CN108977035A - 低voc水性聚氨酯地坪涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的低VOC水性聚氨酯地坪涂料及其制备方法，包括纯水、自交联水性聚氨酯乳液、聚硅氧烷消泡剂、润湿分散剂、多功能助剂、颜料、增稠剂、防腐剂以及防霉剂，以自交联方法合成的水性聚氨酯乳液为成膜物质，常温下即可成膜，不需添加十二碳醇酯、丙二醇和乙二醇等有机溶剂，同时添加氟碳表面活性剂，最终制得一种高附着力、高耐冲击和长效耐人工老化性的水性低VOC聚氨酯地坪涂料，具有优质环保性能，且对基材的干燥程度要求低，使得施工工具可用水直接清洗，装饰材料配制和施工操作安全方便。另外，该涂料具有不燃、不爆、安全，贮存和运输方便等优点。该产品能够解决溶剂型聚氨酯地坪装饰材料VOC含量高、不环保、不安全等问题。

Description

低VOC水性聚氨酯地坪涂料及其制备方法

技术领域：

本发明涉及涂料制备领域，尤其涉及一种低VOC水性聚氨酯地坪涂料及其制备方法。

背景技术：

国内外传统的装饰性材料主要以溶剂型装饰材料为主，尤其是在中国地坪市场，溶剂型装饰材料占据80％的比例，并且主要以聚氨酯涂料为主要装饰材料。地坪涂料是应用于水泥基层等非木质地面用的涂料，属于地面涂料的一类。地坪涂料按成膜物质分类可分为：环氧地坪涂料、聚氨酯地坪涂料、喷涂聚脲弹性体地坪涂料以及其他地坪涂料等。传统的环氧地坪装饰材料的应用范围具有很大的限制性，因此越来越多的人开始使用聚氨酯地坪装饰材料。聚氨酯地坪装饰材料尽管在硬度和强度方面稍逊于环氧地坪装饰材料，但其各项性能具有广泛的可调节性，具有更好的柔韧性、耐冲击性、耐磨性、耐有机酸性、良好的抗紫外线性及耐化学腐蚀性等优点，因此具有比环氧树脂地坪装饰材料更广泛的应用前景。

然而，作为市场主流的性能优秀的溶剂型产品——聚氨酯地坪装饰材料，仍旧存在很多不足。一方面，该材料制作成本较高，并且在实际使用中其用量约占整个地坪装饰材料市场的25％，使得进一步提高了用户使用成本。另一方面，随着国家法律法规对环保的要求越来越严格，以及消费者对产品气味、安全和环保的要求越来越高，传统的溶剂型地坪装饰材料中由于含有较多的有机溶剂，这些有机溶剂在装饰材料的生产和施工期间排入大气，在污染环境、危害人类健康的同时给运输和储存过程也带来极大风险。

目前，随着水性聚氨酯高分子材料技术不断发展，溶剂型聚氨酯地坪装饰材料的市场占有率必将日益降低，被水性聚氨酯地坪装饰材料所替代。因此，为改善上述情况，需要研制一款新型的低VOC水性聚氨酯地坪涂料以符合国家环保法规。

发明内容：

本发明的目的在于克服市面产品中的上述缺点，提供一种低VOC水性聚氨酯地坪涂料及其制备方法，本产品以自交联方法合成的水性聚氨酯乳液为成膜物质，常温下即可成膜，不需添加十二碳醇酯、丙二醇和乙二醇等有机溶剂，同时添加氟碳表面活性剂，最终制得一种高附着力、高耐冲击和长效耐人工老化性的水性低VOC聚氨酯地坪涂料。该产品具有优质的环保性能，并且对基材的干燥程度要求低，使得施工工具可用水直接清洗，装饰材料的配制和施工操作安全方便。另外，该涂料具有不燃、不爆、安全，贮存和运输方便等优点。该产品的成功研制能够解决溶剂型聚氨酯地坪装饰材料VOC含量高、不环保、不安全等问题。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

本发明的低VOC水性聚氨酯地坪涂料，其按以下重量份组分配制：

按以下重量份组分配制：

纯水7-15份；自交联水性聚氨酯乳液60-70份，最低成膜温度范围-5℃-5℃；聚硅氧烷消泡剂0.5-1.0份；润湿分散剂：包括疏水改性聚丙烯酸铵盐0.1-0.5份、聚羧酸钠盐0.1-0.5份和聚醚硅氧烷共聚物0.1-0.5份；pH调节剂：2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.1-0.5份(起到润湿、流平和pH调节作用)和氟碳表面活性剂0.2-0.8份(起到润湿、流平，增加漆膜附着力和耐人工老化性)；颜料：金红石型钛白粉16-24份，粒径0.3-0.6um；增稠剂：亚什兰非离子合成缔合型增稠剂0.1-0.5份(如AQUAFLOW NHS 300)和丙烯酸增稠剂0.1-0.5份；防腐剂：1,2-苯并异噻唑-3-酮0.1-0.2份和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮0.1-0.2份；防霉剂：2-苯并咪唑氨基甲酸酯0.1-0.5份。

所述的自交联水性聚氨酯乳液的合成方法可使用常规方法(如：王海侨，北京化工大学，室温自交联水性聚氨酯乳液的制备及性能研究)。

本发明的低VOC水性聚氨酯地坪涂料的进一步优化为：

所述的颜料为进口金红石型钛白粉R706。

本发明的低VOC水性聚氨酯地坪涂料的进一步优化为：

多功能助剂：氟碳表面活性剂采用杜邦Capstone FS-61氟表面活性剂。

本发明还涉及一种低VOC水性聚氨酯地坪涂料的制备方法，其包括以下步骤：

A预混阶段：加入纯水，启动分散机，将转速调至500r/min，分别加入润湿分散剂、和pH调节剂，搅拌3min，再加入增稠剂，搅拌3min，确认溶液成浆状后，将转速调至1200r/min，然后依次加入颜料金红石型钛白粉，在确保粉料不堆积的条件下，将转速调至1500r/min，高速分散15min，取样加入乳液检测细度，当粒度在50μm以下时，即可进行调稀；

B调稀阶段：将转速调至1200r/min，依次加入防腐剂、防霉剂、自交联水性聚氨酯乳液、氟碳表面活性剂和聚硅氧烷消泡剂，搅拌2min后，即可进行成品基本性能检测。

本发明的低VOC水性聚氨酯地坪涂料的制备方法的进一步优化为：

所述的颜料为进口金红石型钛白粉R706。

本发明的低VOC水性聚氨酯地坪涂料的制备方法的进一步优化为：

多功能助剂：氟碳表面活性剂采用杜邦Capstone FS-61氟表面活性剂。

其中低VOC水性聚氨酯地坪涂料，按以下重量份组分配制：

纯水7-15份；自交联水性聚氨酯乳液60-70份，最低成膜温度范围-5℃-5℃；聚硅氧烷消泡剂0.5-1.0份；润湿分散剂：包括疏水改性聚丙烯酸铵盐0.1-0.5份、聚羧酸钠盐0.1-0.5份和聚醚硅氧烷共聚物0.1-0.5份；pH调节剂：2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.1-0.5份；多功能助剂：氟碳表面活性剂0.2-0.8份；颜料：金红石型钛白粉16-24份，粒径0.3-0.6um；增稠剂：亚什兰非离子合成缔合型增稠剂0.1-0.5份和丙烯酸增稠剂0.1-0.5份；防腐剂：1,2-苯并异噻唑-3-酮0.1-0.2份和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮0.1-0.2份；防霉剂：2-苯并咪唑氨基甲酸酯0.1-0.5份。

本发明的低VOC水性聚氨酯地坪涂料及其制备方法包括以下关键技术：

(1)自交联合成技术：在本产品地坪涂料的配方中，关键组分是我司自主研发的一种独特聚合法采用自交联方法合成的水性聚氨酯高分子材料，利用这种自主研发的水性乳胶漆替代常规的溶剂型乳胶漆，从而大幅降低VOC含量，实现环保目的。

(2)引入交联结构：相较于传统物理共混、原位聚合技术，该交联结构的引入使得合成的水性聚氨酯树酯能够达到分子水平相容，具有优越的力学和综合性能，以及低VOC、高附着力、耐冲击、耐磨性、耐酸碱性和耐化学腐蚀性等优点。

(3)以相溶性为主导的配方优化：围绕自主研发的水性聚氨酯高分子材料，本产品通过优化助剂、水性色浆、填料等组分，提高水性聚氨酯与色浆的相溶性，一方面得到环保、性能俱佳的地坪涂料，另一方面保证涂料色彩的多样性，以在实际应用中满足各种场合需求。

本发明的低VOC水性聚氨酯地坪涂料及其制备方法具有如下的创新性技术特点：

(1)在研发本产品过程中采用新型水性聚氨酯高分子材料技术，同时添加氟碳表面活性剂(特别是采用杜邦Capstone FS-61氟表面活性剂)，并结合本发明特有的配方优化技术，优化了增稠剂、流平体系，最终制得一种高附着力、高耐冲击和长效耐人工老化性的水性低VOC聚氨酯地坪涂料。

(2)在优化配方的过程中选择相应的助剂，使产品具有与水性色浆相融的优异性能，能够按照需求配制出各种颜色。

(3)本产品以水性聚氨酯为主原料，具有不燃、不爆、安全的特点，并且给贮存和运输过程带来了极大的便利性，从而避免溶剂型地坪涂料因储存运输和使用不当而引起的爆炸和火灾事故，提高安全性。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本发明的低VOC水性聚氨酯地坪涂料的制备方法，其包括以下步骤：

A预混阶段：加入纯水，启动分散机，将转速调至500r/min，分别加入润湿分散剂、和pH调节剂，搅拌3min，再加入增稠剂，搅拌3min，确认溶液成浆状后，将转速调至1200r/min，然后依次加入颜料金红石型钛白粉(优选进口金红石型钛白粉R706，表1以进口金红石型钛白粉R706为例)，在确保粉料不堆积的条件下，将转速调至1500r/min，高速分散15min，取样加入乳液检测细度，当粒度在50μm以下时，即可进行调稀；

B调稀阶段：将转速调至1200r/min，依次加入防腐剂、防霉剂、自交联水性聚氨酯乳液和聚硅氧烷消泡剂，搅拌2min后，即可进行成品基本性能检测。

本发明的低VOC水性聚氨酯地坪涂料的原料组成表如下表1：

表1、低VOC水性聚氨酯地坪涂料的原料组成表(重量份)

本发明的进一步优化为：

所述的颜料为进口金红石型钛白粉R706。

通过使用优化的步骤，可以是制备得到的产品品质更高。

经检测产品各项主要指标如下表2。

表2：产品各项主要指标：

综上所述，上述实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按以上所述顺畅地实施本发明；但是凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许变更、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的变更、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种低VOC水性聚氨酯地坪涂料，其特征在于：

按以下重量份组分配制：

纯水7-15份；自交联水性聚氨酯乳液60-70份，最低成膜温度范围-5℃-5℃；聚硅氧烷消泡剂0.5-1.0份；润湿分散剂：包括疏水改性聚丙烯酸铵盐0.1-0.5份、聚羧酸钠盐0.1-0.5份和聚醚硅氧烷共聚物0.1-0.5份；pH调节剂：2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.1-0.5份；多功能助剂：氟碳表面活性剂0.2-0.8份；颜料：金红石型钛白粉16-24份，粒径0.3-0.6um；增稠剂：亚什兰非离子合成缔合型增稠剂0.1-0.5份和丙烯酸增稠剂0.1-0.5份；防腐剂：1,2-苯并异噻唑-3-酮0.1-0.2份和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮0.1-0.2份；防霉剂：2-苯并咪唑氨基甲酸酯0.1-0.5份。

2.根据权利要求1所述的低VOC水性聚氨酯地坪涂料，其特征在于：

所述的颜料为进口金红石型钛白粉R706。

3.根据权利要求1所述的低VOC水性聚氨酯地坪涂料，其特征在于：

多功能助剂：氟碳表面活性剂采用杜邦Capstone FS-61氟表面活性剂。

4.权利要求1-3任一项所述的低VOC水性聚氨酯地坪涂料的制备方法，其特征在于：

其包括以下步骤：

A预混阶段：加入纯水，启动分散机，将转速调至500r/min，分别加入润湿分散剂、和pH调节剂，搅拌3min，再加入增稠剂，搅拌3min，确认溶液成浆状后，将转速调至1200r/min，然后依次加入颜料金红石型钛白粉，在确保粉料不堆积的条件下，将转速调至1500r/min，高速分散15min，取样加入乳液检测细度，当粒度在50μm以下时，即可进行调稀；

B调稀阶段：将转速调至1200r/min，依次加入防腐剂、防霉剂、自交联水性聚氨酯乳液、氟碳表面活性剂和聚硅氧烷消泡剂，搅拌2min后，即可进行成品基本性能检测。