CN108192487B - 一种重涂性能优异的水性聚氨酯面漆及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料制备技术领域，特别涉及一种重涂性能优异的水性聚氨酯面漆及制备方法。该水性聚氨酯面漆主剂包括有机膨润土、消泡剂、分散剂、PH调节剂、醇醚类溶剂、金红石钛白粉、羟基树脂、RCAS流平剂和增稠剂，固化剂由醇醚类助溶剂和异氰酸酯预聚物组成；将原料按照顺序依次混合，并均匀分散，其中主剂PH利用PH调节剂调节至8.5‑9.5。本发明提供的聚氨酯面漆在多重涂装时，仅需在涂装的第一道面漆中加入RCAS流平剂，第二道或第三道以上的面漆中不添加任何流平剂，就能同时提升多重涂膜的流平性，且不会影响面漆层间附着力，重涂性能优异。

Description

一种重涂性能优异的水性聚氨酯面漆及制备方法

技术领域

本发明属于涂料制备技术领域，特别涉及一种重涂性能优异的水性聚氨酯面漆及制备方法。

背景技术

聚氨酯涂料由于具有丰满度好、耐候好、光泽高等优点，已经成为最重要装饰面漆之一。但是涂料中溶剂在漆膜表面的挥发会引起漆膜内温度，表面张力，溶剂浓度以及密度差异，为了平衡这种热力学上的不平衡，漆膜内就出现了流动，这些流动在干燥的涂膜里形成了漩涡，即产生贝纳德漩涡。旋涡边缘的表面张力高于中心的表面张力，涂料从低表面张力区域流向高表面张力区域。这使得漆膜在干燥过程中产生了不平衡，导致不规则的表面，使漆膜表面出现显著的不平整形态。

聚氨酯面漆施工时对湿度敏感，容易与空气中的水发生反应产生二氧化碳，进而形成类似于“痱子泡”的涂装弊病，所以往往无法一道涂装过厚，不得不分为多道涂装，采用降低每道涂层涂装膜厚，加快干燥速度的方式避免涂膜弊病，每道涂装厚度大概30-40微米，为了达到防护厚度要求，往往两道以上多道涂装。

随着人们对聚氨酯面漆的装饰效果期望值的提高，聚氨酯面漆往往需要通过添加有机硅流平剂，将干燥过程中涂料的表面张力调节到一个均匀且较低的水准，从而消除表面张力梯度，抑制贝纳德漩涡现象，提高表观流平状态，进而达到较高的光泽和流平效果。但是在通过添加有机硅流平剂调节表面状态的聚氨酯面漆涂膜表面再次重涂聚氨酯面漆时，有机硅流平剂会在漆膜表面聚集，在降低表面张力的同时却影响了层间附着力，重涂性能下降。另外有机硅流平剂价格较高，目前市场售价往往在200元/公斤以上，每道涂层都添加有机硅流平剂也造成聚氨酯面漆价格偏高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重涂性能优异的水性聚氨酯面漆及制备方法，具体技术方案如下：

一种重涂性能优异的水性聚氨酯面漆由主剂和固化剂以质量比10：(2.5-4)混合；主剂中流平剂选择十二烷基及羧酸改性聚二甲基硅氧烷，并以氨水为PH调节剂。

所述主剂中各组分重量百分含量为：有机膨润土0.10％-0.30％，消泡剂0.20％-0.80％，分散剂0.60％-1.40％，金红石钛白粉12.00％-18.00％，羟基树脂62.40％-70.40％，十二烷基及羧酸改性聚二甲基硅氧烷(缩写为RCAS)流平剂0.10％-1.10％，增稠剂0.10％-0.50％，醇醚类溶剂5.00％-9.00％，余量为去离子水，并利用氨水将主剂PH值调节至8.5-9.5；

其中，消泡剂优选聚醚硅氧烷共聚类消泡剂，分散剂优选改性聚氨酯类分散剂，羟基树脂优选水性羟基聚丙烯酸树脂，增稠剂优选非离子聚氨酯缔合型增稠剂；

固化剂包含质量百分数42.00％-50.00％醇醚类助溶剂和50.00％-58.00％异氰酸酯预聚物，所述固化剂中醇醚类助溶剂不含羟基。

一种所述水性聚氨酯面漆的制备方法包括以下步骤：

(1)配置主剂：

a.加入去离子水，在500-800r/min转速下依次加入有机膨润土、消泡剂、分散剂、PH值调节剂和醇醚类溶剂，搅拌均匀；

b.在800-1000r/min转速下，加入金红石钛白粉，并搅拌至均匀分散，研磨至细度≤10μm；

c.依次加入羟基树脂、十二烷基及羧酸改性聚二甲基硅氧烷流平剂和增稠剂，搅拌均匀得到主剂溶液；

(2)配置固化剂：在800-1000r/min转速下，将醇醚类助溶剂和异氰酸酯预聚物混合，并搅拌至均匀分散；

(3)将主剂和固化剂混合，在500-1000r/min转速下搅拌至均匀分散，并加入去离子水稀释20％，得到水性聚氨酯面漆。

测试上述聚氨酯面漆或上述制备方法制备的水性聚氨酯面漆的重涂性能：将上述添加有流平剂的水性聚氨酯面漆采用空气喷涂进行第一道面漆喷涂，并继续喷涂不添加任何流平剂的水性聚氨酯面漆作为第二道面漆，待第二道面漆完全干燥后，通过光泽度仪测试第二道面漆不同角度的光泽度，并通过划格法测试其层间附着力；发现未添加任何流平剂的第二道面漆20°光泽达到85以上，60°光泽达到92.0；面漆层间附着力均为最高等级0级，即仅在第一道面漆中加入RCAS流平剂，能够同时改善多层面漆流平性，且对重涂面漆的附着力无不良影响，重涂性能优异。

其作用机理在于，第一道面漆中的RCAS流平剂，除了能够提高第一道面漆的流平性，在第二道面漆处于湿膜阶段时，能够通过其自身羧酸基团与第二道面漆湿膜中氨水发生反应成盐，增强RCAS流平剂自身亲水性后，顺利迁移到第二道面漆表面，进一步改善第二道面漆的流平性，提高光泽，形成通过PH值可控的层间迁移性；这种层间迁移性使得RCAS流平剂不会残留在第一道面漆和第二道面漆之间，即不会对面漆层间附着力产生不良影响。

本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的水性聚氨酯面漆多道涂装时，只需在第一道面漆中添加RCAS流平剂，第二道或第三道以上的面漆中不添加任何流平剂，即能在改善第一道面漆流平效果的同时，大幅改善不添加任何流平剂的第二道或第三道以上面漆的流平性，有效避免涂膜过程中的橘皮弊病，减弱贝纳德漩涡现象，提升多道面漆涂装时每道涂膜的流平性和表面装饰性；

(2)本发明提供的水性聚氨酯面漆多道涂装时，只需在第一道面漆中添加RCAS流平剂，还能有效规避常规聚醚改性聚二甲基硅氧烷流平剂、常规有机硅流平剂多道涂装迁移性差甚至无迁移性、大量残存在面漆层间，影响面漆层间附着力的问题；具有优异的重涂性能。

附图说明

图1为实施例1第一道面漆RCAS流平剂用量与第二道面漆20°、60°光泽的关系曲线图。

具体实施方式

本发明提供了一种重涂性能优异的水性聚氨酯面漆及制备和涂装方法，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

(1)按照表1配方，通过以下步骤制备主剂：

a.加入原料1，在500r/min转速下，按照先后顺序依次加入原料2-7，搅拌5min；

b.将转速提高为800r/min，将原料8加入步骤(a)溶液中，继续搅拌20min至均匀分散，然后研磨至细度≤10μm；

c.在800r/min转速下，依次加入原料9-12，搅拌20min后过滤，静置24h后使用；其中RCAS流平剂的百分比含量分别为0％、0.1％、0.3％、0.5％、0.7％、0.9％、1.1％。

表1双组份水性聚氨酯面漆主剂配方

(2)按照表2配方，制备固化剂：在800r/min转速下，加入表2中原料1、2，搅拌至均匀分散，即得到固化剂。

表2双组份水性聚氨酯面漆固化剂配方

(3)将步骤(1)得到的主剂和步骤(2)得到的固化剂按照重量百分比10:3的比例混合，在800r/min转速下搅拌至均匀分散，加入去离子水稀释20％后，即得到添加有不同比例RCAS流平剂的水性聚氨酯面漆。

将得到的水性聚氨酯面漆采用空气喷涂进行制板，检测其重涂效果，具体操作为：水性聚氨酯面漆分两道涂装，涂装间隔24小时，第一道面漆中添加有不同百分比的RCAS流平剂，并利用氨水将主剂PH调节至9，第二道面漆为不添加包括RCAS流平剂在内的任何流平剂，待第二道面漆干燥24小时达到实干后，测定第二道面漆的20°、60°光泽，评定流平性等装饰效果，并通过划格法测试第一道面漆中0～1.1％含量的RCAS流平剂对两道面漆的层间附着力产生的影响，具体如表3所示：

表3第一道面漆RCAS流平剂的用量与第二道面漆光泽关系表

表3中第一道面漆RCAS流平剂的用量与第二道面漆20°、60°光泽关系具体见图1，从图1可以看出，当RCAS流平剂的用量达到主剂总含量的0.5％时，第二道面漆20°角光泽达到85.2，再增加第一道面漆RCAS流平剂用量时，对第二道面漆光泽度影响不大。

从表3中第一道面漆RCAS流平剂用量对两道面漆的层间附着力产生的影响可以看出，两道面漆的层间附着力均为最高等级0级，表明RCAS流平剂的加入在改善流平性的前提下，对再次重涂涂层的附着力无不良影响，重涂性能优异。

Claims (3)

1.一种重涂性能优异的水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述水性聚氨酯面漆由主剂和固化剂以质量比10：(2.5-4)混合；主剂中流平剂选择十二烷基及羧酸改性聚二甲基硅氧烷，并以氨水为pH 调节剂；

所述主剂中各组分重量百分含量为：有机膨润土0.10％-0.30％，消泡剂0.20％-0.80％，分散剂0.60％-1.40％，金红石钛白粉12.00％-18.00％，羟基树脂62.40％-70.40％，十二烷基及羧酸改性聚二甲基硅氧烷流平剂0.10％-1.10％，增稠剂0.10％-0.50％，醇醚类溶剂5.00％-9.00％，余量为去离子水，并利用氨水将主剂pH 值调节至8.5-9.5；

固化剂包含质量百分数42.00％-50.00％醇醚类助溶剂和50.00％-58.00％异氰酸酯预聚物。

2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述固化剂中醇醚类助溶剂不含羟基。

3.一种权利要求1或2所述水性聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)配制主剂：

a.加入去离子水，在500-800r/min转速下依次加入有机膨润土、消泡剂、分散剂、pH 值调节剂和醇醚类溶剂，搅拌均匀；

b.在800-1000r/min转速下，加入金红石钛白粉，并搅拌至均匀分散，研磨至细度≤10μm；

c.依次加入羟基树脂、十二烷基及羧酸改性聚二甲基硅氧烷流平剂和增稠剂，搅拌均匀得到主剂溶液；

(2)配制固化剂：在800-1000r/min转速下，将醇醚类助溶剂和异氰酸酯预聚物混合，并搅拌至均匀分散；

(3)将主剂和固化剂混合，在500-1000r/min转速下搅拌至均匀分散，并加入去离子水稀释20％，得到水性聚氨酯面漆。