CN108276884A - 聚氨酯组合物和涂层以及聚烯烃材料及其表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及聚烯烃材料表面处理领域，具体地，公开了一种聚氨酯组合物和涂层以及聚烯烃材料及其表面处理方法。所述聚氨酯组合物中含有水性聚氨酯、水性环氧树脂和溶剂，所述水性聚氨酯的数均分子量为10000‑40000，所述水性环氧树脂的数均分子量为1000‑3000且其中环氧当量为500‑1500g/当量。本发明提供的聚氨酯组合物不仅在TPO材料上具有良好的附着力，并且在其使用过程中也具有较低的VOC排放量，从而能够保护环境以及施工人员的健康，极具工业应用前景。

Description

聚氨酯组合物和涂层以及聚烯烃材料及其表面处理方法
技术领域
本发明涉及聚烯烃材料表面处理领域，具体地，涉及一种聚氨酯组合物、一种聚氨酯涂层、一种聚烯烃材料的表面处理方法以及由该方法处理得到的聚烯烃材料。
背景技术
聚烯烃材料(TPO材料)现在被广泛应用于汽车内饰、皮革等行业。TPO材料主要由乙烯、丙烯单体和橡胶分子通过共价键首尾相连形成分子链，其挤出成型时较为柔软，这是由于其长链结构造成的，其实际交联度较高，且缺少支链结构，这样便导致了TPO材料表面十分光滑，表面能很低，涂料在其表面较难形成附着。目前市场上对于TPO材料的表面处理多采用双组分聚氨酯涂料。双组分聚氨酯涂料分为涂料组分和固化剂组分，在使用之前需要按照预定比例进行调配。其中，所述涂料组分中包括主体树脂、颜料、填料、助剂、溶剂等，根据主体树脂含羟基的组分不同又分为丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯等。所述固化剂组分的主要成分为异氰酸酯和溶剂。
例如，CN105733491A公开了一种低TVOC聚氨酯耐候密封胶，其含有以下重量百分比的组分：聚氨酯预聚体20-40重量％、环保稀释剂15-40重量％、复配稳定剂0.3-2重量％、填料30-60重量％、固化促进剂0.3-2重量％、粘接促进剂0.3-2重量％、除水剂0.3-2重量％、触变剂0.5-25重量％；所述聚氨酯预聚体由以下重量百分比的组分制成：聚醚多元醇60-88重量％、异氰酸酯10-30重量％、催化剂0.1-2重量％、环保稀释剂0.5-8重量％；所述复配稳定剂由抗氧剂、紫外线吸收剂和光稳定剂通过一定的配比复合而成。虽然该聚氨酯耐候密封胶具有较好的环保性能，但是在TPO材料表面的附着力较差。
此外，现有的实施配方中已经有采用丙烯酸聚氨酯和聚酯聚氨酯互配，以HDI(六亚甲基异氰酸酯)为固化剂，制成TPO材料保护涂料。然而，采用这种保护涂料存在以下几点缺陷：丙烯酸聚氨酯和聚酯聚氨酯互配体系在TPO材料上的附着力很不稳定；丙烯酸聚氨酯和聚酯聚氨酯在未做特殊处理的情况下都是疏水型树脂，需要在酮类溶剂、脂类溶剂和苯类溶剂中才能正常溶解分散，并且这些溶剂的存在还能润湿TPO材料表面，少量破坏材料表面增加表面粗糙度以达到提升涂料在TPO材料表面附着力的目的。此外，采用这些溶剂对丙烯酸聚氨酯和聚酯聚氨酯的互配体系进行分散，对环境有较大污染。
发明内容
本发明是为了解决现有的保护涂料在TPO材料表面的附着力差的技术问题，而提供一种在TPO材料表面具有较高附着力的聚氨酯组合物、一种聚氨酯涂层、一种聚烯烃材料的表面处理方法以及由该方法处理得到的聚烯烃材料。
具体地，本发明提供了一种聚氨酯组合物，其中，所述聚氨酯组合物中含有水性聚氨酯、水性环氧树脂和溶剂，所述水性聚氨酯的数均分子量为10000-40000，所述水性环氧树脂的数均分子量为1000-3000且其中环氧当量为500-1500g/当量。
本发明还提供了一种聚氨酯涂层，其中，所述聚氨酯涂层由所述聚氨酯组合物经固化反应得到。
本发明还提供了一种聚烯烃材料的表面处理方法，该方法包括往聚烯烃材料表面涂覆所述聚氨酯组合物，之后使所述聚氨酯组合物进行固化反应以在所述聚烯烃材料的表面形成保护涂层。
此外，本发明还提供了由上述方法处理得到的聚烯烃材料。
本发明的发明人经过深入研究之后发现，将同时含有特定数均分子量的水性聚氨酯以及特定数均分子量和环氧当量的水性环氧树脂的聚氨酯组合物用作TPO材料的表面改性材料，能够显著减小在固化过程中的内应力，提升涂料的附着力，并且在其生产和使用过程中主要以水作为溶剂，相比于传统涂料，能够显著减少挥发性有机污染物的排放，进而保护环境和相关人员的身体健康，极具工业应用前景。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供的聚氨酯组合物中含有水性聚氨酯、水性环氧树脂和溶剂，所述水性聚氨酯的数均分子量为10000-40000、优选为15000-35000，所述水性环氧树脂的数均分子量为1000-3000、优选为1250-2700且其中环氧当量为500-1500g/当量、优选为620-1350g/当量。
本发明对所述聚氨酯组合物中水性聚氨酯和水性环氧树脂之间的比例关系没有特别的限定，但为了使得到的涂料在TPO材料表面具有更高的附着力，优选地，所述水性聚氨酯与水性环氧树脂的重量比为5-30∶1，更优选为8-20∶1，最优选为9-15∶1。
所述水性聚氨酯可以通过商购得到，也可以按照本领域技术人员公知的各种方法制备得到。根据本发明的一种优选实施方式，所述水性聚氨酯按照以下方法制备得到：将聚酯多元醇、聚醚多元醇与脂肪族二异氰酸酯在催化剂的作用下进行酯化反应，形成端基为-NCO的疏水型预聚体，之后加入扩链剂进行扩链反应，所述聚酯多元醇和聚醚多元醇的数均分子量各自独立地为400-1600、优选各自独立地为450-1500、最优选各自独立地为500-1400且其中羟基的含量各自独立地为2-6重量％、优选各自独立地为2.5-5.5重量％、最优选各自独立地为2.5-5重量％。
根据本发明，在所述水性聚氨酯的制备过程中，所述聚酯多元醇和聚醚多元醇均可以为本领域的常规选择。特别优选地，所述聚醚多元醇为聚乙二醇和/或聚丙二醇。
根据本发明，由于商购得到的聚酯多元醇和聚醚多元醇中通常含有一定量的水分，为了使得这部分水分不会干扰后续的酯化反应和扩链反应，优选地，本发明提供的水性聚氨酯的制备方法还包括将所述酯化反应的原料接触反应之前，先将所述聚酯多元醇和聚醚多元醇升温至100-140℃，待聚酯多元醇和聚醚多元醇完全溶解后抽真空脱水0.5-5小时。
本发明对所述脂肪族二异氰酸酯的种类没有特别的限定，可以为现有的各种带有烷基或环烷基以及两个异氰酸根的物质，其具体实例包括但不限于六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。从原料易得性的角度考虑，所述脂肪族二异氰酸酯特别优选为六亚甲基二异氰酸酯和/或异氟尔酮二异氰酸酯。
本发明对所述扩链剂的种类没有特别的限定，可以为现有的各种能够与所述疏水型预聚体上的官能团反应而使分子链扩展、分子链增大的物质，其实例包括但不限于二羟甲基丙酸(DMPA)、乙二胺、丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、二亚乙基三胺和二羟基半酯中的至少一种，从原料易得性的角度考虑，所述扩链剂特别优选为二羟甲基丙酸(DMPA)、丁二醇和乙二胺中的至少一种。
本发明对所述催化剂的种类没有特别的限定，可以为现有的各种能够催化所述聚酯多元醇和聚醚多元醇中的羟基(-OH)与所述脂肪族二异氰酸酯中的异氰酸根(-CNO)发生反应的物质，其具体实例包括但不限于：双二甲氨基乙基醚、五甲基二乙烯三胺、二甲基环己胺、有机铋、有机锡、三嗪类三聚催化剂中的至少一种。所述有机铋例如可以为新癸酸铋、月桂酸铋、异辛酸铋、环烷酸铋中的至少一种。所述有机锡例如可以为二月桂酸二丁基锡。
本发明对所述水性聚氨酯制备过程中各物质的用量没有特别的限定。例如，相对于100重量份的所述聚酯多元醇，所述聚醚多元醇的用量可以为50-100重量份，优选为70-90重量份，最优选为75-85重量份；所述脂肪族二异氰酸酯的用量可以为5-20重量份，优选为9-16重量份，最优选为10-15重量份；所述扩链剂的用量可以为5-20重量份，优选为8-18重量份，最优选为10-16重量份；所述催化剂的用量可以为0.01-5重量份，优选为0.05-0.4重量份，最优选为0.06-0.4重量份。
本发明对所述酯化反应的条件没有特别的限定，只要能够使得所述聚酯多元醇和聚醚多元醇中的羟基(-OH)与所述脂肪族二异氰酸酯中的异氰酸根(-CNO)发生反应即可，例如，所述酯化反应的条件通常包括温度可以为60-80℃，优选为70-80℃；时间可以为1-5小时，优选为2-4小时。
本发明对所述扩链反应的条件没有特别的限定，只要能够使得所述疏水型预聚体上的官能团与所述扩链剂发生反应即可，例如，所述扩链反应的条件通常包括温度可以为75-85℃，优选为80-85℃；时间可以为0.5-5小时，优选为1-4小时。
根据本发明，所述水性聚氨酯在碱性条件下具有更好的稳定性，因此，本发明提供的水性聚氨酯的制备方法还包括在扩链反应完成之后，将反应产物的pH值调节至碱性，更优选调节至7-8.5。其中，将pH值调节至碱性的物质例如可以为现有的各种碱性物质，例如，可以为乙二胺、氨水、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵等中的至少一种。所述碱性物质可以以纯态的形式使用，也可以以其水溶液的形式使用。当所述碱性物质以水溶液的形式使用时，其浓度可以为5重量％至饱和浓度。
根据本发明的一种具体实施方式，所述水性聚氨酯按照以下方法制备得到：(1)将聚酯多元醇和聚醚多元醇置于三口烧瓶中，升温至100-140℃，待聚酯多元醇和聚醚多元醇完全溶解之后抽真空脱水0.5-5小时；(2)降温至30-40℃，边搅拌边加入脂肪族二异氰酸酯和催化剂，升温至60-80℃下反应1-5小时；(3)加入扩链剂和溶剂(该溶剂例如可以为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和/或N，N二甲基乙酰胺)，并在75-85℃下继续反应0.5-5小时；(4)降温至30-40℃，在不停搅拌状态下加入丙酮以将粘度降低至300-800mPa·s；(5)在高速搅拌下采用碱性物质将反应体系的pH值调节至7-8.5，继续搅拌10-50min；(6)放入40-50℃的真空烘箱中脱除溶剂，得到水性聚氨酯。
本发明对所述水性环氧树脂的具体结构没有特别的限定，可以为现有的各种数均分子量为1000-3000且其中环氧当量为500-1500g/当量的水性环氧树脂，其可以通过商购得到，也可以按照本领域技术人员公知的各种方法制备得到，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。
根据本发明，为了更有利于所述聚氨酯组合物在TPO材料表面形成涂层并提高该涂层的物理性能例如平整性能、抗紫外吸收性等，优选地，所述聚氨酯组合物中还含有成膜剂、流平剂、消泡剂、消光粉和紫外吸收剂中的至少一种。其中，以所述聚氨酯组合物的总重量为基准，所述水性聚氨酯的含量优选为70-80重量％，更优选为72-78重量％；所述水性环氧树脂的含量优选为2-8重量％，更优选为3-7重量％；所述成膜剂的含量优选为1-5重量％，更优选为1.5-3重量％；所述流平剂的含量优选为0.5-1.5重量％，更优选为1-1.2重量％；所述消泡剂的含量优选为0.1-0.5重量％，更优选为0.2-0.4重量％；所述消光粉的含量优选为0-8重量％，更优选为3-8重量％；所述紫外吸收剂的含量优选为0-2.5重量％，更优选为1.5-2重量％；所述溶剂的含量优选为0-10重量％，更优选为6-8重量％。
本发明对所述成膜剂的种类没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，例如，可以为二丙二醇甲醚、N，N-二甲基乙酰胺、二丙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚和三丙二醇丁醚中的至少一种。
本发明对所述流平剂的种类没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，例如，可以为聚丙烯酸酯共聚物和/或有机硅聚合物。
本发明对所述消泡剂的种类没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，例如，可以为聚硅氧烷、矿物油和聚醚型消泡剂中的至少一种。所述聚硅氧烷可以为改性的聚硅氧烷，也可以为未改性的聚硅氧烷。其中，所述改性的方式例如可以为聚醚嵌段共聚改性。
本发明对所述消光粉的种类没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，通常可以为二氧化硅。
本发明对所述紫外吸收剂的种类没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，例如，可以为受阻胺类紫外吸收剂和/或三嗪类紫外吸收剂。
本发明对所述溶剂的种类没有特别的限定，从环保的角度考虑，所述溶剂优选为水和/或环保型有机溶剂，特别优选为水。
根据本发明，所述聚氨酯组合物中还优选含有弹性粉，这样能够使由所述聚氨酯组合物固化得到的涂层的表面具有更好的手感和爽滑度。所述弹性粉可以为硅树脂改性聚氨酯弹性微球。其中，所述硅树脂改性聚氨酯弹性微球中硅树脂的含量优选为5-10重量％，更优选为6-9重量％。所述弹性粉的平均粒径优选为5-8μm，更优选为6-8μn，最优选为6-7μm。此外，以所述聚氨酯组合物的总重量为基准，所述弹性粉的含量优选为3-10重量％，更优选为3-6重量％。
本发明提供的聚氨酯涂层由所述聚氨酯组合物经固化反应得到。
本发明对所述固化反应的条件没有特别的限定，例如，所述固化反应的条件通常包括温度可以为90-110℃，优选为100-110℃；时间可以为10-30min，优选为20-25min。
本发明提供的聚烯烃材料的表面处理方法包括往聚烯烃材料表面涂覆所述聚氨酯组合物，之后使所述聚氨酯组合物进行固化反应以在所述聚烯烃材料的表面形成保护涂层。
本发明对所述固化反应的条件没有特别的限定，例如，所述固化反应的条件通常包括温度可以为90-110℃，优选为100-110℃；时间可以为10-30min，优选为20-25min。
本发明对所述聚氨酯组合物的用量没有特别的限定，应该以需要得到的保护涂层的厚度作为选择标准，优选地，所述聚氨酯组合物的用量使得到的保护涂层的厚度为10-15μm，更优选地，所述聚氨酯组合物的用量使得到的保护涂层的厚度为12-15μm。
本发明还提供了由上述方法处理得到的聚烯烃材料。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中：
聚丙烯酸酯共聚物，购自BYK公司，牌号为BYK-380N；
改性聚硅氧烷为采用聚醚改性的聚硅氧烷，购自BYK公司，牌号为RYK-054。
制备例1
该制备例用于说明本发明提供的水性聚氨酯的制备方法。
聚酯多元醇(数均分子量为500且其中羟基的含量为3.5重量％，购自拜耳公司，牌号为670BA)27.8重量份、聚醚多元醇(数均分子量为650且其中羟基的含量为5重量％，购自济宁华凯树脂有限公司，牌号为P650)13.5重量份、六亚甲基二异氰酸酯4重量份、二羟甲基丙酸(DMPA)5重量份、二甲基甲酰胺(DMF)1重量份、乙二胺0.5重量份、去离子水37.8重量份、二月桂酸二丁基锡0.1重量份。
将聚酯多元醇和聚醚多元醇置于三口烧瓶中，升温至120℃，待聚酯多元醇和聚醚多元醇完全溶解之后抽真空脱水2小时；降温至40℃，边搅拌边加入六亚甲基二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，升温至80℃下反应3小时；加入扩链剂DMPA和溶剂DMF，并在80℃下继续反应2小时；降温至40℃，在不停搅拌状态下加入丙酮以将粘度降低至400mPa·s；在高速搅拌下采用乙二胺的水溶液(由0.5重量份的乙二胺与37.8重量份的去离子水混合而成)将反应体系的pH值调节至8.0，继续搅拌30min；放入50℃的真空烘箱中脱除溶剂，得到水性聚氨酯，其数均分子量为15000。
制备例2
该制备例用于说明本发明提供的水性聚氨酯的制备方法。
聚酯多元醇(数均分子量为700且其中羟基的含量为3重量％，购自拜耳公司，牌号为1300PR)30重量份、聚醚多元醇(数均分子量为1000且其中羟基的含量为3.5重量％，购自济宁华凯树脂有限公司，牌号为P1000)20重量份、异氟尔酮二异氰酸酯5重量份、二羟甲基丙酸(DMPA)4重量份、二甲基甲酰胺(DMF)6重量份、乙二胺0.5重量份、去离子水37.8重量份、二月桂酸二丁基锡0.08重量份。
将聚酯多元醇和聚醚多元醇置于三口烧瓶中，升温至120℃，待聚酯多元醇和聚醚多元醇完全溶解之后抽真空脱水2小时；降温至40℃，边搅拌边加入异氟尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，升温至80℃下反应3小时；加入扩链剂DMPA和溶剂DMF，并在80℃下继续反应2小时；降温至40℃，在不停搅拌状态下加入丙酮以将粘度降低至400mPa·s；在高速搅拌下采用乙二胺的水溶液(由0.5重量份的乙二胺与37.8重量份的去离子水混合而成)将反应体系的pH值调节至8.1，继续搅拌30min；放入50℃的真空烘箱中脱除溶剂，得到水性聚氨酯，其数均分子量为20000。
制备例3
该制备例用于说明本发明提供的水性聚氨酯的制备方法。
聚酯多元醇(数均分子量为1000且其中羟基的含量为2.5重量％，购自拜耳公司，牌号为A XP2588)35重量份、聚醚多元醇(数均分子量为1400且其中羟基的含量为2.5重量％，购自济宁华凯树脂有限公司，牌号为P1400)25重量份、六亚甲基二异氰酸酯6重量份、二羟甲基丙酸(DMPA)4重量份、二甲基甲酰胺(DMF)6重量份、乙二胺0.5重量份、去离子水37.8重量份、二月桂酸二丁基锡0.1重量份。
将聚酯多元醇和聚醚多元醇置于三口烧瓶中，升温至120℃，待聚酯多元醇和聚醚多元醇完全溶解之后抽真空脱水2小时；降温至40℃，边搅拌边加入六亚甲基二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，升温至80℃下反应3小时；加入扩链剂DMPA和溶剂DMF，并在80℃下继续反应2小时；降温至40℃，在不停搅拌状态下加入丙酮以将粘度降低至450mPa·s；在高速搅拌下采用乙二胺的水溶液(由0.5重量份的乙二胺与37.8重量份的去离子水混合而成)将反应体系的pH值调节至7.8，继续搅拌30min；放入50℃的真空烘箱中脱除溶剂，得到水性聚氨酯，其数均分子量为20000。
实施例1
该实施例用于说明本发明提供的聚氨酯组合物及其制备方法。
(1)聚氨酯组合物的组分和用量如下：
由制备例1得到的水性聚氨酯72重量份、水性环氧树脂(数均分子量为1250且其中环氧当量为620g/当量，购自佳浮诚贸易公司，牌号为WE516)8重量份、二丙二醇甲醚1.1重量份、N，N-二甲基乙酰胺0.8重量份、聚丙烯酸酯共聚物1.2重量份、改性聚硅氧烷0.5重量份、消光粉(二氧化硅)6.7重量份、去离子水9.7重量份。
(2)聚氨酯组合物的制备：
往水性聚氨酯、水性环氧树脂、二丙二醇甲醚、N，N-二甲基乙酰胺、聚丙烯酸酯共聚物、改性聚硅氧烷及去离子水的混合物中边搅拌边加入消光粉，高速搅拌分散(搅拌速率为2500rpm，下同)30分钟后得到聚氨酯组合物，记为JZ1。
实施例2
该实施例用于说明本发明提供的聚氨酯组合物及其制备方法。
(1)聚氨酯组合物的组分和用量如下：
由制备例2得到的水性聚氨酯75重量份、水性环氧树脂(数均分子量为2700且其中环氧当量为1350g/当量，购自佳浮诚贸易公司，牌号为WE511)5重量份、二丙二醇甲醚1.5重量份、N，N-二甲基乙酰胺0.6重量份、聚丙烯酸酯共聚物0.5重量份、改性聚硅氧烷0.1重量份、消光粉(二氧化硅)7.3重量份、去离子水10重量份。
(2)聚氨酯组合物的制备：
往水性聚氨酯、水性环氧树脂、二丙二醇甲醚、N，N-二甲基乙酰胺、聚丙烯酸酯共聚物、改性聚硅氧烷及去离子水的混合物中边搅拌边加入消光粉，高速搅拌分散30分钟后得到聚氨酯组合物，记为JZ2。
实施例3
该实施例用于说明本发明提供的聚氨酯组合物及其制备方法。
(1)聚氨酯组合物的组分和用量如下：
由制备例3得到的水性聚氨酯78重量份、水性环氧树脂(数均分子量为2000且其中环氧当量为1000g/当量，购自佳浮诚贸易公司，牌号为WE522)5重量份、二丙二醇甲醚5重量份、N，N-二甲基乙酰胺1重量份、聚丙烯酸酯共聚物1重量份、改性聚硅氧烷0.2重量份、消光粉(二氧化硅)4.8重量份、去离子水5重量份。
(2)聚氨酯组合物的制备：
往水性聚氨酯、水性环氧树脂、二丙二醇甲醚、N，N-二甲基乙酰胺、聚丙烯酸酯共聚物、改性聚硅氧烷及去离子水的混合物中边搅拌边加入消光粉，高速搅拌分散30分钟后得到聚氨酯组合物，记为JZ3。
实施例4
该实施例用于说明本发明提供的聚氨酯组合物及其制备方法。
按照实施例1的方法制备聚氨酯组合物，不同的是，多加了硅树脂改性聚氨酯弹性微球(其中，该弹性微球的平均粒径为7μm，购自阿克苏公司，牌号为930Du120)，具体原料以及制备过程如下：
(1)聚氨酯组合物的组分和用量如下：
由制备例1得到的水性聚氨酯72重量份、水性环氧树脂(数均分子量为1250且其中环氧当量为620g/当量，购自佳浮诚贸易公司，牌号为WE516)8重量份、二丙二醇甲醚1.1重量份、N，N-二甲基乙酰胺0.8重量份、聚丙烯酸酯共聚物1.2重量份、改性聚硅氧烷0.5重量份、消光粉(二氧化硅)6.7重量份、去离子水9.7重量份、弹性粉(硅树脂改性聚氨酯弹性微球)10重量份。
(2)聚氨酯组合物的制备：
往水性聚氨酯、水性环氧树脂、二丙二醇甲醚、N，N-二甲基乙酰胺、聚丙烯酸酯共聚物、改性聚硅氧烷及去离子水的混合物中边搅拌边加入消光粉和弹性粉，高速搅拌分散30分钟后得到聚氨酯组合物，记为JZ4。
实施例5
该实施例用于说明本发明提供的聚氨酯组合物及其制备方法。
按照实施例1的方法制备聚氨酯组合物，不同的是，多加了紫外吸收剂(具体为三嗪类物质，购自巴斯夫公司，牌号为天籁稳328)，具体原料以及制备过程如下：
(1)聚氨酯组合物的组分和用量如下：
由制备例1得到的水性聚氨酯72重量份、水性环氧树脂(数均分子量为1250且其中环氧当量为620g/当量，购自佳浮诚贸易公司，牌号为WE516)8重量份、二丙二醇甲醚1.1重量份、N，N-二甲基乙酰胺0.8重量份、聚丙烯酸酯共聚物1.2重量份、改性聚硅氧烷0.5重量份、消光粉(二氧化硅)6.7重量份、去离子水9.7重量份、紫外吸收剂2重量份。
(2)聚氨酯组合物的制备：
往水性聚氨酯、水性环氧树脂、二丙二醇甲醚、N，N-二甲基乙酰胺、聚丙烯酸酯共聚物、改性聚硅氧烷及去离子水的混合物中边搅拌边加入消光粉和紫外吸收剂，高速搅拌分散30分钟后得到聚氨酯组合物，记为JZ5。
实施例6
该实施例用于说明本发明提供的聚氨酯组合物及其制备方法。
按照实施例1的方法制备聚氨酯组合物，不同的是，水性聚氨酯的用量为78重量份，水性环氧树脂的用量为2重量份，即，水性聚氨酯和水性环氧树脂的总用量与实施例1相同，但是两者之间的相对用量不在本发明的优选范围之内，得到聚氨酯组合物，记为JZ6。
对比例1
该对比例用于说明参比的聚氨酯组合物及其制备方法。
(1)聚氨酯组合物的组分和用量如下：
聚酯树脂(购自长兴公司，牌号为Sipkyd 8030)7.2重量份、羟基丙烯酸树脂(购自长兴公司，牌号为Sipac5128)16.2重量份、封闭型异氰酸酯(购自拜耳公司，牌号为N3390)14.4重量份、哑光粉(购自德固萨公司，牌号为OK520)4.2重量份、甲基异丁基酮35重量份、改性聚硅氧烷(购自BYK公司，牌号为BYK-333)1重量份、聚丙烯酸共聚物(购自BYK公司，牌号为BYK-380N)1.5重量份、二月桂酸二丁基锡0.1重量份、丁酮20.4重量份。
(2)聚氨酯组合物的制备：
往聚酯树脂、羟基丙烯酸树脂、封闭型异氰酸酯、甲基异丁基酮、聚丙烯酸酯共聚物、改性聚硅氧烷、二月桂酸二丁基锡及丁酮的混合物中边搅拌边加入哑光粉，高速搅拌分散30分钟后得到参比聚氨酯组合物，记为DJZ1。
对比例2
该对比例用于说明参比的聚氨酯组合物及其制备方法。
按照实施例1的方法制备聚氨酯组合物，不同的是，将水性环氧树脂采用相同重量份的由制备例1得到的水性聚氨酯替代，得到参比聚氨酯组合物，记为DJZ2。
对比例3
该对比例用于说明参比的聚氨酯组合物及其制备方法。
按照实施例1的方法制备聚氨酯组合物，不同的是，将由制备例1得到的水性聚氨酯采用相同重量份的水性环氧树脂(数均分子量为1250且其中环氧当量为620g/当量，购自佳浮诚贸易公司，牌号为WE516)替代，得到参比聚氨酯组合物，记为DJZ3。
测试例
测试例用于说明聚氨酯组合物性能的测试。
(1)附着力测试：
对TPO材料进行除尘及电火花处理，接着在TPO材料的表面上分别喷涂聚氨酯组合物JZ1-JZ6以及参比聚氨酯组合物DJZ1-DJZ3，之后置于烘箱内于90℃下烘烤30分钟形成稳固的漆膜，其中，漆膜的厚度为12μm。
采用GB/T 9286-1998中规定的方法对漆膜的附着力进行测定，具体地：在样板上选取3个位置重复以下测试，此3个位置相互间距离以及与样板边缘间距离均不小于5mm，单刃刀具手工切割10mm×10mm方格，切透至样品底材，划痕间隔2mm，确保3M600胶带与涂层接触良好，以接近60度角平稳撕离胶带进行观察判定。其中，附着力的评判标准如表1所示，所得结果见表2。
表1
(2)挥发性有机物(VOC)排放的测定：
采用GB18582-2001中公开的方法对(1)中所得漆膜中挥发性有机物的排放量进行测定，排放标准不得高于100克/升，其中，测试时间为4小时，所得结果见表2。
表2
从以上结果可以看出，本发明提供的聚氨酯组合物不仅在TPO材料上具有良好的附着力，并且在其使用过程中也具有较低的VOC排放量，从而能够保护环境以及施工人员的健康，极具工业应用前景。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (13)

1.一种聚氨酯组合物，其特征在于，所述聚氨酯组合物中含有水性聚氨酯、水性环氧树脂和溶剂，所述水性聚氨酯的数均分子量为10000-40000，所述水性环氧树脂的数均分子量为1000-3000且其中环氧当量为500-1500g/当量。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯组合物，其中，所述水性聚氨酯与水性环氧树脂的重量比为5-30∶1。
3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯组合物，其中，所述水性聚氨酯按照以下方法制备得到：将聚酯多元醇、聚醚多元醇与脂肪族二异氰酸酯在催化剂的作用下进行酯化反应，形成端基为-NCO的疏水型预聚体，之后加入扩链剂进行扩链反应，所述聚酯多元醇和聚醚多元醇的数均分子量各自独立地为400-1600且其中羟基的含量各自独立地为2-6重量％。
4.根据权利要求3所述的聚氨酯组合物，其中，所述脂肪族二异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；所述扩链剂选自二羟甲基丙酸、乙二胺、丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、二亚乙基三胺和二羟基半酯中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的聚氨酯组合物，其中，所述酯化反应的条件包括温度为60-80℃，时间为1-5小时；所述扩链反应的条件包括温度为75-85℃，时间为0.5-5小时。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯组合物，其中，所述聚氨酯组合物中还含有成膜剂、流平剂、消泡剂、消光粉和紫外吸收剂中的至少一种；优选地，以所述聚氨酯组合物的总重量为基准，所述水性聚氨酯的含量为70-80重量％，所述水性环氧树脂的含量为2-8重量％，所述成膜剂的含量为1-5重量％，所述流平剂的含量为0.5-1.5重量％，所述消泡剂的含量为0.1-0.5重量％，所述消光粉的含量为0-8重量％，所述紫外吸收剂的含量为0-2.5重量％，所述溶剂的含量为0-10重量％。
7.根据权利要求1、2或6所述的聚氨酯组合物，其中，所述聚氨酯组合物中还含有弹性粉；优选地，所述弹性粉为硅树脂改性聚氨酯弹性微球；优选地，所述弹性粉的平均粒径为5-8μm；优选地，以所述聚氨酯组合物的总重量为基准，所述弹性粉的含量为3-10重量％。
8.一种聚氨酯涂层，其特征在于，所述聚氨酯涂层由权利要求1-7中任意一项所述的聚氨酯组合物经固化反应得到。
9.根据权利要求8所述的聚氨酯涂层，其中，所述固化反应的条件包括温度为90-110℃，时间为10-30min。
10.一种聚烯烃材料的表面处理方法，该方法包括往聚烯烃材料表面涂覆权利要求1-7中任意一项所述的聚氨酯组合物，之后使所述聚氨酯组合物进行固化反应以在所述聚烯烃材料的表面形成保护涂层。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述固化反应的条件包括温度为90-110℃，时间为10-30min。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述聚氨酯组合物的用量使得到的保护涂层的厚度为10-15μm。
13.由权利要求10-12中任意一项所述的方法处理得到的聚烯烃材料。
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