CN111333802A - 水性聚氨酯分散体及其制备方法与应用、水性涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水性聚氨酯分散体及其制备方法与应用、水性涂料，该水性聚氨酯分散体的制备原料包括：13～19份多异氰酸酯化合物、14～22份大分子二元醇化合物、3.5～5.3份含酸性基的小分子二元醇化合物、1～2份扩链剂、0.5～2份多元醇封端剂、0.02～0.05份催化剂、1.5～3.4份中和剂和54～6份水。该水性聚氨酯分散体应用于制备水性涂料时，能提升水性涂料在室温闪干或者低温加热闪干阶段时的触变指数，经过喷涂之后的水性涂料的粘度迅速上升，从而提高铝粉在水性涂料中的定向排列能力，且涂料的平整性好。

Description

水性聚氨酯分散体及其制备方法与应用、水性涂料
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，特别是涉及一种水性聚氨酯分散体及其制备方法与应用、水性涂料。
背景技术
带铝粉的涂料具有随角异色的特性，随着观察角度的变化或改变光源的照射角度，涂料的颜色和光泽会随之变化，而且具有很好的闪光效果。近年来，在汽车、手机、数码相机、笔记本、电子穿戴设备等产品制备过程中大量使用了带铝粉的漆料，从而凸显出物品的外型设计感，给消费者留下更深刻的印象。其中，作为颜料的铝粉的微观结构为片层结构，铝粉在涂膜中的定向排列越好，漆膜的金属光泽越强，物品外观更炫目。传统的涂料技术中，有机溶剂型涂料主要是通过有机溶剂的快速挥发，使涂膜快速收缩实现铝粉的优异排列，但是有机溶剂或多或少具有不同程度的毒性，对人体有害，且多数有机溶剂具有易燃易爆性，在涂料的生产和使用环节均存在非常大的安全隐患。随着环保立法规日益完善，有机溶剂型涂料已经不符合现代社会的要求，逐渐被淘汰，而以水为溶剂的环保型水性涂料日益成为人们关注的焦点，但水性涂料在使用时，溶剂水的挥发受环境的温度和湿度影响很大，常温施工条件下，涂膜的成膜速度缓慢，因此，通过水性涂料的涂膜收缩很难实现铝粉的定向排列。因此，如何制备具有较好的铝粉定向排列能力的水性涂料一直是本领域技术人员难以攻克的难题。
发明内容
基于此，本发明提供了一种能够提高水性涂料中铝粉的定向排列能力的水性聚氨酯分散体。
本发明的技术方案如下。
本发明一方面提供了一种水性聚氨酯分散体，按照质量份数计，该水性聚氨酯分散体的制备原料包括：
Figure BDA0002423208890000021
进一步地，按照质量份数计，上述水性聚氨酯分散体的制备原料包括：
Figure BDA0002423208890000022
上述水性聚氨酯分散体的pH值为8.0～9.5、粘度为200CPS～1000CPS、固体含量为40wt％±3wt％、酸值为35mgKOH/g～55mgKOH/g。
上述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
上述多异氰酸酯化合物选自脂环族二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯中的至少一种。
上述大分子二元醇化合物选自数均分子量为500～4000的脂肪族聚酯二元醇；上述含酸性基的小分子二元醇化合物选自二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸中的至少一种。
上述多元醇封端剂选自羟基数量≥3的小分子醇。
进一步地，上述多元醇封端剂选自分子量不大于300的不含酸性基的三元醇或四元醇中的至少一种。
本发明进一步提供了一种水性聚氨酯分散体，包括水及分散于水中的聚氨酯树脂；
上述聚氨酯树脂的制备原料包括聚氨酯预聚物、多元醇封端剂、第一催化剂和中和剂，上述聚氨酯预聚物的制备原料包括多异氰酸酯化合物、大分子二元醇化合物、含酸性基的小分子二元醇化合物、扩链剂和第二催化剂；上述水与上述聚氨酯树脂的制备原料按照质量份数计如下：
Figure BDA0002423208890000031
本发明另一方面提供了一种水性聚氨酯分散体的制备方法，包括以下步骤：
将多异氰酸酯化合物、大分子二元醇化合物、含酸性基的小分子二元醇化合物和第二催化剂混合预聚，再加入扩链剂与有机溶剂、回流反应，得到聚氨酯预聚物；
将聚氨酯预聚物、多元醇封剂和第一催化剂混合反应后，加入中和剂中和，得到混合物；
将上述混合物和水混合，乳化，去除有机溶剂，得到上述水性聚氨酯分散体；
其中，按照质量份数剂，上述多异氰酸酯化合物、上述大分子二元醇化合物、上述含酸性基的小分子二元醇化合物、上述扩链剂、上述多元醇封端剂、上述第一催化剂及上述第二催化剂的总和、上述中和剂和上述水的质量比为:(13～19):(14～22):(3.5～5.3):(1～2):(0.5～2):(0.02～0.05):(1.5～3.4):(54～60)。
本发明还提供了上述水性聚氨酯分散体或上述水性聚氨酯分散体的制备方法制得的水性聚氨酯分散体在制备涂料中的应用。
进一步地，本发明还提供了一种水性涂料，该水性涂料包括上述的水性聚氨酯分散体，和/或如上述的水性聚氨酯分散体的制备方法制得的水性聚氨酯分散体。
上述水性涂料还含有铝粉。
有益效果
上述水性聚氨酯分散体中，通过调控水性聚氨酯分散体的制备原料的组成配比，从而得到具有高分子量的水性聚氨酯分散体。该水性聚氨酯分散体应用于制备水性涂料时，能提升水性涂料在室温闪干或者低温加热闪干阶段时的触变指数，经过喷涂之后的水性涂料的粘度迅速上升，从而提高铝粉在水性涂料中的定向排列能力，且涂料的平整性好。
进一步地，上述水性聚氨酯分散体包括水及分散于所述水中的聚氨酯树脂上述聚氨酯树脂的制备原料包括聚氨酯预聚物、多元醇封端剂、第一催化剂和中和剂，上述聚氨酯预聚物的制备原料包括多异氰酸酯化合物、大分子二元醇化合物、含酸性基的小分子二元醇化合物、扩链剂和第二催化剂；其中，首先通过特定质量份数的异氰酸酯化合物、大分子二元醇化合物、含酸性基的小分子二元醇化合物和扩链剂在第二催化剂的作用下，生成高分子量的聚氨酯预聚物；然后聚氨酯预聚物、封端剂在第一催化剂的作用下反应后经中和剂中和，得到分子量高稳定分散于水中的聚氨酯树脂分散体。该水性聚氨酯分散体应用于制备水性涂料时，能提升水性涂料在室温闪干或者低温加热闪干阶段时的触变指数。
上述水性涂料中，该水性涂料包括上述的水性聚氨酯分散体，和/或如上述的水性聚氨酯分散体的制备方法制得的水性聚氨酯分散体，高分子量的水性聚氨酯分散体能提升水性涂料在室温闪干或者低温加热闪干阶段时的触变指数，从而提高水性涂料中铝粉的定向排列能力。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明实施方式提供了一种水性聚氨酯分散体，一种水性聚氨酯分散体，按照质量份数计，该水性聚氨酯分散体的制备原料包括：
Figure BDA0002423208890000051
水性涂料中铝粉的排列主要是通过水性涂料的触变性来控制铝粉的排列，将含铝粉的水性涂料进行喷涂之后，涂料的粘度上升，从而实现铝粉的定向。因此，本发明技术人员通过调控水性聚氨酯分散体的制备原料的组成配比，从而得到具有高分子量的水性聚氨酯分散体。该水性聚氨酯分散体应用于制备水性涂料时，能提升水性涂料在室温闪干或者低温加热闪干阶段时的触变指数，经过喷涂之后的水性涂料的粘度迅速上升，从而提高铝粉在水性涂料中的定向排列能力，且涂料的平整性好。
进一步地，按照质量份数计，上述水性聚氨酯分散体的制备原料包括：
Figure BDA0002423208890000052
Figure BDA0002423208890000061
在其中一些实施例中，上述水性聚氨酯分散体的pH为8.0～9.5、粘度为200CPS～1000CPS、固体含量为40wt％±3wt％、酸值为35mgKOH/g～55mgKOH/g。
在其中一些实施例中，催化剂为二月桂酸二丁基锡。
在催化剂的用下，异氰酸酯化合物中的异氰酸酯与大分子二元醇化合物及含酸性基的小分子二元醇化合物中的羟基发生反应生成含有氨酯键的化合物，进一步与扩链剂反应生成高分子量的聚氨酯预聚。
在其中一些实施例中，多异氰酸酯化合物选自脂环族二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯中的至少一种。
其中，脂环族二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯的耐黄变性能好，从而可以得到不易黄变的涂料，进一步地，多异氰酸酯化合物选自脂肪族二异氰酸酯。
此处对多异氰酸酯化合物举例，但不限于以下范围。
上述多异氰酸酯化合物可以为：异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、十二亚甲基二二异氰酸酯、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、亚环己基二异氰酸酯、甲基亚环己基二异氰酸酯等。这些多异氰酸酯化合物可以单独使用，也可以两种或以上混合使用。
在其中一些实施例中，大分子二元醇化合物选自数均分子量为500～4000的脂肪族聚酯二元醇。进一步地，大分子二元醇化合物选自数均分子量为1000～3000的脂肪族聚碳酸酯二元醇和聚己内酯二元醇中的至少一种。
上述数均分子量为1000～3000的脂肪族聚碳酸酯二元醇和聚己内酯二元醇能在提高聚氨酯树脂的分子量同时使聚氨酯树脂保持优异的拉伸性能与耐水性。
此处对大分子二元醇化合物举例，但不限于以下范围。
上述大分子二元醇化合物可为：聚碳酸酯二元醇(Mn＝1000)、聚碳酸酯二元醇(Mn＝3000)、聚己内酯二元醇(Mn＝2000)。这些大分子二元醇化合物可以单独使用，也可以两种或以上混合使用。
在其中一些实施例中，含酸性基的小分子二元醇化合物选自二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸中的至少一种。
需要说明的是，含酸性基的小分子二元醇化合物将酸性基团引入聚氨酯分子量中，酸性基团是亲水基团，从而提高聚氨酯在水中的分散性。其中，根据实际应用的需要，酸性基团可以是羧酸基，还可以是磺酸基等亲水性好的酸性基团。
在其中一些实施例中，扩链剂选自数均分子量不大于400的二元醇。
此处对扩链剂举例，但不限于以下范围。
上述扩链剂可为：乙二醇、丙二醇、1,4丁二醇、1,5戊二醇或1,6己二醇等，这些分子扩链剂可以单独使用，也可以两种或以上混合使用。
在其中一些实施例中，多元醇封端剂选自羟基数量≥3的小分子醇。
在其中一些实施例中，多元醇封端剂选自分子量不大于300的三元醇或四元醇中的至少一种。
进一步地，封端剂选自三羟甲基丙烷、季戊四醇中的至少一种。
在其中一些实施例中，中和剂为有机胺化合物。进一步地，中和剂选自有三甲胺、三乙胺或三乙二胺中的至少一种。
中和剂将聚氨酯预聚物中所含的酸性基团中和成盐后得到聚氨酯树脂在水中的分散稳定性好，从而能提高涂料的平整性。
在其中一些实施例中，水为去离子水。
可理解，水也可为蒸馏水、超纯水等，可根据实际需要选择水的种类。
进一步地，本发明另一实施方式提供了一种水性聚氨酯分散体，包括水及分散于水中的聚氨酯树脂；
上述聚氨酯树脂的制备原料包括聚氨酯预聚物、多元醇封端剂、第一催化剂和中和剂，上述聚氨酯预聚物的制备原料包括多异氰酸酯化合物、大分子二元醇化合物、含酸性基的小分子二元醇化合物、扩链剂和第二催化剂；上述水与上述聚氨酯树脂的制备原料按照质量份数计如下：
Figure BDA0002423208890000081
上述水性聚氨酯分散体中，首先通过特定质量份数的异氰酸酯化合物、大分子二元醇化合物、含酸性基的小分子二元醇化合物和扩链剂在第二催化剂的作用下，生成高分子量的聚氨酯预聚物；然后聚氨酯预聚物、封端剂在第一催化剂的作用下反应后经中和剂中和，得到分子量高、稳定分散于水中的聚氨酯树脂。该水性聚氨酯分散体应用于制备水性涂料时，能提升水性涂料在室温闪干或者低温加热闪干阶段时的触变指数。
在其中一些实施例中，第一催化剂和第二催化剂均为二月桂酸二丁基锡。
在其中一些实施例中，按照质量份数计，第一催化剂和第二催化剂质量比为1:1。
可理解，本实施方式中水性聚氨酯的制备原料及其配比的选择范围与上述水性聚氨酯分散体相同。
本发明一实施方式提供了一种水性聚氨酯分散体的制备方法，包括以下步骤S10～S50。
S10、将多异氰酸酯化合物、大分子二元醇化合物、含酸性基的小分子二元醇化合物和第二催化剂混合预聚，再加入扩链剂与有机溶剂、回流反应，得到聚氨酯预聚物。
可理解，步骤S10制得的聚氨酯预聚物包括聚氨酯化合物、有机溶剂和第二催化剂。
在其中一些实施例中，将多异氰酸酯化合物、大分子二元醇化合物、含酸性基的小分子二元醇化合物和第二催化剂混合预聚的步骤包括:将多异氰酸酯化合物、大分子二元醇化合物和含酸性基的小分子二元醇化合物混合，在70℃～83℃下预反应0.2h～1h，加入第二催化剂，在70℃～83℃下继续反应1h～2h。
在其中一个实施例中，回流反应的条件是：75℃～83℃下反应1h～3h。
在其中一个实施例中，有机溶剂为丁酮。
在其中一个实施例中，在步骤S10中将多异氰酸酯化合物、大分子二元醇化合物、含酸性基的小分子二元醇化合物和第二催化剂混合的步骤之前，还包括以下步骤S11。
S11、将大分子二元醇化合物和含酸性基的小分子二元醇化合物除水，控制大分子二元醇化合物和含酸性基的含水量均低于0.05％。
由于多异氰酸酯化合物中的异氰酸酯基团非常活泼，容易与环境中的水汽反应形成脲键，脲键继续与异氰酸酯基团发生交联，不仅降低了异氰酸酯基团的有效值，从而导降低制得的聚氨酯预聚物的分子量，还有可能形成大量不溶性凝胶。对原料进行除水有利于制得分子量高、水溶性好的聚氨酯预聚物。
在其中一些实施例中，上述除水步骤在真空条件下进行。进一步地，在-0.09MPa负压、不高于105℃的条件下进行。
S20、将步骤S10制得的聚氨酯预聚物、多元醇封端剂和第一催化剂混合反应后，加入中和剂中和，得到混合物。
进一步地，步骤S30包括以下步骤S21～S22。
S21、将多元醇封端剂溶于有机溶剂后与将步骤S10中制得的聚氨酯预聚物和第一催化剂混合反应，得到酸性基的聚氨酯树脂。进一步地，反应条件为：78℃～90℃下反应2h～5h。
需要说明的是，第一催化剂与第二催化剂均能催化与异氰酸酯基团与羟基，可相同或不同，聚氨酯预聚物中的异氰酸酯基团与多元醇封端剂在第一催化剂与第二催化剂的作用下反应生成高分子量的含酸性基的聚氨酯树脂。
S22、将中和剂溶于有机溶剂后与步骤S31制得的酸性基的聚氨酯树脂混合反应，得到混合物。进一步地，反应条件为：45℃～55℃下反应0.5h～1h。
中和剂将酸性基团中和成盐，得到聚氨酯树脂。进一步地，聚氨酯树脂中的NCO值小于0.1％。
可以理解，步骤S21和步骤S22中所用有机溶剂与步骤S10中所使用的有机溶剂相同。
需要说明的是，步骤S20中制得的混合物包括聚氨酯树脂和有机溶剂。
S30、将步骤S20制得的混合物和水混合，乳化，去除有机溶剂，得到水性聚氨酯分散体；
在其中一些实施例中，乳化条件为：控制水温低于55℃，在高速分散机的分散作用下乳化。
在其中一个实施例中，水性聚氨酯分散体中有机溶剂的质量含量低于0.1wt％。
其中，在上述水性聚氨酯分散体的制备方法中，按照质量份数剂，多异氰酸酯化合物、大分子二元醇化合物、含酸性基的小分子二元醇化合物、扩链剂、多元醇封端剂、第一催化剂及第二催化剂的总和、中和剂和水的质量为:(13～19):(14～22):(3.5～5.3):(1～2):(0.5～2):(0.02～0.05):(1.5～3.4):(54～60)。
需要说明的是，此处的水的质量指的是上述制备方法中加入水的总质量
本发明以实施方式还提供了上述水性聚氨酯分散体或上述水性聚氨酯分散体的制备方法制得的水性聚氨酯分散体在制备涂料中的应用。
上述水性聚氨酯分散体应用于制备水性涂料时，能提高水性涂料的触变性，经过喷涂之后的水性涂料的粘度迅速上升，从而提高铝粉在水性涂料中的定向排列能力，且涂料的平整性好。
进一步地，本发明一实施方式提供了一种水性涂料，该水性涂料包括上述的水性聚氨酯分散体，和/或如上述的水性聚氨酯分散体的制备方法制得的水性聚氨酯分散体。
在其中一个实施例中，上述水性涂料的原料还含有铝粉。进一步地，铝粉呈鳞片状，铝粉的片径与厚度的比例为(40:1)～(70:1)。
上述水性聚氨酯分散体应用于制备水性涂料时，能提高水性涂料的触变性，经过喷涂之后的水性涂料的粘度迅速上升，从而提高铝粉在水性涂料中的定向排列能力，且涂料的平整性好。
下面将结合具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于下述实施例，应当理解，所附权利要求概括了本发明的范围，在本发明构思的引导下本领域的技术人员应意识到，对本发明的各实施例所进行的一定的改变，都将被本发明的权利要求书的精神和范围所覆盖。
具体实施例
这里按照本发明的水性聚氨酯分散体及其制备方法和应用、水性涂料举例，但本发明并不局限于下述实施例。
实施例1-5按照本发明的水性聚氨酯分散体的制备方法制备水性聚氨酯分散体，具体步骤如下。
1)将大分子二元醇化合物和含有酸性基的二元醇化合物投入反应釜中，在-0.09MPa负压、100℃的条件下进行除水，直至水含量低于0.05％。
2)将多异氰酸酯化合物与除水后的大分子二元醇化合物及含有酸性基二元醇化合物混合，在70～83℃条件下预反应30min，然后加入二月桂酸二丁基锡，再反应1～2小时，得到反应物。
3)将小分子扩链二元醇加入步骤2)制得的反应物中，混合，同时加入丁酮，反应釜切换回流状态，在75～83℃下继续反应1～3小时，得到聚氨酯预聚体。
4)将封端剂先溶于丁酮，再步骤3)制得的聚氨酯预聚体混合，同时加入二月桂酸二丁基锡，在78～90℃下继续反应4小时后加入溶解有中和剂的丁酮，在45℃～55℃下中和反应1小时，得到混合物。
5)将步骤4)制得的得到混合物与去离子水混合，控制水温低于45～55℃，在高速分散机的作用下进行乳化；乳化完成后，控制温度低于75℃，减压蒸馏回收丁酮直至丁酮的质量含量低于0.1wt％，得到水性聚氨酯分散体。
按照质量份数计，实施例1～5和对比例1中的具体的原料配比如表1所示。
实施例1～5和对比例1制得的水性聚氨酯分散体的技术参数见表2。
表1
Figure BDA0002423208890000121
Figure BDA0002423208890000131
表2
Figure BDA0002423208890000132
实施例6
制备水性涂料，具体步骤如下。
1)在线速度为3m/s的搅拌条件下，将称取的乙二醇丁醚投入配料罐中，边搅拌边加入AL WM-6360铝粉和AL 99-0779铝粉，搅拌0.5h得到铝粉分散浆a。
2)在线速度为5m/s的搅拌条件下，将称取的CYMEL325高亚氨基氨基树脂、二丙二醇二甲醚和pH调节剂(二甲基乙醇胺)依次加入调和釜中，搅拌0.5h混合均匀；然后边搅拌边往调和釜中加入步骤1)制得的铝粉分散浆a，得到组分b。
3)在线速度为3m/s的搅拌条件下，将Setaqua 6802丙烯酸乳液、Desmophen 1652水性聚酯树脂、Cy370部分甲醚化氨基树脂、实施例1制得的水性聚氨酯分散体、纳米硫酸钡浆、SANNIX GP-1000增塑剂、BYKETOL WS流平剂、SURFYNOL 104A消泡流平剂、10％ADDITIVE200表调剂、3％DP-AQ-630防沉剂、3％DP-AQ-630防沉剂、28％ASE-60流变调整剂和部分去离子水，依次加入调和釜中，搅拌0.5h，混合均匀后，加入步骤2)制得组分b，得混合物料c。
4)在线速度为3m/s的搅拌条件下，依次向步骤2)制得的混合物料c中加入ADEKANOL UH-756VF流变调整剂，pH值调整剂(甲基乙醇胺)、剩余的另一部分去离子水，搅拌0.5h混合均匀，再用200目绢布进行过滤，制得水性涂料。
实施例7
实施例7与实施例6基本相同，不同之处在于步骤3)。实施例7的步骤3)中：在线速度为3m/s的搅拌条件下，将Setaqua 6802丙烯酸乳液、Desmophen 1652水性聚酯树脂、Cy370部分甲醚化氨基树脂、实施例2制得的水性聚脲聚氨酯分散体、纳米硫酸钡浆、SANNIXGP-1000增塑剂、BYKETOL WS流平剂、SURFYNOL 104A消泡流平剂、10％ADDITIVE 200表调剂、3％DP-AQ-630防沉剂、3％DP-AQ-630防沉剂、28％ASE-60流变调整剂和部分去离子水依次加入调和釜中，搅拌0.5h，混合均匀后，加入步骤2)制得组分b，得混合物料c。
实施例8
实施例8与实施例5基本相同，不同之处在于步骤3)。实施例8的步骤3)中：在线速度为3m/s的搅拌条件下，将Setaqua 6802丙烯酸乳液、Desmophen 1652水性聚酯树脂、Cy370部分甲醚化氨基树脂、实施例3制得的水性聚脲聚氨酯分散体、纳米硫酸钡浆、SANNIXGP-1000增塑剂、BYKETOL WS流平剂、SURFYNOL 104A消泡流平剂、10％ADDITIVE 200表调剂、3％DP-AQ-630防沉剂、3％DP-AQ-630防沉剂、28％ASE-60流变调整剂和部分去离子水，依次加入调和釜中，搅拌0.5h，混合均匀后，加入步骤2)制得组分b，得混合物料c。
实施例9
实施例9与实施例5基本相同，不同之处在于步骤3)。实施例9的步骤3)中：在线速度为3m/s的搅拌条件下，将Setaqua 6802丙烯酸乳液、Desmophen 1652水性聚酯树脂、Cy370部分甲醚化氨基树脂、实施例4制得的水性聚脲聚氨酯分散体、纳米硫酸钡浆、SANNIXGP-1000增塑剂、BYKETOL WS流平剂、SURFYNOL 104A消泡流平剂、10％ADDITIVE 200表调剂、3％DP-AQ-630防沉剂、3％DP-AQ-630防沉剂、28％ASE-60流变调整剂和部分去离子水，依次加入调和釜中，搅拌0.5h，混合均匀后，加入步骤2)制得组分b，得混合物料c。
实施例10
实施例10与实施例5基本相同，不同之处在于步骤3)。实施例10的步骤3)中：在线速度为3m/s的搅拌条件下，将Setaqua 6802丙烯酸乳液、Desmophen 1652水性聚酯树脂、Cy370部分甲醚化氨基树脂、实施例5制得的水性聚脲聚氨酯分散体、纳米硫酸钡浆、SANNIXGP-1000增塑剂、BYKETOL WS流平剂、SURFYNOL 104A消泡流平剂、10％ADDITIVE 200表调剂、3％DP-AQ-630防沉剂、3％DP-AQ-630防沉剂、28％ASE-60流变调整剂和部分去离子水，依次加入调和釜中，搅拌0.5h，混合均匀后，加入步骤2)制得组分b，得混合物料c。
对比例2
对比例2与实施例5基本相同，不同之处在于步骤3)。对比例2的步骤3)中：在线速度为3m/s的搅拌条件下，将Setaqua 6802丙烯酸乳液、Desmophen 1652水性聚酯树脂、Cy370部分甲醚化氨基树脂、Daotan TW 6490聚氨酯分散体(市售)、纳米硫酸钡浆、SANNIXGP-1000增塑剂、BYKETOL WS流平剂、SURFYNOL 104A消泡流平剂、10％ADDITIVE 200表调剂、3％DP-AQ-630防沉剂、3％DP-AQ-630防沉剂、28％ASE-60流变调整剂和部分去离子水，依次加入调和釜中，搅拌0.5h，混合均匀后，加入步骤2)制得组分b，得混合物料c。
对比例3
对比例3与实施例5基本相同，不同之处在于步骤3)。对比例3的步骤3)中：在线速度为3m/s的搅拌条件下，将Setaqua 6802丙烯酸乳液、Desmophen 1652水性聚酯树脂、Cy370部分甲醚化氨基树脂、对比例1制得的水性聚脲聚氨酯分散体、纳米硫酸钡浆、SANNIXGP-1000增塑剂、BYKETOL WS流平剂、SURFYNOL 104A消泡流平剂、10％ADDITIVE 200表调剂、3％DP-AQ-630防沉剂、3％DP-AQ-630防沉剂、28％ASE-60流变调整剂和部分去离子水，依次加入调和釜中，搅拌0.5h，混合均匀后，加入步骤2)制得组分b，得混合物料c。
按照质量份数计，实施例6～10及对比例2～3中的具体的原料配比如表3所示。
表3
Figure BDA0002423208890000161
Figure BDA0002423208890000171
实施例11
对实施例6～10及对比例2～3制得的水性涂料的触变指数进行测试，触变指数测试采用安东帕流变仪(MCR-102，Anton Paar股份有限公司制造)进行。
具体步骤如下：1)选取磷化板(日本帕卡濑精株式会社PB-L3020)，将磷化板经电泳阴极电泳底漆(底漆选自湖南湘江关西涂料有限公司HT8000电泳底漆，膜厚20～25μm)，175℃下烘烤20min，室温放置24小时以上，得到电泳漆的试板。
2)漆膜制备工艺包括：取制备好电泳漆的试板，先喷涂WP-404B灰中涂，控制干膜膜厚为30-35μm，流平6min，在80℃烘箱预烘烤5min，再在150℃烘箱中烘烤20min(试板温度达到150℃后计时)。试板冷却后，喷涂实施例5-8和对比例1制得的任意一种水性涂料，喷涂完之后1min，刮取涂料放置于MCR-102流变仪的流变测试探头下，启动低剪切粘度测试标准程序，测试0.1/S的粘度数据，可以直接读取对应的低剪切粘度数据。低剪切粘度越高，表示涂膜的触变能力越强。具体结果如表3所示。
实施例12
对实施例6～10及对比例2～3制得的水性涂料的性能进行评价，具体步骤如下。
1)选取磷化板(日本帕卡濑精株式会社PB-L3020)，将磷化板经电泳阴极电泳底漆(底漆选自湖南湘江关西涂料有限公司HT8000电泳底漆，膜厚20～25μm)，175℃下烘烤20min，室温放置24小时以上，得到电泳漆的试板。
2)漆膜制备工艺包括：取制备好电泳漆的试板，先喷涂WP-404B灰中涂，控制干膜膜厚为30-35μm，流平6min，在80℃烘箱预烘烤5min，再在150℃烘箱中烘烤20min(试板温度达到150℃后计时)。试板冷却后，喷涂实施例5-8和对比例1制得的任意一种水性涂料，干膜膜厚为10-14μm，流平8min；在80℃烘箱预烘烤5min，冷却后喷涂KINO 400H清漆，流平10min后，再150℃烘箱中烘烤20min(试板温度达到150℃后计时)整体成膜。其中各涂层膜厚测试方法为：喷涂任一涂层都用一块空白马口铁板伴随一起喷涂，均流平10min再150℃烘烤20min，烘干后测量白马口铁板上的涂膜的厚度即为各涂层膜厚度。
利用实施例6-10和对比例2～3的水性涂料制得涂膜依次记为涂膜6、涂膜7、涂膜8、涂膜9、涂膜10及对比膜2、对比膜3。
3)将5-8和对比涂膜1进行影像清晰度测试(DOI值)、长短波值(L/S值)和铝粉排布指数(Fi值)测试，测试评价方法如下：
DOI值：基于通过“WaveScan”桔皮仪(德国BYKGardner制造)直接测试，数据可以直接显示。DOI值越大，表示复合涂膜目视外观越好，反之表示涂膜目视外观差。
L/S值：基于通过“WaveScan”桔皮仪(德国BYKGardner制造)直接测试，数据可以直接显示。汽车涂料行业一般要求L值小于20，S值小于10，L/S值越小表示涂膜平整度越高，反之平整度差。
Fi值：基于MA98(美国爱色丽制造)或BYK MC(德国BYKGardner制造)直接测试，数据可以直接显示。平行对比Fi值越高，铝粉排布系数越好。具体测试结果如表4所示。
表4
Figure BDA0002423208890000191
从表4中涂膜测试结果可知，与市售的或对比例3制得的水性聚氨酯树脂相比，实施例6～10制得的涂膜，触变指数大，其铝粉定向能力更好，且平整性好。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种水性聚氨酯分散体，其特征在于，按照质量份数计，所述水性聚氨酯分散体的制备原料包括：
Figure FDA0002423208880000011
2.如权利要求1所述的水性聚氨酯分散体，其特征在于，按照质量份数计，所述水性聚氨酯分散体的制备原料包括：
Figure FDA0002423208880000012
3.如权利要求1所述的水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述水性聚氨酯分散体的pH值为8.0～9.5，粘度为200CPS～1000CPS，固体含量为40wt％±3wt％，酸值为35mgKOH/g～55mgKOH/g。
4.如权利要求1～3任一项所述的水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
5.如权利要求1～3任一项所述的水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述多异氰酸酯化合物选自脂环族二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯中的至少一种。
6.如权利要求1～3任一项所述的水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述大分子二元醇化合物选自数均分子量为500～4000的脂肪族聚酯二元醇；所述含酸性基的小分子二元醇化合物选自二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸中的至少一种。
7.如权利要求1～3任一项所述的水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述多元醇封端剂选自羟基数量≥3的小分子醇。
8.如权利要求7所述的水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述多元醇封端剂选自分子量不大于300的不含酸性基的三元醇或四元醇中的至少一种。
9.一种水性聚氨酯分散体，其特征在于，包括水及分散于所述水中的聚氨酯树脂；
所述聚氨酯树脂的制备原料包括聚氨酯预聚物、多元醇封端剂、第一催化剂和中和剂，所述聚氨酯预聚物的制备原料包括多异氰酸酯化合物、大分子二元醇化合物、含酸性基的小分子二元醇化合物、扩链剂和第二催化剂；所述水与所述聚氨酯树脂的制备原料按照质量份数计如下：
Figure FDA0002423208880000021
10.一种水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将多异氰酸酯化合物、大分子二元醇化合物、含酸性基的小分子二元醇化合物和第二催化剂混合预聚，再加入扩链剂与有机溶剂、回流反应，得到聚氨酯预聚物；
将聚氨酯预聚物、多元醇封剂和第一催化剂混合反应后，加入中和剂中和，得到混合物；
将所述混合物和水混合，乳化，去除有机溶剂，得到所述水性聚氨酯分散体；
其中，按照质量份数计，所述多异氰酸酯化合物、所述大分子二元醇化合物、所述含酸性基的小分子二元醇化合物、所述扩链剂、所述多元醇封端剂、所述第一催化剂及所述第二催化剂的总和、所述中和剂和所述水的质量比为:(13～19):(14～22):(3.5～5.3):(1～2):(0.5～2):(0.02～0.05):(1.5～3.4):(54～60)。
11.如权利要求1-9任一项所述的水性聚氨酯分散体或如权利要求10所述的水性聚氨酯分散体的制备方法制得的水性聚氨酯分散体在制备涂料中的应用。
12.一种水性涂料，其特征在于，所述水性涂料包括如权利要求1-9任一项所述的水性聚氨酯分散体，和/或如权利要求10任一项所述的水性聚氨酯分散体的制备方法制得的水性聚氨酯分散体。
13.如权利要求12所述的水性涂料，其特征在于，所述水性涂料还含有铝粉。
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