CN110862754B

CN110862754B - 一种水性双组分涂料组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN110862754B
Application number: CN201911059349.1A
Authority: CN
Inventors: 李维虎; 陈瑞金; 赵曦; 荣光; 朱保凌; 朱有奎; 戴家兵
Original assignee: Lanzhou Scisky Aqueous Polymer Material Co ltd; Hefei Scisky Technology Co ltd
Current assignee: Lanzhou Scisky Aqueous Polymer Material Co ltd; Hefei Scisky Technology Co ltd
Priority date: 2019-11-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2021-08-24
Anticipated expiration: 2039-11-01
Also published as: CN110862754A

Abstract

本发明提供了一种水性双组分涂料组合物及其制备方法。所述双组分涂料组合物包含，基底组分，所述基底组分至少包含羟基丙烯酸乳液、丙烯酸乳液、分散浆体；和固化组分，所述固化组分至少包含异氰酸酯，用于与所述羟基丙烯酸乳液交联反应形成致密漆膜；其中，所述基底组分与所述固化组分的质量比为100：(10～20)。根据本发明提供的双组分涂料组合物涂装成本低、耐水性理想，最高达150小时。

Description

一种水性双组分涂料组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于水性漆涂料领域，特别是涉及一种水性双组分涂料组合物及其制备方法。

背景技术

随着全球对产品环保要求越来越高，水性漆涂料在生产制造、运输、涂装、气味、环保性能上具有明显的优势，而广泛受到欢迎。正因为水性漆涂料的亲水特性，导致水性漆涂料的漆膜耐水性较差。虽然GBT23999-2009对水性漆涂料的耐水性要求是24小时无异常，然而在日常生活中，家具(如餐桌、茶几、橱柜等)表面会长期接触到水，从而导致漆膜泡水后发白、鼓泡、脱落等弊病，且在潮湿的气候环境下，特别是在梅雨季节，空气中湿度大于70％的情况下，漆膜也容易出现上述的弊病。因此，耐水性24小时，难以满足经常性接触水分家具和高湿度环境的使用要求，制备出具有超耐水性的水性漆涂料具有十分重要的意义。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的之一在于提供一种水性双组分涂料组合物，该水性双组分涂料组合物耐水性理想、不发白、不鼓泡，且漆膜硬度高、手感好、漆膜透明度高。

本发明的另一个目的是提供一种如上所述、如下详述的水性双组分涂料组合物的制备方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过包括以下技术方案实现的：

所述水性双组分涂料组合物包含，基底组分，所述基底组分至少包含：羟基丙烯酸乳液，其具有2～5％的羟基值和/或小于等于20μm的粒径；丙烯酸乳液，其具有小于等于20μm的粒径；分散浆体，所述分散浆体包含水和消光粉；和固化组分，所述固化组分至少包含异氰酸酯，用于与所述羟基丙烯酸乳液交联反应形成致密漆膜；其中，所述基底组分与所述固化组分的质量比为100：(10～20)。

在本发明的一实施方式中，所述羟基丙烯酸乳液与所述丙烯酸乳液的质量比为5：(1～3)。

在本发明的一实施方式中，所述羟基丙烯酸乳液具有40～43％的固含量和/或40～45℃的最低成膜温度；所述丙烯酸乳液具有40～43％的固含量和/或100～120℃的最低成膜温度。

在本发明的一实施方式中，所述消光粉为粒径范围在3～5μm的二氧化硅消光粉。

在本发明的一实施方式中，所述基底组分中还包含选自PH调节剂、分散剂、消泡剂、润湿流平剂、防霉剂、手感剂、成膜剂，以及增稠剂中的至少一项作为助剂。

在本发明的一实施方式中，所述基底组分包含0.05～0.2质量份PH调节剂、3～7质量份分散浆体、48～55质量份羟基丙烯酸乳液、20～30质量份丙烯酸乳液、0.5～1质量份分散剂、0.2～0.4质量份消泡剂、0.3～1质量份润湿流平剂、0.1～0.2质量份防霉剂、2～5质量份手感剂、2～4质量份成膜助剂、0.5～0.7质量份增稠剂、5～15质量份水。

本发明提供了一种水性双组分涂料组合物的制备方法，包括以下步骤，提供一基底组分，所述基底组分至少包含：羟基丙烯酸乳液，其具有2～5％的羟基值和/或小于等于20μm的粒径；丙烯酸乳液，其具有小于等于20μm的粒径；分散浆体，所述分散浆体包含水和消光粉；提供一固化组分，所述固化组分至少包含异氰酸酯，用于与所述羟基丙烯酸乳液交联反应形成致密漆膜；所述基底组分经所述固化组分进行固化制备所述水性双组分涂料组合物，其中，所述基底组分与所述固化组分的质量比为100：(10～20)。

在本发明的一实施方式中，所述基底组分的制备包括以下步骤：将所述水加入一容器中，在300～500r/min的搅拌速度下，加入所述PH调节剂和所述消光粉，并提高转所至1000～1200r/min，打浆20～30min，得到所述分散浆体；将所述羟基丙烯酸乳液和所述丙烯酸乳液加入一反应釜中，在300～500r/min的搅拌速度下，添加所述分散浆体；提高搅拌速度至600～1000r/min，并向所述反应釜中添加所述分散剂、所述消泡剂、所述润湿流平剂、所述防霉剂、所述手感剂、所述成膜剂，以及所述增稠剂，制备所述基底组分。

根据本发明提供的水性双组分涂料组合物，利用所述基底组分中乳液耐水性好，即使在少量水分渗透进漆膜的情况下，泡水部分光源不散射，不影响干膜透明度，乳液粒子泡水不溶胀，漆膜不鼓泡的特点，制备了所述水性双组分涂料组合物。本发明提供的水性双组分涂料组合物，配方成本较低，且固化剂的添加量少，制备方法简单，获得的漆膜耐水好：耐水性测试最高可达150小时，不发白，不鼓泡，漆膜表观无异常；漆膜硬度高：玻璃板铅笔硬度大于H；漆膜手感好：手感光滑，抗划伤好；漆膜透明度好：可以很好显现木材的天然纹理，符合水性漆涂料行业的性能要求。其它的特征、益处和优势将通过本文详述的包括说明书和权利要求在内的本公开而显而易见。

附图说明

图1示出了本发明的水性双组分涂料组合物的制备方法的一具体实施方式的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本发明提供了一种水性双组分涂料组合物，所述水性双组分涂料组合物包含基底组分和固化组分，所述基底组分与所述固化组分的质量比为100：(10～20)，进一步地，例如为100:(10～15)，例如100:10、100:12。

所述基底组分包含羟基丙烯酸乳液，所述羟基丙烯酸乳液具有2～5％的羟基值和/或小于等于20μm的粒径，进一步地，例如3～4％的羟基值，例如2.8％、3.2％，例如小于等于16μm的粒径，例如13、16μm。当所述羟基丙烯酸乳液的羟基值和粒径在上述范围内时，所述羟基丙烯酸乳液的羟基官能团与所述固化组分的异氰酸酯发生交联反应时，形成致密的漆膜，并具有优异的耐水性和耐化性。进一步地，所述羟基丙烯酸乳液具有40～43％的固含量，例如41％、42％。在上述范围的固含量，可以充分的保证，所述水性双组分涂料组合物具有良好的硬度和耐水性。所述羟基丙烯酸乳液具有40～45℃的最低成膜温度，例如40℃。所述羟基丙烯酸乳液具有pH为6～8的酸值。具体地，所述羟基丙烯酸乳液的种类可以购自市售的Houxian2018型号产品。

所述基底组分还包含丙烯酸乳液，其具有小于等于20μm的粒径。所述丙烯酸乳液作为主要的成膜物质，粒径在上述范围内时，与其他组分具有良好的相容性，具有良好的硬度、耐水性和成膜性能，特别地，与异氰酸酯固化剂有良好的相容性，添加固化剂后活化期大于4小时。进一步地，基于提高所述水性双组分涂料的漆膜硬度和耐水性的角度，所述丙烯酸乳液具有40～43％的固含量，例如40％。100～120℃的最低成膜温度，例如100℃，所述酸值为，即pH为6～8，粘度为80～100秒，漆膜玻璃板硬度为HB-H。所述丙烯酸乳液具体的例子例如可以选自市售的Neocryl XK-52。

需要说明的是，所述羟基丙烯酸乳液和所述丙烯酸乳液的比例范围影响水性双组分涂料组合物的成膜性能以及耐水性能，所述羟基丙烯酸乳液与所述丙烯酸乳液的质量比为5：(1～3)。进一步地，为5:(1～2)。例如5:1、5:1.4、5:1.8、5:2。

所述基底组分还包含分散浆体，所述分散浆体包含水和消光粉，且所述消光粉与所述水的比例为1：(2～5)，例如1:2、1:3.2:、1:3.5、1:4.6、1:5。本发明的分散浆体以细微颗粒的形式附着并分散于所述丙烯酸乳液中，用于提高漆膜耐水性、手感，调整漆膜光泽。基于提高所述漆膜耐水性和手感的角度，所述分散浆体的细度小于等于30μm，进一步地小于等于20μm。进一步地，基于提高所述分散浆体在所述水性双组分涂料组合物中的分散性和相容性的角度，所述消光粉例如为选自粒径范围在3～5μm的二氧化硅消光粉。例如粒径2μm、4μm二氧化硅消光粉。具体的例子例如可以列举选自航天赛德公司市售的SD 520L、TS-100型消光粉。

所述基底组分还可以包含助剂，所述助剂为功能助剂，例如选自PH调节剂、分散剂、消泡剂、润湿流平剂、防霉剂、手感剂、成膜剂，以及增稠剂中的至少一项。所述功能助剂用于防止所述消光粉聚合沉淀、生产和施工过程的消泡和抑泡、帮助成膜，同时提高漆膜的丰满度、生产和施工过程的消泡和抑泡、润湿基材使利于水性漆的铺展和流平、防止储存过程发生霉变、提高漆膜的表面手感，同时帮助降低光泽、帮助成膜，同时提高漆膜的丰满度、，以及调整漆膜的粘度，改善产品储存稳定性和施工性。基于提高上述功能的角度，所述基底组分例如包含0.05～0.2质量份PH调节剂、3～7质量份分散浆体、48～55质量份羟基丙烯酸乳液、20～30质量份丙烯酸乳液、0.5～1质量份分散剂、0.2～0.4质量份消泡剂、0.3～1质量份润湿流平剂、0.1～0.2质量份防霉剂、2～5质量份手感剂、2～4质量份成膜助剂、0.5～0.7质量份增稠剂、5～15质量份水。进一步地，所述润湿流平剂可以包含选自两种以上的湿润流平剂，所述两种湿润流平剂至少包含一种聚醚硅氧烷共聚物湿润流平剂。例如在本发明公开的一具体实施方式中，所述基底组分包含PH调节剂：分散浆体：分散剂：羟基丙烯酸乳液：丙烯酸乳液：消泡剂：润湿流平剂：防霉剂：手感剂：成膜剂：增稠剂：水＝0.1：4.5：0.4：52：30：0.5：0.6：0.1：2：2：0.5：7.3；在本发明公开又一具体实施方式中，所述基底组分包含PH调节剂：分散浆体：分散剂：羟基丙烯酸乳液：丙烯酸乳液：消泡剂：润湿流平剂：防霉剂：手感剂：成膜剂：增稠剂：水＝0.1：5.2：1：57：30：0.7：1：0.1：2.5：2.9：0.3：10。

所述固化组分至少包含异氰酸酯，该异氰酸酯具有8％至18％羟基当量，进一步地为15％至18％，例如15％，用于与所述基底组分中的羟基丙烯酸乳液中的羟基发生交联反应，反应形成致密漆膜，从而具有优异的耐水性，所述异氰酸酯例如可以包含脂族、环脂族、脂族-环脂族、芳族、脂族-芳族和/或环脂族-芳族异氰酸酯，进一步地，为脂族和芳族异氰酸酯，具体地例子可以列举六亚甲基二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸酯、十亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯、四甲基己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、2-异氰酸酯基丙基环己基异氰酸酯、二环己基甲烷2,4'-二异氰酸酯、二环己基甲烷4,4'-二异氰酸酯、1,4-或1,3-双(异氰酸酯基甲基)环己烷、1,4-或1,3-或1,2-异氰酸酯环己烷和2,4-或2,6-二异氰酸-1-甲基环己烷、其二聚体和三聚体，以及这些异氰酸酯的混合物。

请参阅图1，本发明的另一个方面，也提供了这种水性双组分涂料组合物的制备方法，包括但不限于步骤S1～S3。

请接着参阅图1，本发明的步骤S1，提供一基底组分，所述基底组分至少包含：羟基丙烯酸乳液、丙烯酸乳液、分散浆体。

进一步地，在步骤S1中，所述基底组分中还可以包含选自PH调节剂、分散剂、消泡剂、润湿流平剂、防霉剂、手感剂、成膜剂，以及增稠剂中的至少一项作为助剂。

具体地，在步骤S1中，所述基底组分例如可以通过包含但不限于以下的方法获得：1)将所述水加入一容器中，在300～500r/min的搅拌速度下，加入所述PH调节剂和所述消光粉，并提高转所至1000～1200r/min，打浆20～30min，得到所述分散浆体。需要说明的是，为提高所述分散浆体的稳定的分散性，所述转速为1000～1200r/min的状态下，保持有稳定旋涡，进一步地例如为1100r/min、1150r/min。所述分散浆体刮板，控制所述细度为小于等于30μm，进一步地，为20μm。2)将所述羟基丙烯酸乳液和所述丙烯酸乳液加入一反应釜中，在300～500r/min的搅拌速度下，添加1)中获得的分散浆体。3)提高搅拌速度至600～1000r/min，进一步地例如为700r/min、900r/min，并向所述反应釜中添加所述分散剂、所述消泡剂、所述润湿流平剂、所述防霉剂、所述手感剂、所述成膜剂，以及所述增稠剂，制备所述基底组分。需要说明的是，添加所述增稠剂时须搅拌5～10min，且测试粘度，进一步地，所述助剂在添加时应缓慢、多次添加。

请接着参阅图1，本发明的步骤S2，提供一固化组分，所述固化组分至少包含异氰酸酯，用于与所述羟基丙烯酸乳液交联反应形成致密漆膜。

请接着参阅图1，本发明的步骤S3，所述基底组分经所述固化组分进行固化，制备所述水性双组分涂料组合物，其中，所述基底组分与所述固化组分的质量比为100：(10～20)。

进一步地，在步骤S3中，固化所述基底组分时，添加5～10质量份水，提高分散延展性，施工粘度用涂四杯测试40～50秒为佳。添加固化剂后的漆应在4小时内使用完。

具体的，在本发明公开的一实施例中，向合适的容器内，加入3.5g水，开启转速330r/min，加入0.1gPH调节剂AMP-95，缓慢加入1g消光粉TS-100，逐渐提高转速到1150r/min，并保证有稳定漩涡，打浆27min，刮板，控制细度为26μm，得到所述分散浆体；向合适的缸体中，加入将52g羟基丙烯酸乳液Houxian2018和30g丙烯酸乳液Neocryl XK-52加入，开启转速330r/min，将上面所得分散浆体缓慢加入至缸中；提高转速至900r/min，缓慢加入2g成膜助剂DPNB、0.5g分散剂LCN407、0.2g消泡剂TEGO810、0.2g消泡剂BYK024、0.3g润湿流平剂TEGO410、0.3g润湿流平剂BYK333、0.1g防霉剂CI-15HS、2g手感剂D-816、7.3g水，并添加0.5g增稠剂RM-8W制备得到所述基底组分。向合适的缸体内，加入100g基底组分、15g异氰酸酯固化剂，以及6g水，并开启转速400r/min，搅拌30分钟，制备得到所述双组分水性涂料1，经过所述耐水性测试，在100小时后漆膜不发白，不鼓泡，表观无异常；漆膜玻璃板铅笔硬度达H，漆膜手感光滑，抗划伤好；漆膜透明度好，可以很好显现木材的天然纹理。

在本发明公开的另一实施例中，向合适的容器内，加入5g水，开启转速360r/min，加入0.08gPH调节剂AMP-95，缓慢加入2g消光粉TS-100，逐渐提高转速到2000r/min，并保证有稳定漩涡，打浆20min，刮板，控制细度为20μm，得到所述分散浆体；向合适的缸体中，加入将55g羟基丙烯酸乳液Houxian2018和28g丙烯酸乳液Neocryl XK-52加入，开启转速400r/min，将上面所得分散浆体缓慢加入至缸中；提高转速至1000r/min，缓慢加入3g成膜助剂DPNB、1g分散剂LCN407、0.1g消泡剂TEGO810、0.1g消泡剂BYK024、0.15g润湿流平剂TEGO410、0.15g润湿流平剂BYK333、0.1g防霉剂CI-15HS、4g手感剂D-816，10g水，并添加0.3g增稠剂RM-8W，制备得到所述基底组分。向合适的缸体内，加入80g基底组分、10g异氰酸酯固化剂，以及5g水，并开启转速400r/min，搅拌30分钟，制备得到所述双组分水性涂料2。经过所述耐水性测试，在150小时后漆膜不发白，不鼓泡，表观无异常；漆膜玻璃板铅笔硬度达H，漆膜手感光滑，抗划伤好；漆膜透明度好，可以很好显现木材的天然纹理。

综上所述，本发明制备的水性双组分涂料组合物，耐水性测试最高可达150小时，且不发白，不鼓泡，漆膜表观无异常；漆膜玻璃板铅笔硬度达H；漆膜手感光滑，抗划伤好；漆膜透明度好，可以很好显现木材的天然纹理。本发明的成本低廉，利于水性漆涂料行业的工业生产。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种水性双组分涂料组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

向合适的容器内，加入5g水，开启转速360r/min，加入0.08g pH 调节剂AMP-95，缓慢加入2g消光粉TS-100，逐渐提高转速到2000r/min，并保证有稳定漩涡，打浆20min，刮板，控制细度为20μm，得到分散浆体；

向合适的缸体中，加入55g羟基丙烯酸乳液Houxian2018和28g丙烯酸乳液Neocryl XK-52，开启转速400r/min，将上面所得分散浆体缓慢加入至缸中；

提高转速至1000r/min，缓慢加入3g成膜助剂DPNB、1g分散剂LCN407、0.1g消泡剂TEGO810、0.1g消泡剂BYK024、0.15g润湿流平剂TEGO410、0.15g润湿流平剂BYK333、0.1g防霉剂CI-15HS、4g手感剂D-816、 10g水，并添加0.3g增稠剂RM-8W，制备得到基底组分；

向合适的缸体内，加入80g基底组分、10g异氰酸酯固化剂，以及5g水，并开启转速400r/min，搅拌30分钟，制备得到所述双组分水性涂料。