CN109880513B - 一种水性聚氨酯树脂底漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水性聚氨酯树脂底漆及其制备方法。本发明的水性聚氨酯树脂底漆，包括按重量份计的以下组分：高碘价油酸30‑35份、季戊四醇15‑25份、新戊二醇12‑15份、邻苯二甲酸酐39‑42份、偏苯三酸酐1‑5份、苯甲酸10‑20份、甲苯二异氰酸酯5‑8份、中和剂3‑8份、去离子水20‑30份、减色剂0.1‑0.2份、溶剂4‑5份。本发明的水性聚氨酯树脂在实现水性的同时，具有与油性树脂相当的性能，综合性能优异，同时能够减少固化剂的使用量，解决有机溶剂的排放问题，是一款理想的环保型产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种水性聚氨酯树脂底漆及其制备方法。
背景技术
底漆是一种用于底材上的一类树脂漆，主要的作用是填充底材的空隙，增加涂膜的厚度，对底材起一定的装饰效果，减少面漆的用量。因此，底漆具有一定的填充性、打磨性。目前市场上的底漆基本上都是以油性树脂为主，在醇酸树脂中添加大量的粉体材料作为主体组份。底漆中的醇酸树脂市场需求很大。制漆过程中，往醇酸树脂加入大量的粉体材料，一方面增加其填充性，以填充底材中的空隙；另一方面提供良好的打磨性，为面漆提供良好的层间附着力。在使用时，这些底漆需要添加固化剂和大量的有机溶剂，使醇酸树脂中预留的羟基与固化剂中的-NCO基团产生交联，从而形成完整漂亮的漆膜。
目前市场上的底漆存在以下问题：一、油漆在固化过程中，需要加入大量的固化剂，而固化剂价格波动非常大，不利于企业控制成本；二、在成膜过程中，由于加入了大量的有机溶剂，因此会有大量的有机化合物挥发，对环境造成一定的影响。随着人们的环保意识增强、全球范围内石油产品价格暴涨以及国内外环保法规的日渐严格，很有必要在保证性能的前提下，减少有机化合物的排放。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水性聚氨酯树脂底漆及其制备方法。本发明的水性聚氨酯树脂底漆，具有优异的综合性能，能减少固化剂的使用量，同时解决有机溶剂的排放问题。
本发明采用以下技术方案：
一种水性聚氨酯树脂底漆，包括按重量份计的以下组分：高碘价油酸30-35份、季戊四醇15-25份、新戊二醇12-15份、邻苯二甲酸酐39-42份、偏苯三酸酐1-5份、苯甲酸10-20份、甲苯二异氰酸酯5-8份、中和剂3-8份、去离子水20-30份、减色剂0.1-0.2份、溶剂4-5份。
一种水性聚氨酯树脂底漆，包括按重量份计的以下组分：高碘价油酸30份、季戊四醇18份、新戊二醇13份、邻苯二甲酸酐42份、偏苯三酸酐2份、苯甲酸11份、甲苯二异氰酸酯8份、中和剂6份、去离子水25份、减色剂0.1份、溶剂4份。
一种水性聚氨酯树脂底漆，包括按重量份计的以下组分：高碘价油酸35份、季戊四醇15份、新戊二醇12份、邻苯二甲酸酐41份、偏苯三酸酐4份、苯甲酸15份、甲苯二异氰酸酯8份、中和剂7份、去离子水25份、减色剂0.1份、溶剂5份。
一种水性聚氨酯树脂底漆，包括按重量份计的以下组分：高碘价油酸32份、季戊四醇20份、新戊二醇15份、邻苯二甲酸酐42份、偏苯三酸酐4份、苯甲酸15份、甲苯二异氰酸酯8份、中和剂7份、去离子水20份、减色剂0.2份、溶剂5份。
优选地，所述高碘价油酸为大豆油酸。
优选地，所述中和剂为氢氧化钾、氢氧化钠中的一种。
优选地，所述减色剂为次磷酸。
优选地，所述溶剂为二甲苯。
在制备水性聚氨酯树脂底漆过程中可以回收再利用二甲苯，有效地减少资源的浪费以及对环境的污染。
上述的水性聚氨酯树脂底漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将高碘价油酸、季戊四醇、新戊二醇、邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、苯甲酸、减色剂、溶剂混合均匀，形成混合料；
(2)混合料依次在温度l80℃、190℃、200℃下进行搅拌1h，最后保持温度在200℃下进行反应；当混合料的酸价为25mgOH/g时，将溶剂去除，然后降低温度至90-100℃，形成醇酸树脂；
(3)往醇酸树脂中滴加甲苯二异氰酸酯，滴加时间为1-2h；保持温度在90-100℃下进行反应5h；然后降低温度至50℃，加入中和剂、去离子水，混合均匀，即得到水性聚氨酯树脂底漆。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用带有四个伯羟基的季戊四醇，反应活性大，形成漆膜时，能够支化成网状结构，提高漆膜的交联密度，使漆膜具有较高的硬度；采用的新戊二醇具有两个对称的-CH3，能够增加漆膜柔韧性、耐候性；采用的高碘价油酸和苯甲酸可以封闭季戊四醇，有利于降低醇酸树脂的分子量，为下一步接枝甲苯二异氰酸酯做好准备；形成的醇酸树脂分子量工整，满足每一个树脂分子预留一个羧基，能与本发明的中和剂反应生成可溶性盐，满足形成水溶性树脂的需要；在本发明中，直接在醇酸树脂中枝接甲苯二异氰酸酯，进一步提高树脂的分子量，往醇酸树脂中滴加甲苯二异氰酸酯，避免了反应过快对漆膜性能造成影响；整个操作过程简单，最终形成的漆膜光亮、坚韧；采用去离子水作为溶剂，能够降低有机溶剂的使用量，进一步降低有机溶剂的排放量；
(2)本发明通过不同组分以及各组分的科学配比，控制醇酸树脂在较低的分子量，再通过接枝甲苯二异氰酸酯，使得到的水性聚氨酯树脂底漆在实现水性的同时，具有与油性树脂底漆相当的性能，满足客户的需要；
(3)本发明的水性聚氨酯树脂底漆的成本低廉、制备工艺简单、使用简便，能减少固化剂的使用量，所需溶剂少、对环境污染小，是一款理想的环保型产品。
具体实施方式
下面通过实施例详细说明本发明。
实施例1
一种水性聚氨酯树脂底漆，包括按重量份计的以下组分：大豆油酸30份、季戊四醇18份、新戊二醇13份、邻苯二甲酸酐42份、偏苯三酸酐2份、苯甲酸11份、甲苯二异氰酸酯8份、氢氧化钾6份、去离子水25份、次磷酸0.1份、二甲苯4份。
以上水性聚氨酯树脂底漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将大豆油酸、季戊四醇、新戊二醇、邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、苯甲酸、次磷酸、二甲苯混合均匀，形成混合料；
(2)混合料依次在温度l80℃、190℃、200℃下进行搅拌1h，最后保持温度在200℃下进行反应；当混合料的酸价为25mgOH/g时，将二甲苯去除，然后降低温度至100℃，形成醇酸树脂；
(3)往醇酸树脂中滴加甲苯二异氰酸酯，滴加时间为1h；保持温度在100℃下进行反应5h；然后降低温度至50℃，加入氢氧化钾、去离子水，混合均匀，即得到水性聚氨酯树脂底漆。
实施例2
一种水性聚氨酯树脂底漆，包括按重量份计的以下组分：大豆油酸35份、季戊四醇15份、新戊二醇12份、邻苯二甲酸酐41份、偏苯三酸酐4份、苯甲酸15份、甲苯二异氰酸酯8份、氢氧化钾7份、去离子水25份、次磷酸0.1份、二甲苯5份。
以上水性聚氨酯树脂底漆的制备方法同实施例1。
实施例3
一种水性聚氨酯树脂底漆，包括按重量份计的以下组分：大豆油酸32份、季戊四醇20份、新戊二醇15份、邻苯二甲酸酐42份、偏苯三酸酐4份、苯甲酸15份、甲苯二异氰酸酯8份、氢氧化钾7份、去离子水20份、次磷酸0.2份、二甲苯5份。
以上水性聚氨酯树脂底漆的制备方法同实施例1。
对比例1
一种水性聚氨酯树脂底漆，包括按重量份计的以下组分：大豆油酸32份、季戊四醇10份、新戊二醇10份、邻苯二甲酸酐45份、偏苯三酸酐4份、苯甲酸30份、甲苯二异氰酸酯8份、氢氧化钾7份、去离子水20份、次磷酸0.2份、二甲苯5份。
以上水性聚氨酯树脂底漆的制备方法同实施例1。
对比例2
一种油性树脂底漆，包括按重量份计的以下组分：单酸18份、大豆油酸20份、季戊四醇15份、邻苯二甲酸酐32份、甘油5份、乙二醇8份、次磷酸0.2份、二甲苯6份、甲苯35份。
以上油性树脂底漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将单酸、大豆油酸、季戊四醇、邻苯二甲酸酐、甘油、乙二醇、次磷酸、二甲苯混合均匀，形成混合料；
(2)往反应体系中通入氮气，除去反应体系中的氧气，混合料在温度180℃下进行反应4h，然后升高温度至210℃下继续进行反应；当混合料的酸价为15mgOH/g时，降低温度至170℃，加入甲苯，然后降低温度至90℃，得到油性树脂底漆。
实验例1
将实施例1-3的水性聚氨酯树脂底漆、对比例1的水性聚氨酯树脂底漆以及对比例2的油性树脂底漆进行性能检测，实验结果如表1所示：
表1
由表1可知，实施例1-3的水性聚氨酯树脂底漆的大部分性能优于对比例1的水性聚氨酯树脂底漆，表明了水性聚氨酯树脂底漆的不同组分配比对其性能具有重要影响。在对比例1中，季戊四醇、新戊二醇、邻苯二甲酸酐、苯甲酸的重量份不在本发明的范围内，与实施例1-3相比，对比例1所形成的醇酸树脂的分子量具有较大差异，导致最终形成的产物性能不佳。
实施例1-3的水性聚氨酯树脂底漆的性能与对比例2的油性树脂底漆相当，其中部分性能，如丰满度、透明度、耐冲击性优于油性树脂底漆；同时，实施例1-3的水性聚氨酯树脂底漆能够有效降低有机溶剂的排放量，减少有机溶剂挥发而产生的气味。以上结果表明了本发明的水性聚氨酯树脂综合性能优异，是一款理想的环保型产品。
Claims (8)
1.一种水性聚氨酯树脂底漆，其特征在于，包括按重量份计的以下组分：高碘价油酸30-35份、季戊四醇15-25份、新戊二醇12-15份、邻苯二甲酸酐39-42份、偏苯三酸酐1-5份、苯甲酸10-20份、甲苯二异氰酸酯5-8份、中和剂3-8份、去离子水20-30份、减色剂0.1-0.2份、溶剂4-5份；
所述的水性聚氨酯树脂底漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将高碘价油酸、季戊四醇、新戊二醇、邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、苯甲酸、减色剂、溶剂混合均匀，形成混合料；
(2)混合料依次在温度l80℃、190℃、200℃下进行搅拌1h，最后保持温度在200℃下进行反应；当混合料的酸价为25(KOH)/(mg/g)时，将溶剂去除，然后降低温度至90-100℃，形成醇酸树脂；
(3)往醇酸树脂中滴加甲苯二异氰酸酯，滴加时间为1-2h；保持温度在90-100℃下进行反应5h；然后降低温度至50℃，加入中和剂、去离子水，混合均匀，即得到水性聚氨酯树脂底漆。
2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯树脂底漆，其特征在于，包括按重量份计的以下组分：高碘价油酸30份、季戊四醇18份、新戊二醇13份、邻苯二甲酸酐42份、偏苯三酸酐2份、苯甲酸11份、甲苯二异氰酸酯8份、中和剂6份、去离子水25份、减色剂0.1份、溶剂4份。
3.根据权利要求1所述的水性聚氨酯树脂底漆，其特征在于，包括按重量份计的以下组分：高碘价油酸35份、季戊四醇15份、新戊二醇12份、邻苯二甲酸酐41份、偏苯三酸酐4份、苯甲酸15份、甲苯二异氰酸酯8份、中和剂7份、去离子水25份、减色剂0.1份、溶剂5份。
4.根据权利要求1所述的水性聚氨酯树脂底漆，其特征在于，包括按重量份计的以下组分：高碘价油酸32份、季戊四醇20份、新戊二醇15份、邻苯二甲酸酐42份、偏苯三酸酐4份、苯甲酸15份、甲苯二异氰酸酯8份、中和剂7份、去离子水20份、减色剂0.2份、溶剂5份。
5.根据权利要求1所述的水性聚氨酯树脂底漆，其特征在于，所述高碘价油酸为大豆油酸。
6.根据权利要求1所述的水性聚氨酯树脂底漆，其特征在于，所述中和剂为氢氧化钾、氢氧化钠中的一种。
7.根据权利要求1所述的水性聚氨酯树脂底漆，其特征在于，所述减色剂为次磷酸。
8.根据权利要求1所述的水性聚氨酯树脂底漆，其特征在于，所述溶剂为二甲苯。
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