CN110938358A - 水性聚氨酯油漆、由其制备的高耐水性制品及高耐水性皮革 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水性聚氨酯油漆，其包含按重量份计的如下组分：70‑130份聚碳型水性聚氨酯分散体，0.5‑15份固化剂，0‑20份手感剂，0‑5份消泡剂，和0‑5份流平剂。本发明还涉及一种高耐水性制品，其包括基材层和设置在所述基材层的表面的由本发明水性聚氨酯油漆获得的水性聚氨酯油漆层。本发明还涉及一种高耐水性皮革，其包括表皮层，例如TPO表皮层或者PVC表皮层或者PU表皮层或者真皮层，和设置在所述表皮层的外表面的由本发明水性聚氨酯油漆获得的水性聚氨酯油漆层。由本发明水性聚氨酯油漆制备的高耐水性制品，特别是高耐水性皮革，例如TPO皮革，既满足低VOC、低气味，同时又能达到高耐水性能。
Description
技术领域
本发明涉及水性聚氨酯油漆。更具体而言，本发明涉及用于制备高耐水性制品，特别是高耐水性皮革的水性聚氨酯油漆。本发明还涉及由所述水性聚氨酯油漆制备的高耐水性制品，特别是高耐水性皮革。
背景技术
油漆广泛应用于各个领域，涂覆在被保护或被装饰的各种制品的表面，用来提高耐磨、耐刮擦、耐热、手感等性能。油漆通常使用有机溶剂或水来配制。使用溶剂配制的传统溶剂型油漆具有高耐水性，然而其VOC含量高、气味大。使用水配制的传统水性油漆的VOC含量低、气味小，然而耐水性差。随着人们环保意识的不断增强，油漆的水性化研究越来越被重视。
因此，开发出新的水性油漆配方，用来制备高耐水性制品，特别是高耐水性皮革，既满足低VOC、低气味，同时又能达到高耐水性能，创造安全环保的环境变得尤为重要。
发明内容
如上所述，需要新的水性油漆配方来代替传统溶剂型油漆，在涂覆于制品上时能够在降低VOC的同时兼具高耐水性。
为了解决上面所述的技术问题，一方面，本发明提供一种水性聚氨酯油漆，其包含按重量份计的如下组分：
70-130份，例如70份、80份、90份、100份、110份、120份、130份或者这些数值任两者之间范围内的含量的聚碳型水性聚氨酯分散体，
0.5-15份，例如0.5份、1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份或者这些数值任两者之间范围内的含量的固化剂，
0-20份，例如0份、1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份或者这些数值任两者之间范围内的含量的手感剂，
0-5份，例如0份、1份、2份、3份、4份、5份或者这些数值任两者之间范围内的含量的消泡剂，和
0-5份，例如0份、1份、2份、3份、4份、5份或者这些数值任两者之间范围内的含量的流平剂。
在本发明的优选实施方案中，本发明涉及一种水性聚氨酯油漆，其包含按重量份计的如下组分：80-120份聚碳型水性聚氨酯分散体，1-10份固化剂，0.5-15份手感剂，0.1-1份消泡剂，和0.05-1份流平剂。
在本发明的另一优选实施方案中，本发明涉及一种水性聚氨酯油漆，其包含按重量份计的如下组分：90-110份聚碳型水性聚氨酯分散体，2-9份固化剂，1-12份手感剂，0.2-0.9份消泡剂，和0.1-0.8份流平剂。
优选地，所述聚碳型水性聚氨酯分散体的固体含量为10-60重量％，更优选15-50重量％，最优选20-45重量％。
优选地，所述聚碳型水性聚氨酯可包含如下结构单元：
其中R1表示
R2表示
n为1-30，优选5-20，更优选8-15的整数。
优选地，所述聚碳型水性聚氨酯的数均分子量为5,000-80,000，更优选7,000-50,000，最优选9,000-20,000。
由所述聚碳型水性聚氨酯制备分散体可根据本领域的常规方法进行。
优选地，所述固化剂为多异氰酸酯固化剂，更优选选自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、十四亚甲基二异氰酸酯、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1,2-二异氰酸酯基环己烷和2,4-或2,6-二异氰酸酯基-1-甲基环己烷、二异氰酸酯或者这些多异氰酸酯的混合物，最优选六亚甲基二异氰酸酯。
如果存在的话，优选地，所述手感剂为有机硅型手感剂，更优选包含按重量份计的如下组分：聚硅醚1-10份、硅树脂1-5份和乳化硅油1-2份。
如果存在的话，优选地，所述消泡剂为有机硅型消泡剂，更优选含气相二氧化硅的聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液。
如果存在的话，优选地，所述流平剂为有机硅型流平剂，更优选聚醚改性有机硅流平剂。
此外，所述水性聚氨酯油漆还可进一步包含不同于已经描述的组分的其它组分。这些组分包括例如典型的油漆添加剂，例如抗氧化剂，除气剂，润湿剂，分散剂，流量控制剂，增促剂，例如硅烷基增促剂，流变助剂，例如增稠剂，防流挂剂和触变剂，蜡和蜡状化合物，杀生物剂，消光剂，自由基清除剂，光稳定剂，优选具有370nm以下的吸收最大值的UV吸收剂和/或位阻胺(HALS)，腐蚀抑制剂，阻燃剂或聚合抑制剂，以及可溶性染料，颜料，和其它填料或催化剂。这类组分的含量在对它们而言基于所述水性聚氨酯油漆的总量为0.1-20重量％的常用范围内。这类组分可以本领域常规的方式掺入所述水性聚氨酯油漆中。
所述水性聚氨酯油漆可用作底漆、中间漆或面漆。
所述水性聚氨酯油漆可用于涂覆在各种制品的表面。
另一方面，本发明涉及一种高耐水性制品，其包括基材层和设置在所述基材层的表面的由本发明水性聚氨酯油漆获得的水性聚氨酯油漆层。
优选地，制品可以是其上能够涂覆油漆的任何物品，例如建筑材料、汽车车身及其各部件、容器、玻璃制品、木器、塑料、皮革材料等。所述制品通常包含基材层，可以是硬基材层，例如钢板、铁板、玻璃、木材等，也可以是软基材层，例如塑料、皮革等，尤其是TPO表皮层或者PVC表皮层或者PU表皮层或者真皮层等。
因此，在本发明的优选实施方案中，本发明提供一种高耐水性皮革，其包括表皮层，例如TPO表皮层或者PVC表皮层或者PU表皮层或者真皮层，和设置在所述表皮层的外表面的由本发明水性聚氨酯油漆获得的水性聚氨酯油漆层。
本发明的高耐水性皮革可用于或用作车辆内饰材料，还可用于家具如沙发、皮包、服饰等。
在本发明的另一优选实施方案中，本发明提供一种TPO皮革，其包含自下而上的任选聚烯烃海绵层、TPO表皮层、水性聚氨酯油漆层，其中所述水性聚氨酯油漆层由本发明水性聚氨酯油漆获得。
所述海绵层是任选存在的。如果存在的话，其由发泡海绵制备而成的；所述发泡海绵包含按重量份计的如下组分：35-60份聚丙烯、40-55份增韧材料、15-25份橡胶、20-30份发泡剂。
优选地，所述增韧材料包括聚烯烃弹性体POE、共聚物SEPS和发泡聚苯乙烯。所述聚烯烃弹性体POE是丁烯与聚烯烃树脂形成的橡胶，所述共聚物SEPS是苯乙烯与共轭二烯烃形成的嵌段共聚物。
优选地，所述橡胶包括丁晴橡胶、硅橡胶和三元乙丙橡胶。
优选地，所述发泡剂包含按重量份计的如下组分：5-15份偶氮二甲酰胺、1-5份对甲苯磺酰肼、25-40份聚乙二醇、5-15份三乙醇胺、1-5份碳酸氢钠和2-3份季戊四醇。
优选地，所述TPO表皮层包含按重量份计的如下组分：20-40份聚乙烯、20-40份聚丙烯、25-40份乙烯丁烯橡胶或乙烯丙烯橡胶、6-15份硬脂酸类助剂和5-9份色母粒。
优选地，所述水性聚氨酯油漆层包括底漆层、中间漆层和面漆层。
在本发明的又一优选实施方案中，本发明的高耐水性制品，特别是高耐水性皮革，例如TPO皮革可由如下方法制备，包括：
1)制备TPO表皮层：将聚乙烯、聚丙烯、乙烯丁烯橡胶或乙烯丙烯橡胶、硬脂酸类助剂、色母粒混合均匀，投入挤出机，经挤压形成TPO薄膜；然后对TPO薄膜进行电晕处理，得到TPO表皮层；
2)制备水性聚氨酯油漆层：在容器中，加入聚碳型水性聚氨酯分散体，任选手感剂，任选消泡剂和任选流平剂，搅拌均匀，然后加入固化剂，继续搅拌均匀，得到水性聚氨酯油漆；
向步骤1)中获得的所述TPO表皮层上涂上一层步骤2)制备得到的水性聚氨酯油漆，待漆面固化后，烘干；
3)将在步骤2)中获得的其上涂覆有水性聚氨酯油漆层的TPO挤出样进行印刷，使得TPO表皮具有所需要的外观和手感；和
4)将在步骤3)中获得的TPO材料进行压花，压花同时任选地贴合泡绵，使得TPO表皮具有所需要的花纹。
在本发明的优选实施方案中，本发明的高耐水性制品，特别是高耐水性皮革，例如TPO皮革可由如下方法制备，包括：
1)制备TPO表皮层：将聚乙烯、聚丙烯、乙烯丁烯橡胶或乙烯丙烯橡胶、硬脂酸类助剂、色母粒混合均匀，投入挤出机，经挤压形成TPO薄膜；然后对TPO薄膜进行电晕处理，得到TPO表皮层；
2)制备水性聚氨酯油漆层：在容器中，加入聚碳型水性聚氨酯分散体，手感剂，消泡剂和流平剂，搅拌均匀，然后加入固化剂，继续搅拌均匀，分别得到水性聚氨酯底漆、中间漆和面漆；
向步骤1)中获得的所述TPO表皮层上涂上一层步骤2)制备得到的水性聚氨酯底漆，待漆面固化后，再涂上一层步骤2)制备得到的水性聚氨酯中间漆，待漆面固化后，再涂上一层步骤2)制备得到的水性聚氨酯面漆，然后烘干；
3)将在步骤2)中获得的其上涂覆有水性聚氨酯油漆层的TPO挤出样进行印刷，使得TPO表皮具有所需要的外观和手感；和
4)将在步骤3)中获得的TPO材料进行压花，压花同时任选地贴合泡绵，使得TPO表皮具有所需要的花纹。
由本发明水性聚氨酯油漆制备的高耐水性制品，特别是高耐水性皮革，例如TPO皮革，既满足低VOC、低气味，同时又能达到高耐水性能。
附图说明
图1示出本发明的高耐水性TPO材料的剖面结构，由下到上依次包括：TPO基材、底漆层、中间漆层和面漆层。
实施例
以下进一步结合实施例阐述本发明。这些实施例只是基于举例和说明目的给出，不意欲以任何方式限制本发明的范围。
若无特别说明，实施例和对比例中使用的各种材料，相同名称表示使用的是同牌号同批次产品。
在本说明书中，除非另行说明，否则所给的含量百分数、份数等均以重量计。
所用聚碳型水性聚氨酯分散体：
固体含量为30％；
聚碳型水性聚氨酯的数均分子量为约11000。
所用聚酯型水性聚氨酯分散体：
固体含量为30％；
聚酯型水性聚氨酯的数均分子量为约11000。
所用聚酯型水性聚氨酯与所用聚碳型水性聚氨酯在结构上不同之处在于所用聚酯型水性聚氨酯中R2表示
所用固化剂为六亚甲基二异氰酸酯。
所用手感剂包含按重量份计的如下组分：聚硅醚5份、硅树脂3份、乳化硅油1.5份。
所用消泡剂为含气相二氧化硅的聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液。
所用流平剂为聚醚改性有机硅流平剂。
实施例1
第一步：TPO挤出样生产
TPO表皮层的制备类似于CN107163810A进行：将按重量份计的30份聚乙烯、30份聚丙烯、35份乙烯丁烯橡胶或乙烯丙烯橡胶、12份硬脂酸类助剂、8份色母粒混合均匀，投入挤出机，经挤出后形成TPO薄膜；然后对TPO薄膜进行电晕处理，得到TPO表皮层；
第二步：水漆配制和涂覆
底漆：取一干净空桶，加入100重量份聚碳型水性聚氨酯分散体，1重量份手感剂，0.4重量份消泡剂，0.2重量份流平剂，在搅拌中加入水漆桶中，以500rpm的速度搅拌10分钟；称取并加入3重量份固化剂，并以600rpm的速度搅拌20分钟，保存待用；
中间漆：取一干净空桶，加入100重量份聚碳型水性聚氨酯分散体，2重量份手感剂，0.4重量份消泡剂，0.3重量份流平剂，在搅拌中加入水漆桶中，以500rpm的速度搅拌10分钟；称取并加入3重量份固化剂，并以600rpm的速度搅拌20分钟，保存待用；
面漆：取一干净空桶，加入100重量份聚碳型水性聚氨酯分散体，5重量份手感剂，0.4重量份消泡剂，0.2重量份流平剂，在搅拌中加入水漆桶中，以500rpm的速度搅拌10分钟；称取并加入4重量份固化剂，并以600rpm的速度搅拌20分钟，保存待用；
向第一步中获得的所述TPO表皮层上涂上一层第一步制备得到的水性聚氨酯底漆，待漆面固化后，再涂上一层第一步制备得到的水性聚氨酯中间漆，待漆面固化后，再涂上一层第一步制备得到的水性聚氨酯面漆，然后烘干；
第三步：将第二步中所述的TPO挤出样进行印刷，使得TPO表皮具有所需要的外观和手感；
第四步：将第三步中的TPO材料进行压花，压花同时任选地贴合泡绵，使得TPO表皮具有所需要的花纹。
经过实施例1的方法步骤，制备成的高耐水性TPO材料，其剖面结构如图1中所示，由下到上依次包括：TPO基材、底漆层、中间漆层和面漆层。
实施例2
第一步：TPO挤出样生产
TPO表皮层的制备如实施例1所述；
第二步：水漆配制
底漆：取一干净空桶，加入100重量份聚碳型水性聚氨酯分散体，2重量份手感剂，0.4重量份消泡剂，0.1重量份流平剂，在搅拌中加入水漆桶中，以500rpm的速度搅拌10分钟；称取并加入2重量份固化剂，并以500rpm的速度搅拌20分钟，保存待用；
中间漆：取一干净空桶，加入100重量份聚碳型水性聚氨酯分散体，4重量份手感剂，0.6重量份消泡剂，0.5重量份流平剂，在搅拌中加入水漆桶中，以500rpm的速度搅拌10分钟；称取并加入4重量份固化剂，并以600rpm的速度搅拌20分钟，保存待用；
面漆：取一干净空桶，加入100重量份聚碳型水性聚氨酯分散体，10重量份手感剂，0.8重量份消泡剂，0.5重量份流平剂，在搅拌中加入水漆桶中，以500rpm的速度搅拌10分钟；称取并加入8重量份固化剂，并以500rpm的速度搅拌20分钟，保存待用；
向第一步中获得的所述TPO表皮层上涂上一层第一步制备得到的水性聚氨酯底漆，待漆面固化后，再涂上一层第一步制备得到的水性聚氨酯中间漆，待漆面固化后，再涂上一层第一步制备得到的水性聚氨酯面漆，然后烘干；
第三步：将第二步中所述的TPO挤出样进行印刷，使得TPO表皮具有所需要的外观和手感；
第四步：将第三步中的TPO材料进行压花，压花同时任选地贴合泡绵，使得TPO表皮具有所需要的花纹。
对比例：
第一步：TPO挤出样生产
TPO表皮层的制备如实施例1所述；
第二步：水漆配制
底漆：取一干净空桶，加入100重量份聚酯型水性聚氨酯分散体，1重量份手感剂，0.4重量份消泡剂，0.2重量份流平剂，在搅拌中加入水漆桶中，以500rpm的速度搅拌10分钟；称取并加入3重量份固化剂，并以600rpm的速度搅拌20分钟，保存待用；
中间漆：取一干净空桶，加入100重量份聚酯型水性聚氨酯分散体，2重量份手感剂，0.4重量份消泡剂，0.3重量份流平剂，在搅拌中加入水漆桶中，以500rpm的速度搅拌10分钟；称取并加入3重量份固化剂，并以600rpm的速度搅拌20分钟，保存待用；
面漆：取一干净空桶，加入100重量份聚酯型水性聚氨酯分散体，5重量份手感剂，0.4重量份消泡剂，0.2重量份流平剂，在搅拌中加入水漆桶中，以500rpm的速度搅拌10分钟；称取并加入4重量份固化剂，并以600rpm的速度搅拌20分钟，保存待用；
向第一步中获得的所述TPO表皮层上涂上一层第一步制备得到的水性聚氨酯底漆，待漆面固化后，再涂上一层第一步制备得到的水性聚氨酯中间漆，待漆面固化后，再涂上一层第一步制备得到的水性聚氨酯面漆，然后烘干；
第三步：将第二步中所述的TPO挤出样进行印刷，使得TPO表皮具有所需要的外观和手感；
第四步：将第三步中的TPO材料进行压花，压花同时任选地贴合泡绵，使得TPO表皮具有所需要的花纹。
耐水性测试根据如下进行：
GMW14122-2015：3.2.24耐环境暴露(Enviromental Exposure Resistance)，3.2.24.1湿度(Humidity)
测试方法：GMW14124，Q循环(Cycle Q)
测试结果如下表所示：
| 实施例1 | 实施例2 | 对比例 | |
| 评价 | 合格 | 合格 | 不合格 |
注：合格：满足要求
不合格：不满足要求
由上述结果可看出，本发明实施例的TPO材料相比于对比例的那些具有更好的耐水性。
Claims (10)
1.一种水性聚氨酯油漆，其特征在于：所述水性聚氨酯油漆包含按重量份计的如下组分：70-130份、优选80-120份、更优选90-110份聚碳型水性聚氨酯分散体，0.5-15份、优选1-10份、更优选2-9份固化剂，0-20份、优选0.5-15份、更优选1-12份手感剂，0-5份、优选0.1-1份、更优选0.2-0.9份消泡剂，和0-5份、优选0.05-1份、更优选0.1-0.8份流平剂。
2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯油漆，其中所述聚碳型水性聚氨酯分散体的固体含量为10-60重量％，优选15-50重量％，更优选20-45重量％。
3.根据权利要求1或2所述的水性聚氨酯油漆，其特征在于：所述聚碳型水性聚氨酯包含如下结构单元：
其中R1表示
R2表示
n为1-30，优选5-20，更优选8-15的整数。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的水性聚氨酯油漆，其特征在于：所述聚碳型水性聚氨酯的数均分子量为5,000-80,000，优选7,000-50,000，更优选9,000-20,000。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的水性聚氨酯油漆，其特征在于：所述固化剂为多异氰酸酯固化剂，优选选自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、十四亚甲基二异氰酸酯、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1,2-二异氰酸酯基环己烷和2,4-或2,6-二异氰酸酯基-1-甲基环己烷、二异氰酸酯或者这些多异氰酸酯的混合物，更优选六亚甲基二异氰酸酯。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的水性聚氨酯油漆，其特征在于：所述手感剂为有机硅型手感剂，优选包含按重量份计的如下组分：聚硅醚1-10份、硅树脂1-5份和乳化硅油1-2份。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的水性聚氨酯油漆，其特征在于：所述消泡剂为有机硅型消泡剂，优选含气相二氧化硅的聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的水性聚氨酯油漆，其特征在于：所述流平剂为有机硅型流平剂，优选聚醚改性有机硅流平剂。
9.一种高耐水性制品，其特征在于：所述高耐水性制品包括基材层和设置在所述基材层的表面的水性聚氨酯油漆层，其中所述水性聚氨酯油漆层由根据权利要求1-8中任一项所述的水性聚氨酯油漆获得。
10.一种高耐水性皮革，其特征在于：所述皮革包括表皮层，例如TPO表皮层或者PVC表皮层或者PU表皮层或者真皮层，和设置在所述表皮层的外表面的水性聚氨酯油漆层，例如包括底漆层、中间漆层和面漆层，其中所述水性聚氨酯油漆层由根据权利要求1-8中任一项所述的水性聚氨酯油漆获得。
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Country or region after: China Address after: No. 108 Jianghai South Road, Jingang Town, Zhangjiagang City, Suzhou City, Jiangsu Province, 215632 Applicant after: Benecke Changshun automotive interior materials (Zhangjiagang) Co.,Ltd. Address before: 215632 No.1 Jianghai South Road, Jingang town, Zhangjiagang City, Jiangsu Province Applicant before: BENECKE-CHANGSHUN AUTO TRIM (ZHANGJIAGANG) Co.,Ltd. Country or region before: China |
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| CB02 | Change of applicant information |