CN110746875A - 一种水性聚氨酯面漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性聚氨酯面漆及其制备方法，所述聚氨酯面漆包括如下质量百分比的原料组分：阴离子水性乳液50‑60％，分散剂1.5‑2.5％，消泡剂0.1‑0.3％，流平剂0.5‑1％，紫外吸收剂0.5‑1％，增稠剂0.5‑1％，聚异氰酸酯10‑15％，碱催化剂0.1‑2％，钛白粉5‑15％和去离子水15‑25％；其中，所述阴离子水性乳液为聚酯脂肪族异氰酸酯基阴离子聚氨酯分散体和阴离子含羟基聚丙烯酸树脂。本发明提供的聚氨酯面漆，具有良好的耐水性好、硬度高、干燥速度快、抗水白等优点，完全可以满足在高温高湿、低温高湿的环境下施工的要求，具有较高的实用价值。

Description

一种水性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，尤其涉及一种水性聚氨酯面漆及其制备方法。

背景技术

聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，一般指的是主链上含有氨基甲酸酯键重复结构单元的高分子化合物，通常是由二元或多元异氰酸酯与含两个或多个活泼氢的化合物通过逐步聚合或加成聚合制得。溶剂型聚氨酯涂料因具有优良的耐磨性、柔韧性、耐久性、防腐性、绝缘性以及高装饰性而被广泛用于车辆、船舶、石化设备等工业领域。但是溶剂型聚氨酯涂料中含有大量的挥发性有机溶剂(VOC)和游离异氰酸酯，严重影响人们的身体健康和生活环境。随着各国环保法规的健全和环保意识的增强，水性聚氨酯涂料受到了越来越广泛的关注。

目前水性聚氨酯面漆存在较多的局限，如耐水性差、耐候性以及硬度等性能较差，而且在夏季低温高湿的条件下施工，漆膜表面易出现漆膜发白，干燥速度慢等问题，在低温高湿环境下施工，漆膜表面容易出现“起痱子”等问题。因此，研制一种具有优异的耐水性、耐候性、抗发白、可在高温高湿和低温高湿的环境下施工的水性聚氨酯面漆，是目前行业的迫切需求，也是国家节能减排政策的主导方向。

发明内容

针对现有技术中水性聚氨酯面漆耐水性、耐候性较差，以及高温高湿、低温高湿条件下施工容易出现起痱子或漆膜发白、干燥速度慢的问题，本发明提供一种水性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：

一种水性聚氨酯面漆，包括如下质量百分比的原料组分：阴离子水性乳液50-60％，分散剂1.5-2.5％，消泡剂0.1-0.3％，流平剂0.5-1％，紫外吸收剂0.5-1％，增稠剂0.5-1％，聚异氰酸酯10-15％，碱催化剂0.1-2％，钛白粉5-15％和去离子水15-25％；

其中，所述阴离子水性乳液为聚酯脂肪族异氰酸酯基阴离子聚氨酯分散体和阴离子含羟基聚丙烯酸树脂。

相对于现有技术，本发明提供的聚氨酯面漆，选择聚酯脂肪族异氰酸酯基阴离子聚氨酯分散体和阴离子含羟基聚丙烯酸树脂复配作为成膜树脂，显著提高了漆膜的耐水性、耐候性和硬度等性能；加入聚异氰酸酯和碱催化剂，提高交联反应的速率，使得聚异氰酸酯和成膜树脂快速交联反应，提高了低温施工条件下的干燥速度，解决了低温高湿环境下施工漆膜发白，以及高温高湿条件下施工容易起痱子的问题；同时，聚酯脂肪族异氰酸酯基阴离子聚氨酯分散体、阴离子含羟基聚丙烯酸树脂和聚异氰酸酯在碱催化剂的作用下，相互交联形成具有三维网络的体型结构，最大限度的提高漆膜的致密度，从而提高其光泽度、硬度、耐水性、耐候性；辅助其他耐水性、耐溶剂性能良好的助剂和填料，使得制备的漆膜综合性能良好。

优选的，所述聚酯脂肪族异氰酸酯基阴离子聚氨酯分散体和阴离子含羟基聚丙烯酸树脂的质量比为1.8-2.2:1。

优选的两种成膜树脂之间的配比，有利于提高漆膜的耐化学品性、硬度和光泽度。

优选的，所述聚酯脂肪族异氰酸酯基阴离子聚氨酯分散体为朗盛的

A-100，所述阴离子含羟基聚丙烯酸树脂为拜耳的A-242。

优选的，所述消泡剂为炔二醇类表面活性剂。

更优选的，所述消泡剂为空气化学的107L。

优选的消泡剂为新型的分子消泡剂，且兼具动态润湿剂的作用，可有效降低成膜温度，减少针孔等缺陷的出现，从而提高低温施工条件下漆膜的成膜性能，并且有效减少高湿条件下漆膜发白问题的出现，提高漆膜成膜后的光泽度。

优选的，所述催化剂为路易斯碱催化剂。

更优选的，所述催化剂为法国先创的Actiron NX3LC。

催化剂的化学结构以及用量对漆膜的致密性、耐腐蚀性、柔韧性等性能均有很大影响。聚异氰酸酯作为交联剂和优选的催化剂配合作用，可提高聚酯脂肪族异氰酸酯基阴离子聚氨酯分散体和阴离子含羟基聚丙烯酸树脂的固化交联的反应速度，赋予涂料低温高湿条件下优异的固化性能；同时，还可提高上述两种树脂之间的交联密度，提高涂料的耐水性和抗发白性。

优选的，所述分散剂为含颜料亲和基团的共聚物水溶液。

更优选的，所述分散剂为迪高的Tego-750W。

优选的分散剂可增强涂料中各组分之间的相容性，使涂料中各组分均匀地分散于体系中，有利于提高面漆与底漆之间的附着力，提高漆膜的耐水性，且优选的分散剂还具有优异的展色性，可增强漆膜的光泽度和强度。

优选的，所述流平剂为丙烯酸酯类流平剂。

更优选的，所述流平剂为毕克的BYK-381。

优选的流平剂具有优异的底材润湿性，优良的流动促进性，高相容性，可提高漆膜的丰满度，并且还具有良好的消泡和抑泡性，配合本发明优选的消泡剂，可有效防止缩孔问题的出现，同时还能赋予漆膜极好的手感和滑度。

优选的，所述增稠剂为缔合型增稠剂。

更优选的，所述增稠剂为迪高的Tego-3010。

优选的增稠剂触变性强，具有较好的流平性和塑变性，可显著提高颜填料的分散性，大幅度提高涂料的储存稳定性。

优选的，所述紫外吸收剂为UV-327。

优选的紫外吸收剂为性能卓越的高效防老化助剂，具有与其他助剂相容性好、迁移性小和易于加工的优点，其可对本发明中的成膜物质提供最大的保护作用，以延缓泛黄和阻滞物理性能损失。

可选的，所述钛白粉为金红石型钛白粉，如美国杜邦R706。

优选的金红石型钛白粉与其他种类的钛白粉相比，具有优异的耐候性，同时还具有优异的白度、遮盖力，可使漆膜达到最佳的光泽度。

本发明还提供了上述水性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，按照上述水性聚氨酯面漆的设计配比称取各组分，将称取的分散剂、消泡剂、钛白粉和去离子水混合均匀，研磨至细度<15μm，得第一浆料；

步骤b，向所述第一浆料中依次加入称取的阴离子水性乳液、紫外吸收剂和流平剂，混和均匀，加入增稠剂，调节粘度至25℃的斯托默粘度计为80-90KU，得第二浆料；

步骤c，将称取的聚异氰酸酯和催化剂混合均匀，得固化剂；使用时将第二浆料和固化剂混合均匀即可。

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，制备的水性聚氨酯面漆涂料具有硬度高、耐水性和耐候性优异等性能，尤其适用于高温高湿和低温高湿条件下施工使用，不会出现漆膜发白和起痱子的问题，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水性聚氨酯面漆，包括如下质量百分比的原料组分：阴离子水性乳液50％，分散剂1.5％，消泡剂0.1％，流平剂1％，紫外吸收剂0.8％，增稠剂0.6％，聚异氰酸酯15％，碱催化剂1％，钛白粉5％和去离子水25％；

其中，所述阴离子水性乳液为质量比为2:1的聚酯脂肪族异氰酸酯基阴离子聚氨酯分散体和阴离子含羟基聚丙烯酸树脂。

其中，所述所述聚酯脂肪族异氰酸酯基阴离子聚氨酯分散体为朗盛的

A-100；所述阴离子含羟基聚丙烯酸树脂为拜耳的

A-242；所述分散剂为迪高的Tego-750W；所述消泡剂为空气化学的107L；所述流平剂为毕克的BYK-381；所述紫外吸收剂为UV-327；所述增稠剂为迪高的Tego-3010；所述碱催化剂为法国先创的Actiron NX3LC；所述钛白粉为美国杜邦R706。。

上述水性聚氨酯面漆的制备步骤如下：

按照上述水性聚氨酯面漆的设计配比称取各组分，于500r/min的条件下，将称取的分散剂、消泡剂、钛白粉和去离子水依次加入配料罐中，搅拌分散20min，通过研磨机研磨至细度<15μm，得第一浆料；

步骤b，将所述第一浆料加入调漆罐中，于600r/min的条件下，依次加入称取的阴离子水性乳液、紫外吸收剂和润湿剂，于800r/min的条件下搅拌分散20min，加入增稠剂，调节粘度至25℃的斯托默粘度计为80-90KU，得第二浆料；

步骤c，将称取的聚异氰酸酯和催化剂混合均匀，得固化剂；使用时将第二浆料和固化剂混合均匀即可。

实施例2

本发明实施例提供一种水性聚氨酯面漆，包括如下质量百分比的原料组分：阴离子水性乳液55％，分散剂2.5％，消泡剂0.2％，流平剂0.5％，紫外吸收剂1％，增稠剂0.5％，聚异氰酸酯12％，碱催化剂2％，钛白粉10％和去离子水16.3％；

其中，所述阴离子水性乳液为质量比为1.8:1的聚酯脂肪族异氰酸酯基阴离子聚氨酯分散体和阴离子含羟基聚丙烯酸树脂。

上述各组分的牌号、以及水性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水性聚氨酯面漆，包括如下质量百分比的原料组分：阴离子水性乳液60％，分散剂1.8％，消泡剂0.3％，流平剂0.8％，紫外吸收剂0.5％，增稠剂0.8％，聚异氰酸酯10％，碱催化剂0.5％，钛白粉10.3％和去离子水15％；

其中，所述阴离子水性乳液为质量比为2.2:1的聚酯脂肪族异氰酸酯基阴离子聚氨酯分散体和阴离子含羟基聚丙烯酸树脂。

上述各组分的牌号、以及水性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水性聚氨酯面漆，包括如下质量百分比的原料组分：阴离子水性乳液51％，分散剂1.5％，消泡剂0.2％，流平剂0.6％，紫外吸收剂0.5％，增稠剂1％，聚异氰酸酯10.1％，碱催化剂0.1％，钛白粉15％和去离子水20％；

其中，所述阴离子水性乳液为质量比为2.1:1的聚酯脂肪族异氰酸酯基阴离子聚氨酯分散体和阴离子含羟基聚丙烯酸树脂。

上述各组分的牌号、以及水性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5

本实施例提供一种水性聚氨酯面漆，聚氨酯面漆的各原料组分以及制备方法均与实施例4相同，不同的是将实施例4中的消泡剂107L替换为BYK-024。

对比例1

本对比例提供一种水性聚氨酯面漆，聚氨酯面漆的各原料组分以及制备方法均与实施例4相同，不同的是将实施例4中的聚酯脂肪族异氰酸酯基阴离子聚氨酯分散体替换为脂肪族阴离子聚酯型聚氨酯分散体，如PU-3000。

对比例2

本对比例提供一种水性聚氨酯面漆，聚氨酯面漆的各原料组分以及制备方法均与实施例4相同，不同的是将实施例4中的碱催化剂Actiron NX3LC替换为十二烷基苯磺酸。

对以上实施例4-5和对比例1-2制备的氨基烤漆进行性能测试，结果见表1。

表1

实施例1-3制备得到的聚氨酯面漆均可达到实施例4中聚氨酯面漆基本相当的性能。

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)

1.一种水性聚氨酯面漆，其特征在于，包括如下质量百分比的原料组分：阴离子水性乳液50-60％，分散剂1.5-2.5％，消泡剂0.1-0.3％，流平剂0.5-1％，紫外吸收剂0.5-1％，增稠剂0.5-1％，聚异氰酸酯10-15％，碱催化剂0.1-2％，钛白粉5-15％和去离子水15-25％；

其中，所述阴离子水性乳液为聚酯脂肪族异氰酸酯基阴离子聚氨酯分散体和阴离子含羟基聚丙烯酸树脂。

2.如权利要求1所述的水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述聚酯脂肪族异氰酸酯基阴离子聚氨酯分散体和阴离子含羟基聚丙烯酸树脂的质量比为1.8-2.2:1。

3.如权利要求1或2所述的水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述聚酯脂肪族异氰酸酯基阴离子聚氨酯分散体为朗盛的A-100，所述阴离子含羟基聚丙烯酸树脂为拜耳的

A-242。

4.如权利要求1所述的水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述消泡剂为炔二醇类表面活性剂。

5.如权利要求1所述的水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述消泡剂为空气化学的107L。

6.如权利要求1所述的水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述碱催化剂为路易斯碱催化剂。

7.如权利要求1所述的水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述碱催化剂为法国先创的Actiron NX3LC。

8.如权利要求1所述的水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述分散剂为含颜料亲和基团的共聚物水溶液；和/或

所述流平剂为丙烯酸酯类流平剂；和/或

所述增稠剂为缔合型增稠剂。

9.如权利要求8所述的水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述分散剂为迪高的Tego-750W；和/或

所述流平剂为毕克的BYK-381；和/或

所述增稠剂为迪高的Tego-3010；和/或

所述紫外吸收剂为UV-327。

10.一种水性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任一项所述水性聚氨酯面漆的设计配比称取各组分，将称取的分散剂、消泡剂、钛白粉和去离子水混合均匀，研磨至细度<15μm，得第一浆料；

步骤b，向所述第一浆料中依次加入称取的阴离子水性乳液、紫外吸收剂和流平剂，混和均匀，加入增稠剂，调节粘度至25℃的斯托默粘度计为80-90KU，得第二浆料；

步骤c，将称取的聚异氰酸酯和催化剂混合均匀，得固化剂；使用时将第二浆料和固化剂混合均匀即可。