CN110607121A - 一种双组份聚氨酯面漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双组份聚氨酯面漆及其制备方法，所述双组份聚氨酯面漆包括A组分和B组分，A组分包括：水性羟基丙烯酸分散体35‑50％，水性自交联聚氨酯分散体5‑20％，酪素乳液5‑15％，润湿分散剂0.5‑1.5％，消泡剂0.1‑0.5％，颜料5‑23％，流平剂0.5‑1％，基材润湿剂0.1‑0.3％，增稠剂0.1‑0.5％和去离子水10‑15％；B组分包括：水性聚碳化二亚胺固化剂，A组分和B组分的质量比为10‑20:1。本发明提供的双组份聚氨酯面漆，有干燥速度快，漆膜硬度高、耐水性和耐磨性能好的优点，且VOC含量极低，涂料的施工有效期长，储存方便，具有广阔的市场前景。

Description

一种双组份聚氨酯面漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种双组份聚氨酯面漆及其制备方法。

背景技术

水性涂料是一种环境友好型涂料，代表涂料工业发展的趋势之一，应用范围越来越广，但是水性涂料跟溶剂型涂料相比，其在耐水性、耐溶剂性、耐候性、耐溶剂擦拭等方面都有不足之处。而交联技术在水性涂料中的运用，则可以大大提高涂膜的综合性能，使水性涂料跟溶剂型涂料的差距逐步减小。

水性双组分聚氨酯面漆是近几年来应用比较多的一款产品，一般采用异氰酸酯作为固化剂，其可与羟基丙烯酸分散体搭配制成双组分的聚氨酯涂料，以其优异的光泽、丰满度广泛应用于工业表面装饰及木器表面。但是，由于异氰酸根与羟基的反应特性，产品的副反应多，异氰酸根易与水反应生成二氧化碳气体，若漆膜表干过快，会导致气泡挥发不出去，产生痱子，影响漆膜的表面效果。并且以异氰酸酯作为固化剂的涂料的活化期较短，一般两组分混合后超过三小时后，产品的施工粘度增大或漆膜出现光泽降低的现象，并且随着环境温度的升高，施工有效期还会进一步缩短，导致聚异氰酸酯固化剂在使用时受到制约。因此，研究人员采用聚碳化二亚胺代替异氰酸酯作为固化剂，但是聚碳化二亚胺反应较慢，无法实现在成膜过程中快速交联，且交联反应程度较低，漆膜性能不够理想。因此，如何开发出综合性能优异的双组份聚氨酯面漆一直是水性涂料领域难以解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中水性双组份聚氨酯面漆采用聚碳化二亚胺作为固化剂存在交联速度慢，漆膜性能不够理想的问题，本发明提供一种双组份聚氨酯面漆及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种双组份聚氨酯面漆，包括A组分和B组分，所述A组分包括如下质量百分比的原料组分：水性羟基丙烯酸分散体35-50％，水性自交联聚氨酯分散体5-20％，酪素乳液5-15％，润湿分散剂0.5-1.5％，消泡剂0.1-0.5％，颜料5-23％，流平剂0.5-1％，基材润湿剂0.1-0.3％，增稠剂0.1-0.5％和去离子水10-15％；

所述B组分包括如下质量百分比的原料组分：水性聚碳化二亚胺固化剂；

所述A组分和B组分的质量比为10-20:1；

其中，所述水性羟基丙烯酸分散体的羟基含量为1.8-2.5％。

选择低羟基含量的丙烯酸分散体，可以提高漆膜的干燥速度，还能降低固化剂的用量，减少成本，但是，同时也会降低漆膜的交联度，导致干燥后漆膜硬度以及耐水性、耐化学品性等性能下降。

相对于现有技术，本发明提供的双组份聚氨酯面漆，本发明选择加入自交联聚氨酯分散体和酪素乳液与羟基丙烯酸分散体进行复配，三者协同很好解决了上述问题。其中，自交联聚氨酯内部之间，以及聚氨酯和羟基丙烯酸之间发生交联反应，羟基丙烯酸树脂、聚碳化二亚胺与酪素乳液中的氨基、羧基和羟基等活性基团发生交联发生，显著提高了体系的交联密度。本发明由于采用多重交联模式，不但显著提高了漆膜的干燥速度，还显著提高了漆膜的交联密度，进而显著地提高了漆膜的耐水性、耐化学品、耐磨性等性能，弥补了由于丙烯酸分散体中羟基含量低以及固化剂用量少所导致的漆膜交联密度降低，以及干燥后漆膜硬度低、耐化学品等性能低的缺陷。

同时，本发明将聚碳化二亚胺作为B组分单独保存，保存过程中不需要充入氮气进行保护，且施工时将聚碳化二亚胺与A组分进行混合，施工有效期可达到24h，较水性异氰酸酯固化剂具有更好的施工性能。

优选的，所述水性羟基丙烯酸分散体为质量比为0.8-1.2:1的Setaqua 6522和Bayhydrol 2469的混合物。

优选的两种水性羟基丙烯酸分散体混拼，不但可以提高漆膜的干燥速度和光泽度，而且还可以降低固化剂的使用量。

优选的，所述自交联聚氨酯分散体为质量比为1-3:1的Bayhydrol XP 2593和2558。

将Bayhydrol XP 2593和2558以特定比例进行复配，不但可提高涂料的交联密度，还能明显提高涂料的硬度和耐水性。选择上述聚氨酯分散体与上述羟基丙烯酸分散体配合，不但可以提升漆膜的干燥性能，还能保证漆膜的高光泽和高丰满度。

优选的，所述酪素乳液为HY&HM的PB-403。

优选的酪素乳液可以提高漆膜的光泽度和耐磨性。

优选的，所述润湿分散剂为Tego-755W。

优选的润湿分散剂，具有优异的分散效果，可有效增强涂料中各组分之间的分散性，阻止颜填料絮凝，使涂料中各组分均匀地分散于体系中，保证聚氨酯面漆的光泽度和丰满度。

优选的，所述消泡剂为Tego-830。

优选的消泡剂，具有持久的消泡抑泡效果，可保证A组分的储存稳定性和施工性，且对漆膜外观和均匀性没有副作用，不会引起鱼眼、火山口等对漆膜外观有影响的现象的出现。

优选的，所述流平剂为MODAREZ PW 336。

优选的流平剂，具有独特的流变状态，可以明显减轻施工时的飞溅，配合本发明优选的增稠剂和基材润湿剂，可有效改善拖刷感以及成膜性，最终确保漆膜具有完美的流平效果，而且其具有疏水作用，可以在漆膜干燥之后保持甚至提升漆膜的耐水性。

优选的，所述基材润湿剂为BYK-346。

优选的基材润湿剂，具有优异的底材润湿性，优良的流动促进性，高相容性，可显著改善本发明中羟基丙烯酸树脂、聚氨酯分散体和酪素乳液之间的相容性，同时，还具有提高抗划伤能力，配合本发明中优选的消泡剂，可有效防止缩孔和颜料浮色问题的出现。

优选的，所述增稠剂为BYK-425。

优选的增稠剂为脲改性的聚氨酯溶液，可通过氢键与三种成膜物质之间相互作用，增强涂料的流变性和抗流挂性，改善涂料的可施工性。且优选的增稠剂还可以交联残余少量的羟基或羧基，使成膜树脂中的羟基和羧基充分交联，降低未交联羧基和羟基对涂料性能的影响。

本发明优选的分散剂、润湿剂和增稠剂协同，可有效提高涂料体系的稳定性，改善贮存稳定性并减少颜填料沉降。

优选的，所述水性聚碳化二亚胺固化剂为Desmodur XP 2802。

水性异氰酸酯固化剂一般需要部分有机溶剂稀释后才能加入到A组分中，并且需要充入氮气隔绝空气以保存B组分，将异氰酸酯固化剂(B组分)与A组分混合后，施工有效期超过3小时后漆膜的光泽及性能会明显下降。本发明优选的聚碳化二亚胺固化剂不需要有机溶剂稀释，可直接加入A组分中，且不需要冲入氮气保护，

本发明还提供了双组份聚氨酯面漆的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：

步骤a，按照上述双组份聚氨酯面漆的设计配比称取各组分，将称取的润湿分散剂、消泡剂、颜料和去离子水，搅拌均匀，研磨至细度≤15μm，得水性色浆；

步骤b，将称取的水性羟基丙烯酸分散体、水性自交联聚氨酯分散体和酪素乳液加入所述水性色浆中，搅拌均匀，加入流平剂、基材润湿剂和增稠剂，调节粘度至25℃的斯托默粘度计为70-80KU，得A组分；

步骤c，按照设计配比将A、B组分混合，得双组份聚氨酯面漆。

上述制备方法操作简单，无复杂工序，也无需特殊的设备，成本低，适合工业化大规模生产，制备的双组份聚氨酯面漆具有干燥速度快，漆膜硬度高、耐水性和耐磨性能好的优点，且VOC含量极低，涂料的施工有效期长，储存方便，具有广阔的市场前景。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明实施例提供一种双组份聚氨酯面漆，包括A组分和B组分，所述A组分包括如下质量百分比的原料组分：水性羟基丙烯酸分散体35％，水性自交联聚氨酯分散体20％，酪素乳液5％，润湿分散剂0.5％，消泡剂0.1％，颜料23％，流平剂0.7％，基材润湿剂0.2％，增稠剂0.5％和去离子水15％；

所述B组分包括如下质量百分比的原料组分：水性聚碳化二亚胺固化剂；

所述A组分和B组分的质量比为10:1。

其中，所述水性羟基丙烯酸分散体为质量比为0.8:1的Setaqua 6522和Bayhydrol2469的混合物；所述自交联聚氨酯分散体为质量比为1:1的Bayhydrol XP 2593和2558；所述酪素乳液为HY&HM的PB-403；所述润湿分散剂为Tego-755W；所述消泡剂为Tego-830；所述流平剂为MODAREZ PW 336；所述基材润湿剂为BYK-346；所述增稠剂为BYK-425；所述水性聚碳化二亚胺固化剂为Desmodur XP 2802。

上述双组份聚氨酯面漆的制备步骤如下：

步骤a，按照上述双组份聚氨酯面漆的设计配比称取各组分，将称取的润湿分散剂、消泡剂、颜料和去离子水，搅拌均匀，研磨至细度≤15μm，得水性色浆；

步骤b，将称取的水性羟基丙烯酸分散体、水性自交联聚氨酯分散体和酪素乳液加入所述水性色浆中，搅拌均匀，加入流平剂、基材润湿剂和增稠剂，调节粘度至25℃的斯托默粘度计为70-80KU，得A组分；

步骤c，按照设计配比将A、B组分混合，得双组份聚氨酯面漆。

实施例2

本发明实施例提供一种双组份聚氨酯面漆，包括A组分和B组分，所述A组分包括如下质量百分比的原料组分：低水性羟基丙烯酸分散体45％，水性自交联聚氨酯分散体15％，酪素乳液9.1％，润湿分散剂1.5％，消泡剂0.1％，颜料15％，流平剂1％，基材润湿剂0.1％，增稠剂0.2％和去离子水13％；

所述B组分包括如下质量百分比的原料组分：水性聚碳化二亚胺固化剂；

所述A组分和B组分的质量比为15:1。

上述各组分的牌号与实施例1相同，不同的是：所述水性羟基丙烯酸分散体为质量比为1.2:1的Setaqua 6522和Bayhydrol 2469的混合物；所述自交联聚氨酯分散体为质量比为2:1的Bayhydrol XP 2593和2558。

上述双组份聚氨酯面漆的制备步骤与实施例1相同，此处不再赘述。

实施例3

本发明实施例提供一种双组份聚氨酯面漆，包括A组分和B组分，所述A组分包括如下质量百分比的原料组分：水性羟基丙烯酸分散体50％，水性自交联聚氨酯分散体5％，酪素乳液15％，润湿分散剂1％，消泡剂0.5％，颜料17.6％，流平剂0.5％，基材润湿剂0.3％，增稠剂0.1％和去离子水10％；

所述B组分包括如下质量百分比的原料组分：水性聚碳化二亚胺固化剂；

所述A组分和B组分的质量比为20:1。

上述各组分的牌号与实施例1相同，不同的是：所述水性羟基丙烯酸分散体为质量比为1:1的Setaqua 6522和Bayhydrol 2469的混合物；所述自交联聚氨酯分散体为质量比为3:1的Bayhydrol XP 2593和 2558。

上述双组份聚氨酯面漆的制备步骤与实施例1相同，此处不再赘述。

实施例4

本发明实施例提供一种双组份聚氨酯面漆，包括A组分和B组分，所述A组分包括如下质量百分比的原料组分：水性羟基丙烯酸分散体48％，水性自交联聚氨酯分散体18％，酪素乳液14％，润湿分散剂1.5％，消泡剂0.3％，颜料5％，流平剂0.9％，基材润湿剂0.1％，增稠剂0.2％和去离子水12％；

所述B组分包括如下质量百分比的原料组分：水性聚碳化二亚胺固化剂；

所述A组分和B组分的质量比为18:1。

上述各组分的牌号与实施例1相同，不同的是：将增稠剂BYK-425替换为BorchiGel 0620，将基材润湿剂BYK-346替换为TEGO 270。

上述聚氨酯面漆的制备方法与实施例1相同，此处不再赘述。

对比例1

本发明实施例提供一种双组份聚氨酯面漆，包括A组分和B组分，所述A组分包括如下质量百分比的原料组分：水性羟基丙烯酸分散体48％，水性自交联聚氨酯分散体18％，酪素乳液14％，润湿分散剂1.5％，消泡剂0.3％，颜料5％，流平剂0.9％，基材润湿剂0.1％，增稠剂0.2％和去离子水12％；

所述B组分包括如下质量百分比的原料组分：水性异氰酸酯固化剂60％，二丙二醇甲醚醋酸酯40％；

所述A组分和B组分的质量比为18:1。

对以上实施例1-4以及对比例1中的双组份聚氨酯面漆进行性能测试，结果见表1。

表1

综上所述，本发明提供的双组份聚氨酯面漆，通过选择低羟基含量的丙烯酸分散体、自交联聚氨酯分散体和酪素乳液混拼作为成膜树脂，不但可以有效提高漆膜的干燥速度，改善聚碳化二亚胺交联速度慢的缺陷，而且还实现了漆膜的互补性的多重交联，具有更高的三维交联密度，显著提高了漆膜的耐水性、耐化学品性和耐磨性等性能；配合其他助剂和填料，使得制备的漆膜具有干燥速度快、耐水性好、硬度高和施工有效期长度的优点。同时，还减少了聚碳化二亚胺固化剂的使用量，干燥速度和漆膜性能提升速度进一步加快，大大缩短了施工周期，提高了涂装效率，具有较高的应用价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双组份聚氨酯面漆，包括A组分和B组分，其特征在于，所述A组分包括如下质量百分比的原料组分：水性羟基丙烯酸分散体35-50％，水性自交联聚氨酯分散体5-20％，酪素乳液5-15％，润湿分散剂0.5-1.5％，消泡剂0.1-0.5％，颜料5-23％，流平剂0.5-1％，基材润湿剂0.1-0.3％，增稠剂0.1-0.5％和去离子水10-15％；

所述B组分包括如下质量百分比的原料组分：水性聚碳化二亚胺固化剂；

所述A组分和B组分的质量比为10-20:1；

其中，所述水性羟基丙烯酸分散体的羟基含量为1.8-2.5％。

2.如权利要求1所述的双组份聚氨酯面漆，其特征在于，所述水性羟基丙烯酸分散体为质量比为0.8-1.2:1的Setaqua 6522和Bayhydrol 2469的混合物。

3.如权利要求1所述的双组份聚氨酯面漆，其特征在于，所述自交联聚氨酯分散体为质量比为1-3:1的Bayhydrol XP 2593和 UH 2558。

4.如权利要求1所述的双组份聚氨酯面漆，其特征在于，所述酪素乳液为HY&HM的PB-403。

5.如权利要求1所述的双组份聚氨酯面漆，其特征在于，所述润湿分散剂为Tego-755W。

6.如权利要求1所述的双组份聚氨酯面漆，其特征在于，所述消泡剂为Tego-830。

7.如权利要求1所述的双组份聚氨酯面漆，其特征在于，所述流平剂为MODAREZ PW336；和/或

所述基材润湿剂为BYK-346。

8.如权利要求1所述的双组份聚氨酯面漆，其特征在于，所述增稠剂为BYK-425。

9.如权利要求1所述的双组份聚氨酯面漆，其特征在于，所述水性聚碳化二亚胺固化剂为Desmodur XP 2802。

10.一种双组份聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

步骤a，按照权利要求1-9任一项所述双组份聚氨酯面漆的设计配比称取各组分，将称取的润湿分散剂、消泡剂、颜料和去离子水，搅拌均匀，研磨至细度≤15μm，得水性色浆；

步骤b，将称取的水性羟基丙烯酸分散体、水性自交联聚氨酯分散体和酪素乳液加入所述水性色浆中，搅拌均匀，加入流平剂、基材润湿剂和增稠剂，调节粘度至25℃的斯托默粘度计为70-80KU，得A组分；

步骤c，按照设计配比将A、B组分混合，得双组份聚氨酯面漆。