，
组分A按重量份数计，包括
对于弹性漆既要考虑手感等性能要求，又要考虑与底漆的层间附着力，例如汽车仪表盘是PP底材，就需要用配套的水性PP底漆提供底漆附着力，而本发明采用两种聚氨酯分散体拼用，是因为脂肪族水性聚氨酯分散体作为主体树脂成膜的时候虽然手感比较好，但是其物化性能比较差，因为其虽含有少量羟基，但是和聚异氰酸酯固化剂交联密度不够，导致成膜强度不高，影响其最终的性能；而脂肪族水性羟基聚氨酯分散体作为主体树脂含有较多的羟基，成膜的时候和聚异氰酸酯固化剂交联密度高，成膜强度大，同时还有少量的羧基，对底漆有着良好的层间附着力；综合两者之间的差异，本发明采用双拼的方式，两个树脂主要进行羟基和异氰酸根之间的反应，与固化剂形成致密的网状结构，所成膜既有手感又有良好的物化性能，同时对底漆还有良好的层间附着力；
组分B按重量份数计，包括
水性氰酸酯类固化剂 80份
PMA 20份，
在以上组分A的基础上，按重量份数计还包括
本发明还提供了一种上述双组份聚氨酯弹性漆的制备方法，将一些难以加入的原材料进行预混合，或者将难以分散的原材料预分散，针对生产要求的稳定性和易操作性的特点，将生产工艺简单化、模块化，
组分A的制备方法为：
(1)将水性分散剂与部分PMA以及部分去离子水混合成混合液；
(2)将紫外光吸收剂、水性流平剂和剩余的PMA以及部分去离子水混合成助剂混合浆；
(3)将偶联剂、成膜助剂、蜡粉混合并高速搅拌均匀，再加入剩余的去离子水并搅拌均匀得到蜡浆，蜡粉、成膜助剂、偶联剂的具体质量配比为3：5：2，
作为优选：制备过程中先将蜡粉和成膜助剂加入去离子水中，混合搅拌均匀并静置20分钟后，再加入偶联剂慢速搅拌15分钟即得蜡浆，
蜡粉直接加入涂料中难以分散，而采用预处理剂对蜡粉进行改性虽然在一定程度上能够促进蜡粉的分散性，但是当预处理剂达到一定用量时，会对漆膜的力学性能、附着力等产生不可忽略的负面影响；相反，如果刻意地控制预处理剂用量，又无法将蜡粉很好地分散于水性涂料体系中，
而本发明中在偶联剂的基础上添加成膜助剂，采用两种助剂共同改性蜡粉，改性助剂的用量确保了蜡粉在涂料体系中长期分散均匀，并且消除了常规的填料分散改性剂用量多而导致漆膜性能下降的问题，同时添加偶联剂对底漆附着力和漆膜耐水性也有提高，
其中，偶联剂为钛酸酯偶联剂，成膜助剂为乙二醇丁醚；
(4)将脂肪族水性聚氨酯分散体和脂肪族水性羟基聚氨酯分散体混合搅拌均匀后，加入步骤(1)中制备的混合液并搅拌均匀，再加入消光粉并充分搅拌，然后依次加入步骤(2)中得到的助剂混合浆、步骤(3)中得到的蜡浆、水性消泡剂、水性聚氨酯增稠剂，搅拌均匀后加入pH值调节剂调节体系pH值为7～9后过滤，得到组分A；
组分B的制备方法为：
将水性氰酸酯类固化剂和PMA混合均匀。
本发明的涂料及固化后的漆膜符合客户要求的GRGTEST的气味测试和VOC测试等(GB/T 1865-2009 GB/T1766-2008)，通过了相关客户企业的全面检测并成功应用于汽车内饰仪表盘，取得了经济和环保的双重收益。
具体实施方式
实施例1
一种水性双组份聚氨酯弹性漆由组分A和组分B组成，
组分A按重量份数计，包括
组分B按重量份数计，包括
水性氰酸酯类固化剂(日本旭化成WT30-100) 80份
PMA 20份。
上述双组份聚氨酯弹性漆的制备方法为：
(1)将水性分散剂与2质量份的PMA以及6质量份的去离子水混合成混合液；
(2)将紫外光吸收剂、水性流平剂和剩余3质量份的PMA以及8质量份的去离子水混合成助剂混合浆；
(3)先将蜡粉(南京天诗聚乙烯蜡微粉PEW-0235)0.9质量份和乙二醇丁醚1.5质量份加入到6质量份的去离子水中，混合搅拌均匀并静置20分钟后，再加入钛酸酯偶联剂TCA-130(南京能德化工有限公司)0.6质量份搅拌15分钟即得蜡浆；
(4)将脂肪族水性聚氨酯分散体和脂肪族水性羟基聚氨酯分散体混合搅拌均匀后，加入步骤(1)中制备的混合液并搅拌均匀，再加入消光粉并充分搅拌，然后依次加入步骤(2)中得到的助剂混合浆、步骤(3)中得到的蜡浆、水性消泡剂、水性聚氨酯增稠剂，搅拌均匀后加入pH值调节剂调节体系pH值为8后过滤，得到组分A；
组分B的制备方法为：
将水性氰酸酯类固化剂和PMA混合均匀。
在PP底漆喷涂烘烤完成之后，喷涂实施例1中的水性双组份聚氨酯弹性漆，70℃烘烤2h后冷却，喷涂膜厚为40μ，
对漆膜具体性能进行检测，检测结果如表1所示(根据GB/T 1865-2009中的方法进行检测，根据GB/T1766-2008中的标准进行评价，下同)。
表1实施例1中的双组分涂料成膜后的漆膜性能检测
对比实施例1
将实施例1中的消光粉“美国格雷斯c805”依次替换为德固赛OK520、TS100、日本东曹E-1011、M-002，其余组分、操作同实施例1，实验结果如表2所示：
表2
消光粉型号 等量消光效率 手感
OK520 3.8 细腻，爽滑，偏硬
TS100 2.4 硬滑，粗糙
E-1011 3.9 细腻，爽滑，偏硬
M-002 3.2 硬滑，爽滑
对比实施例2
将实施例1中的蜡粉“南京天诗聚乙烯蜡微粉PEW-0235”依次替换为德国keim E-012蜡乳液、MD-2030蜡乳液、东莞市绿环助剂化工有限公司LH-2019蜡粉，其余组分、操作同实施例1，实验结果如表3所示：
表3
蜡浆型号 手感 抗划伤性
keim E-012 爽滑 良
MD-2030 粗糙 优
LH-2019 爽滑 良
对比实施例3
将实施例3中的水性氰酸酯类固化剂“日本旭化成WT30-100”依次替换为EC-377(SI思沃化学)、Aqulin 268(万华化学)、EASAQUA XL600(广州熙和贸易有限公司)、XP 2655(德国拜耳)、WT-2102(法国罗地亚)，其余组分、操作同实施例1，实验结果如表4所示：
表4
对比实施例4
在步骤(3)蜡浆的制备过程中，完全采用偶联剂对蜡粉进行改性，具体操作为：
(3)先将蜡粉(南京天诗聚乙烯蜡微粉PEW-0235)0.9质量份和钛酸酯偶联剂TCA-130(南京能德化工有限公司)1.5质量份加入到6质量份的去离子水中，混合搅拌均匀并静置20分钟后，再加入钛酸酯偶联剂TCA-130(南京能德化工有限公司)0.6质量份搅拌15分钟即得蜡浆，
其余组分、操作均同实施例1。
对比实施例5
在步骤(3)蜡浆的制备过程中，完全采用成膜助剂对蜡粉进行改性，具体操作为：
先将蜡粉(南京天诗聚乙烯蜡微粉PEW-0235)0.9质量份和乙二醇丁醚1.5质量份加入到6质量份的去离子水中，混合搅拌均匀并静置20分钟后，再加入乙二醇丁醚0.6质量份搅拌15分钟即得蜡浆，
其余组分、操作均同实施例1。
对比实施例6
在步骤(3)蜡浆的制备过程中，删去偶联剂对蜡粉的改性操作，具体操作为：
先将蜡粉(南京天诗聚乙烯蜡微粉PEW-0235)0.9质量份和乙二醇丁醚1.5质量份加入到6质量份的去离子水中，混合搅拌均匀并静置20分钟后，再搅拌15分钟即得蜡浆，
其余组分、操作均同实施例1。
对比实施例7
在步骤(3)蜡浆的制备过程中，删去成膜助剂对蜡粉的改性操作，具体操作为：
先将蜡粉(南京天诗聚乙烯蜡微粉PEW-0235)0.9质量份加入到6质量份的去离子水中，混合搅拌均匀并静置20分钟后，再加入钛酸酯偶联剂TCA-130(南京能德化工有限公司)0.6质量份搅拌15分钟即得蜡浆，
其余组分、操作均同实施例1。
表5

Claims (8)

1.一种水性双组份聚氨酯弹性漆，其特征在于：所述的聚氨酯弹性漆由组分A和组分B组成，
组分A按重量份数计，包括
组分B为固化剂体系。
2.如权利要求1所述的水性双组份聚氨酯弹性漆，其特征在于：所述的组分A按重量份数计还包括
3.如权利要求1所述的水性双组份聚氨酯弹性漆，其特征在于：所述的组分B按重量份数计，包括
水性氰酸酯类固化剂 80份
PMA 20份。
4.如权利要求2所述的水性双组份聚氨酯弹性漆，其特征在于：所述的蜡粉混合物为偶联剂、成膜助剂、蜡粉混合均匀而成。
5.如权利要求4所述的水性双组份聚氨酯弹性漆，其特征在于：所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂。
6.如权利要求4所述的水性双组份聚氨酯弹性漆，其特征在于：所述的成膜助剂为乙二醇丁醚。
7.如权利要求4所述的水性双组份聚氨酯弹性漆，其特征在于：蜡粉、成膜助剂、偶联剂的具体质量配比为3：5：2。
8.一种如权利要求2所述的水性双组份聚氨酯弹性漆的制备方法，其特征在于：所述方法为，
(1)将水性分散剂与部分PMA以及部分去离子水混合成混合液；
(2)将紫外光吸收剂、水性流平剂和剩余的PMA以及部分去离子水混合成助剂混合浆；
(3)将偶联剂、成膜助剂、蜡粉混合并高速搅拌均匀，再加入剩余的去离子水并搅拌均匀得到蜡浆；
(4)将脂肪族水性聚氨酯分散体和脂肪族水性羟基聚氨酯分散体混合搅拌均匀后，加入步骤(1)中制备的混合液并搅拌均匀，再加入消光粉并充分搅拌，然后依次加入步骤(2)中得到的助剂混合浆、步骤(3)中得到的蜡浆、水性消泡剂、水性聚氨酯增稠剂，搅拌均匀后加入pH值调节剂调节体系pH值为7～9后过滤，得到组分A；
组分B的制备方法为：
将水性氰酸酯类固化剂和PMA混合均匀。
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