CN110862763A - 一种速干水性聚氨酯修色剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种速干水性聚氨酯修色剂，按重量份计，其组成为：修色剂专用水性聚氨酯树脂10.0～20.0份、水性专用色精2.0～30.0份、消泡剂0.1～0.4份、流平剂0.1～0.4份、分散剂0.1～0.5份、甲醇60.0～75.0份、三乙胺0.5～2.0份、去离子水10.0～20.0份；其中，所述的修色剂专用水性聚氨酯树脂由二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、多元醇、中和剂、扩链剂、2‑辛基十二烷醇、精制脱水蓖麻油、二羟甲基丙酸和无水乙醇通过反应制得；本发明制得的速干水性聚氨酯修色剂干燥速度快，施工效率高，不咬底，不开裂；在使用水稀释时，对底漆润湿性好，不出现发花；加入色精时不会破乳，不产生颗粒以及沉淀物；其不仅适应于水性底面涂层修色，而且可用于油性涂层的修色。

Description

一种速干水性聚氨酯修色剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性修色剂，尤其涉及到一种速干水性聚氨酯修色剂及其制备方法，属于水性功能树脂技术领域。
背景技术
环保和能源是21世纪我们面临的两大挑战，为了应对这一挑战，在木器涂料行业中，逐渐由高能耗、高污染的传统溶剂型涂料向环境友好、资源节约型的水性涂料转变。在木器涂装中，水性木器涂料已有清漆和白漆涂装发展到清漆着色涂装，清漆着色涂装可通过底面着色的色差来体现出层次感，提高人的感官效果，增加家具的艺术和文化附加值。
近年来，水性木器漆取得较快的发展，但在施工上仍存在困难，如水性木器漆以水为溶剂，表面张力较大，在采用传统的着色方法时，往往因为面漆对基材润湿性不好，导致局部附着力差或者着色不均匀，难以达到理想的装饰效果，从而使水性木器漆的应用局限于实色涂装和一些清漆本色涂装。因此，要实现水性木器漆全封闭清漆着色涂装的工厂化生产，就要解决修色等问题。
目前，常见的修色方法主要有：水性修色法，是将水性色精加入水或者醇类溶剂中进行修色的方法。在使用水稀释时，由于水不容易润湿底漆，容易出现发花，在使用醇醚类溶剂时，但由于修色水中没有成膜物质，颜色难以控制，着色剂被溶解进入面漆时会深浅不一，容易出现发花。清漆修色法，此方法难以适应透明着色，同时水性树脂一般含有大量的表面活性剂，加入色精容易破乳，引起颗粒以及沉淀物，而水的蒸发潜热大，干燥速度慢，影响施工速度。降低了生产效率，且如果干燥不充分，容易引起咬底、开裂等弊端。
中国专利CN102559027A公开了一种水性修色专用漆及其修色方法，包括水性修色专用漆、水性修色专用稀释剂和水性修色专用色精，水性修色专用漆、水性修色专用稀释剂和水性修色专用色精的份数比：水性修色专用漆15％～24％；水性修色专用稀释剂52％～65％；水性修色专用色精15％～24％。
中国专利CN106519170A公开了一种木器漆修色用水性聚氨酯树脂及其制备方法，其采用水性聚氨酯树脂作为成膜物质，采用乙醇作为稀释剂，具有较好的修色效果，但其柔韧性差，对于特许基材涂料附着力不理想，且乙醇沸点较高，干燥速度还不理想，容易影响施工速度以及咬底。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种速干水性聚氨酯修色剂及其制备方法，该水性修色剂具有干燥速度快、避免流挂、附着力好、润湿性好等优点，有利于施工人员大面积施工，节省施工时间。
为解决修色剂干燥速度慢的问题，本发明引入低沸点的甲醇作为稀释剂，其挥发速度快，大大提高了修色剂的干燥速度，加入三乙胺能有效稳定体系的PH值，增加其稳定性能。
本发明为解决干燥速度过快，而影响其修色效果，本发明制备特殊的修色剂用水性聚氨酯树脂，所制备的水性聚氨酯树脂可与甲醇任何比例互溶而不出现破乳、增稠等现象，且与水性色精相容性好。
为解决所述的技术问题，本发明制得的修色剂用水性聚氨酯树脂，其采用低聚物二元醇分子量为1000～2000的聚四氢呋喃醚二醇，其柔韧性好，耐水解性能强。低聚物二元醇分子量太低，柔韧性差，干燥速度过快，附着力差，分子量太高，虽然柔韧性好，附着力好，但是其干燥速度慢，影响施工速度，本发明的速干水性聚氨酯修色剂由于采用修色剂专用水性聚氨酯树脂，具有良好的附着力与润湿性，无需外加附着力促进剂与润湿剂。
为提高耐老化性与润湿性，在制备修色剂专用水性聚氨酯树脂时，加入2-辛基十二烷醇与蓖麻油。
本发明涉及一种速干水性聚氨酯修色剂，按重量份计，其基本配方是：修色剂专用水性聚氨酯树脂10.0～20.0份、水性专用色精2.0～30.0份、消泡剂0.1～0.4份、流平剂0.1～0.4份、分散剂0.1～0.5份、甲醇60.0～75.0份、三乙胺0.5～2.0份、去离子水10.0～20.0份。
其中，所述的修色剂专用水性聚氨酯树脂，按重量份计,其组成为：二异氰酸酯8.0～20.0份、聚四氢呋喃醚二醇12.0～32.0份、多元醇1.0～5.0份、中和剂2.0～7.0份、扩链剂1.0～3.0份、2-辛基十二烷醇0.5～2.5份、精制脱水蓖麻油1.5～5.0份、二羟甲基丙酸3.0～6.0份、二月桂酸二丁基锡0.01～0.1份、无水乙醇1.0～3.0份、去离子水50.0～70.0份。
本发明的修色剂专用水性聚氨酯树脂在反应过程中用无水丙酮调节反应粘度，所加的无水丙酮量不能超过反应物总量的30%。
其中，优选二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚二醇物质的量之比为1:0.17～0.32。
所述的二异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或几种的组合；为提高耐老化性能，优选异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种的组合。
所述的多元醇为1,4-丁二醇、己二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷中的一种或几种的组合。
所述的扩链剂为酰肼、乙二胺中的一种或几种的组合。
所述的中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的至少一种。
所述的一种修色剂专用水性聚氨酯树脂，其制备工艺如下：
a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量份依次加入多元醇、聚四氢呋喃醚二醇、精制脱水蓖麻油、二羟甲基丙酸，加热升温至100～110℃之间真空脱水1.5～2.0h；
b、降温至60～68℃，缓慢加入二异氰酸酯，反应体系温度由化学反应热提供，温度控制在75～85℃，待反应温度稳定后滴加配方量的二月桂酸二丁基锡，升温至88～92℃反应1.5～2.0h，视体系粘度补充丙酮，加入2-辛基十二烷醇，保温反应1.0～1.5h，测定NCO值，当测定的值与理论设计值基本一致为止；
c、继续搅拌将温度降至45℃以下，缓慢滴加中和剂，快速搅拌反应15～20min，然后加入计算量的水，高速搅拌0.5h，加入扩链剂搅拌均匀，然后加入无水乙醇搅拌均匀消除反应不完全的NCO，低速搅拌0.5～1.0h，升温至56～60℃，真空下除去丙酮，即制得一种修色剂专用水性聚氨酯树脂。
本发明制得的一种速干水性聚氨酯修色剂与其他水性修色剂相比具有如下优势：
1）、贮存时不沉淀，干燥速度快，施工效率高，有效解决了其他水性修色剂咬底、开裂等弊端。
2）、在使用水稀释时，对底漆润湿性好，不出现发花，与着色剂相容性好；加入色精时不会破乳，不产生颗粒以及沉淀物。
3）、本发明速干水性修色剂不仅适应于水性底面涂料，而且可用于油性涂层的修色。
具体实施方式
本发明结合以下实例对一种速干水性聚氨酯修色剂做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
实施例1
一种修色剂专用水性聚氨酯树脂A，其制备工艺如下：
a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量份依次加入1,4-丁二醇2.5份、聚四氢呋喃醚二醇24.0份、精制脱水蓖麻油2.5份、二羟甲基丙酸4.5份，加热升温至100～110℃之间真空脱水1.5h；
b、降温至60～68℃，缓慢加入异氟尔酮二异氰酸酯14.2份，反应体系温度由化学反应热提供，温度控制在75～85℃，待反应温度稳定后滴加配方量的二月桂酸二丁基锡0.05份，升温至88～92℃反应2.0h，视体系粘度补充丙酮，加入2-辛基十二烷醇1.5份，保温反应1.5h，测定NCO值，当测定的值与理论设计值基本一致为止；
c、继续搅拌将温度降至45℃以下，缓慢滴加三乙胺4.8份，快速搅拌反应15～20min，然后加入计算量的水62.0份，高速搅拌0.5h，加入乙二胺2.2份搅拌均匀，然后加入无水乙醇2.0份搅拌均匀消除反应不完全的NCO，低速搅拌1.0h，升温至56～60℃，真空下除去丙酮，即制得一种修色剂专用水性聚氨酯树脂A。
实施例2
一种修色剂专用水性聚氨酯树脂B，其制备工艺如下：
a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量份依次加入一缩二丙二醇1.8份、三羟甲基丙烷0.8份、聚四氢呋喃醚二醇28.0份、精制脱水蓖麻油3.1份、二羟甲基丙酸5.2份，加热升温至100～110℃之间真空脱水1.5h；
b、降温至60～68℃，缓慢加入六亚甲基二异氰酸酯16.8份，反应体系温度由化学反应热提供，温度控制在75～85℃，待反应温度稳定后滴加配方量的二月桂酸二丁基锡0.05份，升温至88～92℃反应2.0h，视体系粘度补充丙酮，加入2-辛基十二烷醇1.8份，保温反应1.5h，测定NCO值，当测定的值与理论设计值基本一致为止；
c、继续搅拌将温度降至45℃以下，缓慢滴加三乙胺5.3份，快速搅拌反应15～20min，然后加入计算量的水66.0份，高速搅拌0.5h，加入乙二胺1.9份搅拌均匀，然后加入无水乙醇2.4份搅拌均匀消除反应不完全的NCO，低速搅拌1.0h，升温至56～60℃，真空下除去丙酮，即制得一种修色剂专用水性聚氨酯树脂B。
实施例3
一种修色剂专用水性聚氨酯树脂C，其制备工艺如下：
a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量份依次加入1,4-丁二醇2.5份、三羟甲基丙烷1.5份、聚四氢呋喃醚二醇30.0份、精制脱水蓖麻油4.2份、二羟甲基丙酸4.8份，加热升温至100～110℃之间真空脱水1.5h；
b、降温至60～68℃，缓慢加入甲苯二异氰酸酯18.0份，反应体系温度由化学反应热提供，温度控制在75～85℃，待反应温度稳定后滴加配方量的二月桂酸二丁基锡0.06份，升温至88～92℃反应2.0h，视体系粘度补充丙酮，加入2-辛基十二烷醇1.9份，保温反应1.5h，测定NCO值，当测定的值与理论设计值基本一致为止；
c、继续搅拌将温度降至45℃以下，缓慢滴加二甲基乙醇胺6.0份，快速搅拌反应15～20min，然后加入计算量的水68.0份，高速搅拌0.5h，加入乙二胺2.0份搅拌均匀，然后加入无水乙醇2.5份搅拌均匀消除反应不完全的NCO，低速搅拌1.0h，升温至56～60℃，真空下除去丙酮，即制得一种修色剂专用水性聚氨酯树脂C。
实施例4
一种速干水性聚氨酯修色剂，按重量份计,其组成为：修色剂专用水性聚氨酯树脂A15.0份、水性专用色精20.0份、消泡剂0.2份、流平剂0.3份、分散剂0.3份、甲醇68.0份、三乙胺1.5份、去离子水14.0份。
实施例5
一种速干水性聚氨酯修色剂，按重量份计,其组成为：修色剂专用水性聚氨酯树脂B10.0、水性专用色精17.0份、消泡剂0.2份、流平剂0.2份、分散剂0.2份、甲醇65.0份、三乙胺1.0份、去离子水13.0份。
实施例6
一种速干水性聚氨酯修色剂，按重量份计,其组成为：修色剂专用水性聚氨酯树脂C18.0份、水性专用色精18.0份、消泡剂0.3份、流平剂0.1份、分散剂0.2份、甲醇72.0份、三乙胺1.2份、去离子水16.0份。
本发明制得的速干水性聚氨酯修色剂，在温度25℃条件下使用，干燥时间为2～5min；而目前所使用的水性修色剂的干燥时间为10～20min，这大大提高了生产效率。
尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims (7)

1.一种速干水性聚氨酯修色剂，其特征在于：按重量份计，其配方是：修色剂专用水性聚氨酯树脂10.0～20.0份、水性专用色精2.0～30.0份、消泡剂0.1～0.4份、流平剂0.1～0.4份、分散剂0.1～0.5份、甲醇60.0～75.0份、三乙胺0.5～2.0份、去离子水10.0～20.0份；
其中，所述的修色剂专用水性聚氨酯树脂，由二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、多元醇、中和剂、扩链剂、2-辛基十二烷醇、精制脱水蓖麻油、二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡、无水乙醇和去离子水组成。
2.如权利要求1所述的修色剂专用水性聚氨酯树脂，其特征在于：按重量份计,其组成为：二异氰酸酯8.0～20.0份、聚四氢呋喃醚二醇12.0～32.0份、多元醇1.0～5.0份、中和剂2.0～7.0份、扩链剂1.0～3.0份、2-辛基十二烷醇0.5～2.5份、精制脱水蓖麻油1.5～5.0份、二羟甲基丙酸3.0～6.0份、二月桂酸二丁基锡0.01～0.1份、无水乙醇1.0～3.0份、去离子水50.0～70.0份；优选二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚二醇物质的量之比为1:0.17～0.32。
3.如权利要求2所述的修色剂专用水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述的二异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或几种的组合；为提高耐老化性能，优选异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种的组合。
4.如权利要求2所述的修色剂专用水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述的多元醇为1,4-丁二醇、己二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷中的一种或几种的组合。
5.如权利要求2所述的修色剂专用水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述的扩链剂为酰肼、乙二胺中的一种或几种的组合。
6.如权利要求2所述的修色剂专用水性聚氨酯树脂，其特征在于：所述的中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的至少一种。
7.如权利要求2所述的修色剂专用水性聚氨酯树脂，其特征在于；所述的修色剂专用水性聚氨酯树脂，其制备工艺如下：
a）、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量份依次加入多元醇、聚四氢呋喃醚二醇、精制脱水蓖麻油、二羟甲基丙酸，加热升温至100～110℃之间真空脱水1.5～2.0h；
b）、降温至60～68℃，缓慢加入二异氰酸酯，反应体系温度由化学反应热提供，温度控制在75～85℃，待反应温度稳定后滴加配方量的二月桂酸二丁基锡，升温至88～92℃反应1.5～2.0h，视体系粘度补充丙酮，加入2-辛基十二烷醇，保温反应1.0～1.5h，测定NCO值，当测定的值与理论设计值基本一致为止；
c）、继续搅拌将温度降至45℃以下，缓慢滴加中和剂，快速搅拌反应15～20min，然后加入计算量的水，高速搅拌0.5h，加入扩链剂搅拌均匀，然后加入无水乙醇搅拌均匀消除反应不完全的NCO，低速搅拌0.5～1.0h，升温至56～60℃，真空下除去丙酮，即制得一种修色剂专用水性聚氨酯树脂。
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