CN111320928A - 高光泽高doi的水性聚氨酯涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水性涂料技术领域，具体涉及一种高光泽高DOI的水性聚氨酯涂料及其制备方法和应用，所述涂料包括A组分和B组分，所述A组分包括如下重量份数的原料：水性羟基丙烯酸分散体40‑50份、水性聚酯分散体15‑25份、助溶剂5‑8份、助剂3.5‑4.5份、颜料4‑25份和去离子水6.5‑19份，所述B组分包括如下重量份数的原料：水性异氰酸酯17.5‑20份和PGDA溶剂5‑7.5份。本发明选用水性羟基丙烯酸分散体搭配水性聚酯分散体作为主体树脂，在保证耐候、耐化学品、干性等性能的前提下，提高漆膜流平性和DOI值。

Description

高光泽高DOI的水性聚氨酯涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，具体涉及一种高光泽高DOI的水性聚氨酯涂料及其制备 方法和应用。
背景技术
近几年随着环保力度的加大，水性涂料蓬勃发展。在中轻防腐领域，水性工业涂料占比 份额也呈现逐年翻倍增长。未来水性涂料有望成为中轻防腐领域的主流。
但水性2K PU涂料，因其丰满度差、橘皮重、雾影高等劣势，在外观要求较高的领域， 如工程机械、轨道交通或客车大巴等上的应用受到很大局限。
基于此，本发明提供一种高光泽高DOI的水性聚氨酯涂料及其制备方法和应用。
发明内容
针对现有水性双组份聚氨酯涂料丰满度差、橘皮重、雾影高的不足，本发明通过对主体 树脂、助剂及助溶剂的筛选，以及对各原料用量配比的选择，提供一种高光泽高DOI的水性 聚氨酯涂料及其制备方法和应用。
高光泽高DOI的水性聚氨酯涂料，所述涂料包括A组分和B组分，
所述A组分包括如下重量份数的原料：水性羟基丙烯酸分散体40-50份、水性聚酯分散 体15-25份、助溶剂5-8份、助剂3.5-4.5份、颜料4-25份和去离子水6.5-19份，其中，
所述助溶剂包括低沸点助溶剂、中沸点助溶剂和高沸点助溶剂，
所述助剂包括pH调节剂、分散剂、非硅类流平剂、消泡剂和增稠剂；
所述B组分包括如下重量份数的原料：水性异氰酸酯17.5-20份和PGDA溶剂5-7.5份。
进一步的，所述助剂中pH调节剂、分散剂、非硅类流平剂、消泡剂和增稠剂的重量比 为0.3-0.5：1.5-1.7：0.8-1.0：0.4-0.6：0.5-0.7。
进一步的，所述水性羟基丙烯酸分散体为科思创的Bayhydrol xp 2470，所述Bayhydrol xp 2470固含约为45％，以水：溶剂石脑油100：Dowanol丙二醇丁醚按44.3：4：2.7比例混合 作为溶剂，pH值约为7.8，羟基含量约为3.9％；所述水性聚酯分散体为ASKChemicals GmbH 的NECOWEL 720。
进一步的，所述低沸点助溶剂、中沸点助溶剂和高沸点助溶剂的重量比为8:11:1。
进一步的，低沸点助溶剂为沸点大于等于140℃且小于等于175℃的助溶剂，
所述中沸点助溶剂为沸点大于175℃且小于等于205℃的助溶剂，
所述高沸点助溶剂为沸点大于205℃且小于等于255℃的助溶剂。
进一步的，所述低沸点助溶剂为BCS，中沸点助溶剂为DPM、PGDA中的一种或两种，高沸点助溶剂为DPnB。
进一步的，所述pH调节剂为DMEA；
所述分散剂为BYK 2012、DEGO的755W中的一种或两种；
所述非硅类流平剂为迪高的wet510、优卡的350W中的一种或两种；
所述消泡剂为BYK 011；
所述增稠剂为聚氨酯增稠剂，中低剪切的如海明斯德谦的299和/或陶氏的RM-8W，高 剪切的如OMG的0434；
所述颜料为高性能颜料，如科莱恩、杜邦、一品厂家供货的颜料。
进一步的，所述水性聚氨酯涂料的pH值为9-10，该pH值下涂料储存性得到明显改善， 储存后光泽变化小。
第二方面，本发明提供上述水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1：A组分的制备
S11：将6.5份去离子水和分散剂在300-500r/min转速下搅拌15min，随后加入1/2的消 泡剂，提高转速至800r/min，缓慢的加入颜料和10份水性羟基丙烯酸分散体，搅拌均匀后， 研磨至细度为10μm，得到水浆，备用；
S12：将剩余的水性羟基丙烯酸分散体和水性聚酯分散体在500-800r/min转速下搅拌，加 入上述水浆，搅拌10min后，加入剩余去离子水、助溶剂和剩余助剂，所述助剂中的增稠剂 最后添加，控制粘度在80-90KU，过滤，包装；
S2：B组分的制备
S21：在300-500r/min转速下，将水性异氰酸酯和PGDA混合搅拌均匀即可，过滤，包装。
第三方面，本发明提供一种上述水性聚氨酯涂料在工程机械、轨道交通、客车大巴外观 涂刷上的应用。
本发明有益效果在于，
①选用水性羟基丙烯酸分散体搭配水性聚酯分散体作为主体树脂，在保证耐候、耐化学 品、干性等性能的前提下，提高漆膜流平性和DOI值；
②低中高沸点助溶剂搭配使用，使涂膜在干燥过程中，有较好的挥发梯度，改善漆膜干 燥过程中贝纳德漩涡效应，从而有效较少雾影和橘皮；
③流平剂选用非硅类，有效防止暗泡，针孔等漆膜弊病，改善橘皮程度。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的 技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不 是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高光泽高DOI的聚氨酯涂料，涂料包括A组分和B组分，
A组分包括如下原料：水性羟基丙烯酸分散体(科思创的Bayhydrol xp 2470)、水性聚 酯分散体(ASK Chemicals GmbH的NECOWEL 720)、助溶剂、助剂、颜料(科莱恩)和去离子水，
其中，助溶剂包括低沸点助溶剂(BCS)、中沸点助溶剂(DPM)和高沸点助溶剂(DPnB)，
助剂包括pH调节剂(DMEA)、分散剂(BYK 2012)、非硅类流平剂(迪高的wet510)、消泡剂(BYK 011)和增稠剂(海明斯德谦的299)；
B组分包括原料：水性异氰酸酯和PGDA溶剂；
A组分、B组分各原料用量如下表1所示；
本实施例涂料的制备方法包括如下步骤：
S1：A组分的制备
S11：将6.5份去离子水和分散剂在300-500r/min转速下搅拌15min，随后加入1/2的消 泡剂，提高转速至800r/min，缓慢的加入颜料和10份水性羟基丙烯酸分散体，搅拌均匀后， 研磨至细度为10μm，得到水浆，备用；
S12：将剩余的水性羟基丙烯酸分散体和水性聚酯分散体在500-800r/min转速下搅拌，加 入上述水浆，搅拌10min后，加入剩余去离子水、助溶剂和剩余助剂，所述助剂中的增稠剂 最后添加，控制粘度在80-90KU，过滤，包装；
S2：B组分的制备
S21：在300-500r/min转速下，将水性异氰酸酯和PGDA混合搅拌均匀即可，过滤，包装。
实施例2
一种高光泽高DOI的聚氨酯涂料，涂料包括A组分和B组分，
A组分包括如下原料：水性羟基丙烯酸分散体(科思创的Bayhydrol xp 2470)、水性聚 酯分散体(ASK Chemicals GmbH的NECOWEL 720)、助溶剂、助剂、颜料(一品)和去离子水，
其中，助溶剂包括低沸点助溶剂(BCS)、中沸点助溶剂(PGDA)和高沸点助溶剂(DPnB)，
助剂包括pH调节剂(DMEA)、分散剂(DEGO的755W)、非硅类流平剂(优卡的350W)、消泡剂(BYK 011)和增稠剂(OMG的0434)；
B组分包括原料：水性异氰酸酯和PGDA溶剂；
A组分、B组分各原料用量如下表1所示；
本实施例涂料的制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种高光泽高DOI的聚氨酯涂料，涂料包括A组分和B组分，
A组分包括如下原料：水性羟基丙烯酸分散体(科思创的Bayhydrol xp 2470)、水性聚 酯分散体(ASK Chemicals GmbH的NECOWEL 720)、助溶剂、助剂、颜料(科莱恩)和去离子水，
其中，助溶剂包括低沸点助溶剂(BCS)、中沸点助溶剂(DPM)和高沸点助溶剂(DPnB)，
助剂包括pH调节剂(DMEA)、分散剂(BYK 2012)、非硅类流平剂(迪高的wet510)、消泡剂(BYK 011)和增稠剂(海明斯德谦的299)；
B组分包括原料：水性异氰酸酯和PGDA溶剂；
A组分、B组分各原料用量如下表1所示；
本实施例涂料的制备方法与实施例1相同。
对比例1
对比例1与实施例3的区别在于涂料的主体树脂不同，对比例1的主体树脂不包含水性 聚酯分散体。
对比例2
对比例2与实施例3的区别在于涂料的主体树脂不同，对比例2的主体树脂不包含水性 羟基丙烯酸分散体。
对比例3-5
对比例3-5与实施例3的区别在于涂料的助溶剂不同，对比例3的助溶剂为低沸点助溶 剂BCS，对比例4的助溶剂为中沸点助溶剂DPM，对比例5的助溶剂为高沸点助溶剂DPnB。
表1实施例、对比例原料用量表(单位：份)
Figure BDA0002421854080000061
Figure BDA0002421854080000071
测试例1
对实施例及对比例的A组分与B组分混合得到的涂料进行性能测试，测试结果如表2、 表3所示。
表2实施例性能测试结果
Figure BDA0002421854080000072
表3对比例性能测试结果(标准同表2)
测试项目 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
容器中状态 通过 通过 通过 通过 通过
粘度(KU) 82.5 88.6 89.2 85.4 86.2
不挥发物含量(％) 63 58 66 65 62
施工性 通过 通过 通过 通过 通过
涂膜光泽(20°/60°) 81/90 85/96 82/93 80/91 75/89
DOI 75 89 82 72 63
附着力(级) 0 0 0 0 0
耐冲击性(cm) 50 50 50 50 50
柔韧性(mm) 2 2 2 2 2
耐人工老化/1000h 通过 未通过 通过 通过 通过
根据表2可知，本发明的水性聚氨酯涂料粘度适中，施工无障碍，机械性能优异，且具 备高光高DOI值，使用效率高，VOC含量低，无重金属，是一种环保高性能高外观的聚氨酯面漆。
根据表3可知，通过对比例1、2与实施例3的对比分析，水性聚酯分散体得到加入可明 显提高涂料的流平性和DOI值，但不复配的纯水性聚酯分散体耐人工老化性较差；通过对比 例3-5与实施例3的对比分析，仅使用单一沸点助剂时，雾影明显严重，DOI值下降。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离 本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的 修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员 在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (10)

1.高光泽高DOI的水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述涂料包括A组分和B组分，
所述A组分包括如下重量份数的原料：水性羟基丙烯酸分散体40-50份、水性聚酯分散体15-25份、助溶剂5-8份、助剂3.5-4.5份、颜料4-25份和去离子水6.5-19份，其中，
所述助溶剂包括低沸点助溶剂、中沸点助溶剂和高沸点助溶剂，
所述助剂包括pH调节剂、分散剂、非硅类流平剂、消泡剂和增稠剂；
所述B组分包括如下重量份数的原料：水性异氰酸酯17.5-20份和PGDA溶剂5-7.5份。
2.如权利要求1所述的水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述助剂中pH调节剂、分散剂、非硅类流平剂、消泡剂和增稠剂的重量比为0.3-0.5：1.5-1.7：0.8-1.0：0.4-0.6：0.5-0.7。
3.如权利要求1所述的水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述水性羟基丙烯酸分散体为科思创的Bayhydrol xp 2470，所述水性聚酯分散体为ASK Chemicals GmbH的NECOWEL 720。
4.如权利要求1所述的水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述低沸点助溶剂、中沸点助溶剂和高沸点助溶剂的重量比为8:11:1。
5.如权利要求1所述的水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述低沸点助溶剂为沸点大于等于140℃且小于等于175℃的助溶剂，
所述中沸点助溶剂为沸点大于175℃且小于等于205℃的助溶剂，
所述高沸点助溶剂为沸点大于205℃且小于等于255℃的助溶剂。
6.如权利要求1所述的水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述低沸点助溶剂为BCS，中沸点助溶剂为DPM、PGDA中的一种或两种，高沸点助溶剂为DPnB。
7.如权利要求1所述的水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述pH调节剂为DMEA；
所述分散剂为BYK 2012、DEGO的755W中的一种或两种；
所述非硅类流平剂为迪高的wet510、优卡的350W中的一种或两种；
所述消泡剂为BYK 011；
所述增稠剂为聚氨酯增稠剂；
所述颜料为高性能颜料。
8.如权利要求1所述的水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述水性聚氨酯涂料的pH值为9-10。
9.如权利要求1所述的水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：A组分的制备
S11：将6.5份去离子水和分散剂在300-500r/min转速下搅拌15min，随后加入1/2的消泡剂，提高转速至800r/min，缓慢加入颜料和10份水性羟基丙烯酸分散体，搅拌均匀后，研磨至细度为10μm，得到水浆，备用；
S12：将剩余的水性羟基丙烯酸分散体和水性聚酯分散体在500-800r/min转速下搅拌，加入上述水浆，搅拌10min后，加入剩余去离子水、助溶剂和剩余助剂，所述助剂中的增稠剂最后添加，控制粘度在80-90KU，过滤，包装；
S2：B组分的制备
S21：在300-500r/min转速下，将水性异氰酸酯和PGDA混合搅拌均匀即可，过滤，包装。
10.如权利要求1所述的水性聚氨酯涂料在工程机械、轨道交通、客车大巴外观涂刷上的应用。
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