CN111500177A - 一种基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆及其制备方法。该双组份水性面漆由A组分和B组分组成；其中，A组分由水性羟基丙烯酸分散体、成膜助剂、流平剂、基材润湿剂、光稳定剂、防爆泡助剂、色浆、增稠剂、pH调节剂、杀菌剂和水组成；B组分由油性聚异氰酸酯固化剂和助溶剂组成。本发明选用水性羟基丙烯酸分散体作为水性树脂，选用价格低廉、活化期更长，起泡极限更高，施工性更好的油性聚异氰酸酯固化剂作为固化剂，得到的双组份水性面漆成本低；并且漆膜光泽高，耐候性好，耐水性好，VOC含量低，无刺激性气味，可广泛推广应用。
Description
技术领域
本发明属于环保水性涂料技术领域，更具体地，涉及一种基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆及其制备方法。
背景技术
聚氨酯以其优异的性能(硬度、柔韧性、耐磨性、耐化学性、附着力、耐石击等)称为研究的重点。传统的溶剂型聚氨酯涂料在使用过程中会使用大量的有机溶剂作为稀释剂，会产生大量的VOC，污染环境。随着人们环保意识的增强，以及国家政策的驱动，水性涂料越来越受到市场的青睐。水性双组份聚氨酯保留了传统的溶剂型聚氨酯体系的高性能，并大大降低了VOC，使其应用得到了大大的推广。
中国专利CN102051112A公开了一种水性双组份聚氨酯清漆及其制备方法，该体系包括组分一和组分二构成，组分一由羟基聚氨酯分散体，助剂等组成，组分二由亲水改性的HDI固化剂组成，如XP 2655、XP2487/1等。该方案由于使用了亲水改性的脂肪族聚异氰酸酯作为固化剂，提高了两组分的相容性。
中国专利CN106398503A公开了一种水性双组份聚氨酯面漆涂料及其制备方法，该涂料体系由两部分组成，其中B组分中的亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂选自基于HDI的亲水性脂肪族聚异氰酸酯、基于IPDI的亲水性脂肪族聚异氰酸酯，漆膜耐水性可达到96小时，人工加速老化1300h。
但亲水改性的脂肪族聚异氰酸酯价格昂贵，在实际使用过程中受到了极大的限制。
中国专利CN105838223A公开了一种水性双组份面漆，采用油性异氰酸酯预聚物突破了涂料对单次喷涂的涂层厚度的限制，可以实现厚涂的目的。但该体系得到的漆膜光泽在60°角只有50％的光泽。并且其选用阳离子型水性含羟基丙烯酸树脂作为水性树脂，阳离子型水性含羟基丙烯酸树脂的合成过程中季铵盐化较为复杂，用作涂料时成膜性、保光保色性、耐化学性和耐候性均较差，在双组份聚氨酯高光面漆体系中阳离子型水性含羟基丙烯酸树脂已被淘汰。
目前，市场上使用的水性双组份聚氨酯固化剂为经过亲水改性的脂肪族聚异氰酸酯固化剂，包括磺酸盐改性和聚醚改性。亲水改性的脂肪族聚异氰酸酯固化剂的使用会降低漆膜的耐候性和耐水性，且其价格基本是目前溶剂型体系使用的油性固化剂的2倍多，限制了水性双组份聚氨酯体系的推广应用。而水性树脂与油性聚异氰酸酯的相容性差，得到的漆膜光泽低，甚至出现返粗的现象。因此，研发一种成本低、高光泽高耐候性优异的漆膜极为迫切。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中水性涂料成本高，漆膜的耐候性和耐水性不佳的缺陷或不足，提供一种基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆。本发明选用水性羟基丙烯酸分散体作为水性树脂，选用价格低廉、活化期更长，起泡极限更高，施工性更好的油性聚异氰酸酯固化剂作为固化剂，得到的双组份水性面漆成本低；并且漆膜光泽高，耐候性好，耐水性好，VOC含量低，无刺激性气味，可广泛推广应用。
本发明的另一目的在于提供上述基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆的制备方法。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆，由A组分和B组分组成；其中，
A组分由如下质量百分数的组分组成：水性羟基丙烯酸分散体45～65％、成膜助剂2～4％、流平剂0.3～0.8％、基材润湿剂0.2～0.8％、光稳定剂0.5～1.5％、防爆泡助剂0.5～1.5％、色浆10～30％、增稠剂0.1～0.8％、pH调节剂0.15～0.4％、杀菌剂0.05～0.1％，余量为水；
B组分由如下质量百分数的组分组成：油性聚异氰酸酯固化剂50～70％、助溶剂30～50％。
一般情况下，油性聚异氰酸酯固化剂与水性树脂的相容性差，得到的漆膜光泽低，甚至出现返粗的现象，一般不直接用于水性双组份面漆中。本发明的发明人意外发现，水性羟基丙烯酸分散体可与油性聚异氰酸酯固化剂反应，相容性好；由于油性聚异氰酸酯固化剂价格低廉，可以大大降低水性面漆的价格，扩大其应用范围；并且油性聚异氰酸酯固化剂与亲水改性的脂肪族聚异氰酸酯相比，活化期更长，起泡极限更高，施工性更好，得到的漆膜光泽高，耐候性更好，耐水性更好等优点，应用更广泛。
另外，本发明的基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆具有低VOC，低气味，稀释剂全部为水，环境污染小。低VOC是指体系中挥发性溶剂含量低于420g/L(常温，标准大气压)。本发明具有小于90g/L范围的VOC(扣水计算法)。
优选地，所述A组分由如下质量百分数的组分组成：水性羟基丙烯酸分散体50～60％、成膜助剂2.9～3.2％、流平剂0.4～0.7％、基材润湿剂0.6～1.0％、光稳定剂0.7～1.2％、防爆泡助剂0.8～1.4％、色浆20～30％、增稠剂0.5～0.7％、pH调节剂0.25～0.3％、杀菌剂0.05～0.1％，余量为水。优选地，所述B组分由如下质量百分数的组分组成：油性聚异氰酸酯固化剂55～65％、助溶剂35～45％。优选地，所述水性羟基丙烯酸分散体为二级分散体，其固含量为40～50％，pH为7～9，羟值为110～150mgKOH/g。
适合于本发明的水性羟基丙烯酸分散体可根据本领域公知的方法进行合成，抑或商业渠道获得。商业渠道获得的适合本发明的水性羟基丙烯酸分散体，可商购包括但不限于富琪森公司如AQUAPAC-8239等。
本领域常用的油性聚异氰酸酯固化剂均可用于本发明中。
优选地，所述油性聚异氰酸酯固化剂中-NCO的质量分数为21～23％。
优选地，所述油性聚异氰酸酯固化剂固含量为100％。
适合于本发明的油性聚异氰酸酯固化剂可通过商业渠道获得，包括但不限于BAYER公司如：Desmodur N3300等；万华公司如：WANNATE HT-100等；NPU公司如：CORONATE2604；旭化成多耐德如：Duranate TKA-100、DuranateTPA-100等。助溶剂可根据油性聚异氰酸酯固化剂的属性或使用建议进行选取。
优选地，助溶剂为PGDA、BGDA、TPM或PMA中的一种或几种；进一步优选为PGDA。
优选地，成膜助剂为DPM(二丙二醇甲醚)和BCS(乙二醇丁醚)。
DPM和BCS进行复配后作为成膜助剂，其配比可根据施工环境可选择性地进行调整，以达到具有良好的施工性。
优选地，DPM和BCS的质量比为2:1～2。
优选地，流平剂为改性硅氧烷类或非硅类流平剂(聚丙烯酸酯型流平剂)中的一种或几种。
更为优选地，所述流平剂为改性硅氧烷类流平剂和非硅类流平剂；所述改性硅氧烷类流平剂和非硅类流平剂的质量比为1:1～2；
更为优选地，改性硅氧烷类流平剂为BYK-333；非硅类流平剂为
PW336。
改性硅氧烷类流平剂会轻微影响重涂性，聚丙烯酸酯类则不会；如果对重涂要求高，则可进一步优选非硅类流平剂MODAREZ PW 336。
优选地，所述基材润湿剂为改性硅氧烷类、改性有机氟类、炔二醇类中的一种或几种。
通常，有机硅氧烷类、改性有机氟类的润湿剂侧重于提供优异的静态表面张力，而炔二醇及其衍生物类的助剂侧重于提供优异的动态表面张力，同时，炔二醇类的助剂优势在提供相关的润湿性的同时，还能附带提供消泡能力。
更为优选地，所述基材润湿剂为BYK-348或SURFYNOL104BC中的一种或几种。
优选地，所述杀菌剂为金属配合物抗菌剂，其有效份含量≥48％，且其1％的水溶液pH为5-12；
更为优选地，所述杀菌剂为佛山蓝牙有限公司生产的Zn-50。
优选地，所述光稳定剂由紫外光吸收剂和受阻胺组成。
更为优选地，紫外光吸收剂和受阻胺的质量比为1:1～2。
紫外线吸收剂即UVA，其作用机理是基于吸收紫外线，将紫外线的能量以热的形式散发，而不至于引起黄变等现象；受阻胺即HALS，其作用机理为捕捉老化过程中产生的自由基，包括过氧自由基、烷氧基自由基和烷基自由基等。UVA和HALS二者组合使用，功能互补，提供长久的稳定效果。
本发明为面漆，色浆本身会对紫外光有一定的阻隔作用，所以UVA的使用量可略微降低，本发明UVA和HALS的质量比优选1:1～2。
本发明的UVA优选Tinuvin 1130，Tinuvin 384-2，Tinuvin 400中的一种；HALS优选Tinuvin 292，Tinuvin 123中的一种。
为了提高UVA和HALS在涂料中的溶解分散均匀性，以提高保护涂层的作用，本发明使用水性UVA和HALS。将UVA和HALS溶解在助溶剂中，搅拌均匀后，在加入分散体系中。UVA和HALS的质量跟成膜助剂的混合比例优选1:0.5～1。
优选地，防爆泡助剂为表面活性剂和和低分子量聚合物的混合物。
防爆泡助剂实际上是一款具有消泡性能的流平助剂，可防止水性漆的起泡和沸腾痕，避免缩孔、针孔等表面缺陷。因油性聚异氰酸酯固化剂中-NCO键和水性羟基丙烯酸树脂中-OH键反应会生成CO2，加之水性漆中水的挥发慢，如果漆膜表面封闭较快，会导致漆膜表面起泡严重，所以加入防爆泡助剂，可以避免反应过程中产生的反应泡和未挥发出的水分造成的气泡
更为优选地，所述防爆泡助剂为BYKETOL-AQ或BYKETOL-WS中的一种或两种。
另外，防爆泡助剂需在分散机转速800～1500rpm下加入。
本领域常规的色浆均可用于本发明中。
优选地，所述色浆为科莱恩公司生产的水性色浆产品。
该水性色浆为无树脂研磨水性色浆，包括了目前市场上的绝大多数颜色，主要包括黑色(Colanyl Black N 131)、白色(Colanyl White TQ 100)、黄色(Colanyl OxideYellow R 132，Colanyl Oxide Yellow R 131-01，Colanyl Oxide Yellow BV100，ColanylOxide Yellow CR 130等)、绿色(Colanyl Oxide Green G 131)、蓝色(Colanyl OxideBlue COR 100)、红色(Colanyl Oxide Red 2G 100，Colanyl Oxide Red B 130，ColanylOxide Red B 130-01，Colanyl Scarlet GO 130)等大类，通过调色，可调配出市场上流行的几乎所有颜色。
优选地，所述增稠剂的类型为碱溶胀类增稠剂或聚氨酯类增稠剂中的一种或几种。
增稠剂可使体系的黏度增加，在低剪切力作用下，体系粘度增大；而当在施工时，涂料会在高剪切作用下，体系粘度降低；而当涂料颗粒附着在工件上时，黏度又会变大；所以增稠剂的加入，确保了体系的雾化和流平，但同时又不至于发生流挂现象。
碱溶胀型增稠剂对pH较敏感，轻微影响体系的耐水性，但抗飞溅能力较强；聚氨酯增稠剂对pH不敏感，对体系耐性影响不大，但增稠效率稍差。
为了达到更好的流平和流挂的平衡性，体系中会同时加入两种类型的增稠剂。
优选地，所述增稠剂为ASE-60和Reholate 299，ASE-60和Reholate 299的质量比为1:1～2。
pH调节剂可调节体系的酸碱度，提高储存稳定性，本领域常规的pH调节剂均可用于本发明中。
优选地，所述调节剂为2-氨基甲基丙醇(AMP-95)或二甲基乙醇胺(DMEA)中的一种或几种，质量百分数优选为0.15～0.4％，进一步优选为0.2～0.3％。
为了提高罐内储存稳定性，一般加入杀菌剂。
优选地，所述杀菌剂为纳米ZnO的溶液，其质量分数优选为0.05～0.1％。
本发明提供的双组份水性面漆，在使用时A组分和B组分可按照本领域常规的配比来调配。
优选地，所述A组分和B组分的用量比为100:25～35。
上述双组份水性面漆的制备方法，包括如下步骤：
A组分的制备：
S1：在搅拌状态下向水性羟基丙烯酸分散体中加入部分成膜助剂后，继续搅拌；
S2：加入流平剂、基材润湿剂、防爆泡助剂、色浆、增稠剂、pH调节剂和杀菌剂，继续搅拌；
S3：将光稳定剂和剩余成膜助剂混合分散均匀后，加入，继续搅拌；
S4：加入水，搅拌即得所述A组分；
B组分的制备：在惰性气体保护下，将助溶剂和油性聚异氰酸酯固化剂混合均匀即得所述B组分。
具体地，A组分的制备包括如下步骤：
S1：将水性羟基丙烯酸分散体加入到移动罐中，开动分散机使搅拌速度控制在200～800rpm，在搅拌下继续缓慢加入部分成膜助剂，继续搅拌20～30min；
S2：继续缓慢加入水性流平剂、基材润湿剂、防爆泡助剂、色浆、增稠剂、pH调节剂和杀菌剂，每个物料投料时间间隔5～10min，继续搅拌20～30min；
S3：将光稳定剂和剩余成膜助剂的预混物分散均匀，然后缓慢加入到移动罐中，继续搅拌20～30min；
S4：将水(一般为蒸馏水)加入到移动罐中，继续搅拌20～30min；即制得A组分。
S3中使用成膜助剂作为助溶剂将光稳定剂溶解后加入体系，相容性好，提高了在涂料中的溶解分散性，耐候性更好，应用更广泛。
具体地，B组分的制备包括如下步骤：
(1)预先将助溶剂用无水硫酸钠和氧化钙处理12～24h，在氮气保护下，用10μm的滤袋过滤，按配方比例将助溶剂加入到移动罐中；
(2)继续在氮气保护下加入油性聚异氰酸酯固化剂，继续搅拌20～30min；即制得B组分。
将助溶剂用无水硫酸钠和氧化钙处理12～24h，降低含水量，然后在氮气保护下操作，得到的固化剂稳定性好，储存稳定性超过2年，且不会发生涨罐的现象。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆为双组份体系，所用水性羟基丙烯酸分散体可与油性聚异氰酸酯固化剂(疏水型聚异氰酸酯固化剂)反应，且油性聚异氰酸酯固化剂价格低廉，可以大大降低水性双组份水性面漆(2K PU面漆)的价格，扩大其应用范围；
(2)本发明的基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆，与亲水改性的脂肪族聚异氰酸酯相比，活化期更长，起泡极限更高，施工性更好，得到的漆膜光泽相当，耐水性更好；
(3)本发明的基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆具有低VOC(小于90g/L)，低气味，稀释剂全部为水，环境污染小。
具体实施方式
下面结合实施例和对照例对本发明做进一步的描述。这些实施例仅是对本发明的典型描述，但本发明不限于此。下述实施例和对照例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法，所使用的原料，试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市购等商业途径得到的原料和试剂。
本发明的双组份水性面漆中A组分和B组分可按照本领域常规的比例进行调配，具体地，将A组分和B组分按照一定的的比例混合，加入蒸馏水调节至合适的喷涂黏度，喷涂至合适的膜厚(例如40～60μm)即可。闪干10～30min后，50～80℃烘烤30min～2h，或者自干7天。然后室温放置7天，测试其光泽，耐水性，耐候性等性能。本发明各实施例和对比例做成白色面漆来对比各项性能，选用的色浆为科莱恩公司生产的无树脂研磨白色浆(ColanylWhite TQ 100)。
以下具体实施方式，均按照如下步骤进行：
(1)A组分的制备：
S1、按配方比例将水性羟基丙烯酸分散体加入到移动罐中，开动分散机使搅拌速度控制在200～800rpm，在搅拌下继续缓慢加入部分成膜助剂，继续搅拌20～30min；
S2、继续缓慢加入水性流平剂、基材润湿剂、防爆泡助剂、实创自制无树脂研磨色浆、增稠剂等，每个物料投料时间间隔5～10min，继续搅拌20～30min；
S3、将光稳定剂和部分成膜助剂的预混物分散均匀，然后缓慢加入到移动罐中，继续搅拌20～30min；
S4、将蒸馏水加入到移动罐中，继续搅拌20～30min；即制得A组分。
(2)B组分的制备：
T1、预先将助溶剂用无水硫酸钠和氧化钙处理12～24h，在氮气保护下，用25μm的滤袋过滤，按配方比例将助溶剂加入到移动罐中；
T2、继续在氮气保护下加入异氰酸酯固化剂，继续搅拌20～30min；即制得B组分。
实施例1
本实施例提供一种基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆，其组成(质量分数)如下：
水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8249占比为50％、成膜助剂DPM占比为1.45％(S1步骤加入1％，S3步骤加入0.45％)、成膜助剂BCS占比为1.45％(S1步骤加入1％，S3步骤加入0.45％)、流平剂BYK-333和MODAREZ PW336分别占比为0.2％和0.4％、基材润湿剂BYK-348和SURFYNOL 104BC分别占比为0.2％和0.6％、光稳定剂Tinuvin 1130和Tinuvin 292分别占比为0.3％和0.6％、防爆泡助剂BYKETOL-AQ占比为1％、白色浆Colanyl White TQ 100占比为25％、增稠剂ASE-60和Reholate 299占比分别为0.2％和0.4％、pH调节剂DMEA占比为0.3％、杀菌剂Zn-50溶液占比为0.05％、余量为蒸馏水(蒸馏水占比为17.85％)；所述B组分组成(质量分数)及其特征如下：油性聚异氰酸酯固化剂Desmodur 3300占比为50％、助溶剂PGDA占比为50％。
使用时，A和B组分比例(质量，下同)为100:32。
实施例2
本实施例提供一种基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆，其组成(质量分数)如下：
水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8249占比为50％、成膜助剂DPM占比为1.45％(S1步骤加入1％，S3步骤加入0.45％)、成膜助剂BCS占比为1.45％(S1步骤加入1％，S3步骤加入0.45％)、流平剂BYK-333和MODAREZ PW336分别占比为0.2％和0.4％、基材润湿剂BYK-348和SURFYNOL 104BC分别占比为0.2％和0.6％、光稳定剂Tinuvin 1130和Tinuvin 292分别占比为0.3％和0.6％、防爆泡助剂BYKETOL-AQ占比为1％、白色浆Colanyl White TQ 100占比为25％、增稠剂ASE-60和Reholate 299占比分别为0.2％和0.4％、pH调节剂DMEA占比为0.3％、杀菌剂Zn-50占比为0.05％、余量为蒸馏水(蒸馏水占比为17.85％)；所述B组分组成(质量分数)及其特征如下：油性聚异氰酸酯固化剂WANNATE HT-100占比为50％、助溶剂PGDA占比为50％。
A组分和B组分比例为100:32。
实施例3
本实施例提供一种基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆，其组成(质量分数)如下：
水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8249占比为50％、成膜助剂DPM占比为1.45％(S1步骤加入1％，S3步骤加入0.45％)、成膜助剂BCS占比为1.45％(S1步骤加入1％，S3步骤加入0.45％)、流平剂BYK-333和MODAREZ PW336分别占比为0.2％和0.4％、基材润湿剂BYK-348和SURFYNOL 104BC分别占比为0.2％和0.6％、光稳定剂Tinuvin 1130和Tinuvin 292分别占比为0.3％和0.6％、防爆泡助剂BYKETOL-AQ占比为1％、白色浆Colanyl White TQ 100占比为25％、增稠剂ASE-60和Reholate 299占比分别为0.2％和0.4％、pH调节剂DMEA占比为0.3％、杀菌剂Zn-50占比为0.05％、余量为蒸馏水(蒸馏水占比为17.85％)；所述B组分组成(质量分数)及其特征如下：油性聚异氰酸酯固化剂Duranate TPA-100占比为50％、助溶剂PGDA占比为50％。
A组分和B组分比例为100:32。
实施例4
本实施例提供一种基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆，其组成(质量分数)如下：
水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8249占比为50％、成膜助剂DPM占比为1.45％(S1步骤加入1％，S3步骤加入0.45％)、成膜助剂BCS占比为1.45％(S1步骤加入1％，S3步骤加入0.45％)、流平剂BYK-333和MODAREZ PW336分别占比为0.2％和0.4％、基材润湿剂BYK-348和SURFYNOL 104BC分别占比为0.2％和0.6％、光稳定剂Tinuvin 1130和Tinuvin 292分别占比为0.3％和0.6％、防爆泡助剂BYKETOL-AQ占比为1％、白色浆Colanyl White TQ 100占比为25％、增稠剂ASE-60和Reholate 299占比分别为0.2％和0.4％、pH调节剂DMEA占比为0.3％、杀菌剂Zn-50占比为0.05％、余量为蒸馏水(蒸馏水占比为17.85％)；所述B组分组成(质量分数)及其特征如下：油性聚异氰酸酯固化剂Desmodur3300占比为50％、助溶剂PMA占比为50％。
A组分和B组分比例为100:32。
实施例5
本实施例提供一种基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆，其组成(质量分数)如下：
水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8249占比为60％、成膜助剂DPM占比为1.95％(S1步骤加入1.5％，S3步骤加入0.45％)、成膜助剂BCS占比为1.25％(S1步骤加入0.8％，S3步骤加入0.45％)、流平剂BYK-333和MODAREZ PW336分别占比为0.3％和0.3％、基材润湿剂BYK-348和SURFYNOL 104BC分别占比为0.2％和0.2％、光稳定剂Tinuvin 384-2和Tinuvin292分别占比为0.3％和0.6％、防爆泡助剂BYKETOL-WS占比为1％、白色浆Colanyl WhiteTQ 100占比为25％、增稠剂ASE-60和Reholate 299占比分别为0.3％和0.3％、pH调节剂DMEA占比为0.3％、杀菌剂Zn-50占比为0.05％、余量为蒸馏水(蒸馏水占比为7.95％)；所述B组分组成(质量分数)及其特征如下：油性聚异氰酸酯固化剂Desmodur3300占比为50％、助溶剂PMA占比为50％。
A组分和B组分比例为100:32。
实施例6
本实施例提供一种基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆，其组成(质量分数)如下：
水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8249占比为50％、成膜助剂DPM占比为1.95％(S1步骤加入1.5％，S3步骤加入0.45％)、成膜助剂BCS占比为1.25％(S1步骤加入0.8％，S3步骤加入0.45％)、流平剂BYK-333和MODAREZ PW336分别占比为0.3％和0.3％、基材润湿剂BYK-348和SURFYNOL 104BC分别占比为0.2％和0.2％、光稳定剂Tinuvin 400和Tinuvin292分别占比为0.3％和0.6％、防爆泡助剂BYKETOL-AQ占比为1％、白色浆Colanyl WhiteTQ 100占比为25％、增稠剂ASE-60和Reholate 299占比分别为0.3％和0.3％、pH调节剂AMP-95占比为0.25％、杀菌剂Zn-50占比为0.1％、余量为蒸馏水(蒸馏水占比为17.95％)；所述B组分组成(质量分数)及其特征如下：油性聚异氰酸酯固化剂Desmodur3300占比为50％、助溶剂PMA占比为50％。
A组分和B组分比例为100:32。
实施例7
本实施例提供一种基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆，其组成(质量分数)如下：
水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8249占比为45％、成膜助剂DPM占比为1.95％(S1步骤加入1.5％，S3步骤加入0.45％)、成膜助剂BCS占比为1.25％(S1步骤加入0.8％，S3步骤加入0.45％)、流平剂BYK-333和MODAREZ PW336分别占比为0.3％和0.3％、基材润湿剂BYK-348和SURFYNOL 104BC分别占比为0.2％和0.2％、光稳定剂Tinuvin 400和Tinuvin292分别占比为0.3％和0.6％、防爆泡助剂BYKETOL-AQ占比为1％、白色浆Colanyl WhiteTQ 100占比为25％、增稠剂ASE-60和Reholate 299占比分别为0.3％和0.3％、pH调节剂AMP-95占比为0.25％、杀菌剂Zn-50占比为0.1％、余量为蒸馏水(蒸馏水占比为22.95％)；所述B组分组成(质量分数)及其特征如下：油性聚异氰酸酯固化剂Desmodur3300占比为50％、助溶剂PMA占比为50％。
A组分和B组分比例为100:28.8。
实施例8
本实施例提供一种基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆，其组成(质量分数)如下：
水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8249占比为65％、成膜助剂DPM占比为1.95％(S1步骤加入1.5％，S3步骤加入0.45％)、成膜助剂BCS占比为1.25％(S1步骤加入0.8％，S3步骤加入0.45％)、流平剂BYK-333和MODAREZ PW336分别占比为0.3％和0.3％、基材润湿剂BYK-348和SURFYNOL 104BC分别占比为0.2％和0.2％、光稳定剂Tinuvin 400和Tinuvin292分别占比为0.3％和0.6％、防爆泡助剂BYKETOL-AQ占比为1％、白色浆Colanyl WhiteTQ 100占比为25％、增稠剂ASE-60和Reholate 299占比分别为0.3％和0.3％、pH调节剂AMP-95占比为0.25％、杀菌剂Zn-50占比为0.1％、余量为蒸馏水(蒸馏水占比为17.95％)；所述B组分组成(质量分数)及其特征如下：油性聚异氰酸酯固化剂Desmodur3300占比为50％、助溶剂PMA占比为50％。
A组分和B组分比例为100:41.6。
实施例9
本实施例提供一种基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆，其组成(质量分数)如下：
水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8249占比为65％、成膜助剂DPM占比为1.95％(S1步骤加入1.5％，S3步骤加入0.45％)、成膜助剂BCS占比为1.25％(S1步骤加入0.8％，S3步骤加入0.45％)、流平剂BYK-333和MODAREZ PW336分别占比为0.3％和0.3％、基材润湿剂BYK-348和SURFYNOL 104BC分别占比为0.2％和0.2％、光稳定剂Tinuvin 400和Tinuvin292分别占比为0.3％和0.6％、防爆泡助剂BYKETOL-AQ占比为1％、白色浆Colanyl WhiteTQ 100占比为25％、增稠剂ASE-60和Reholate 299占比分别为0.3％和0.3％、pH调节剂AMP-95占比为0.25％、杀菌剂Zn-50占比为0.1％、余量为蒸馏水(蒸馏水占比为17.95％)；所述B组分组成(质量分数)及其特征如下：油性聚异氰酸酯固化剂Desmodur3300占比为70％、助溶剂PMA占比为30％。
A组分和B组分比例为100:29.7。
对比例1
为了比较疏水型和亲水改性的脂肪族聚异氰酸酯对光泽和性能的影响，本发明特别引入对比例1，采用市场上广泛应用的磺酸盐亲水改性的脂肪族三聚体Bayhydur XP2655作为固化剂，PGDA作为助溶剂，二者的质量比为1:1，其余条件均与实施例1一致。
对比例2
为了比较不同水性树脂与油性聚异氰酸酯固化剂的结合性能，本发明特别引入对比例2。对比例2中选用科思创公司生产的羟基聚氨酯分散体A-2601作为水性树脂，其余条件均与实施例1一致。
该对比例中将A组分和B组分混合后，湿漆状态不正常，经细度测试后，该水性面漆细度>50μm，失去了喷板进行测试的必要性。
为了评价实施例1～9和对比例1的面漆的性能，进行如下处理及测试。
(1)样板制备
实验基材为600目砂纸打磨的马口铁板(150mm*70mm)，喷涂膜厚40～45μm，干燥条件为闪干30min(20-25℃，30-60％RH)，80℃*30min，然后室温调节7day。测试前，所有样板均在相同环境下调节24小时。
(2)光泽测定
光泽仪按照GB/T 9754-2007标准，采用BYK AG-4446型号进行测量，在漆膜的不同部位测量6次，然后计算平均值(如果最大值与最小值相差小于10个单位，则重新测量或舍弃该样板)。
(3)人工加速老化实验
耐人工气候加速试验按GB/T 14522-2008的附录C中的“暴露周期类型7”规定进行，荧光灯紫外类型为UVB-313，控制波长310nm，辐照度0.71±0.02W/m2·nm，暴露段为4h干燥*60±3℃，4h冷凝*50±3℃。试验至规定时间后，检查试板表面，测定涂膜光泽(60°角)、色差和粉化等其他性能。色差评定时以ΔE，测量按GB/T 381016的规定进行，使用X-RITE SP64色差仪，D65光源，10°视场。按GB/T 1766中装饰性评价涂膜综合老化性能等级。
(4)耐水性
耐水性测试按照GB/T 5209的规定进行。使用去离子水(电导率≤2μs/cm)进行浸泡，保持样板的四分之三浸泡于水中，调节水温为40±1℃，并在整个过程中保持这个温度。
(5)耐热老化性
耐热老化性的测定按GB/T 1735的规定进行。试验条件为：150℃，1h。试板按规定时间进行试验后取出，目测观察，状态调节16h后进行划格试验、弯曲性能、耐冲击性和划格附着力试验。
测试结果如表1。
表1各实施例和对比例的试验测试结果
| 测试项目 | 测试标准 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 对比例1 |
| 涂料颜色及外观 | GB/T 9761 | 均匀 | 均匀 | 均匀 | 均匀 | 均匀 | 均匀 | 均匀 | 均匀 | 均匀 | 均匀 |
| 适用期 | / | ＞6h | ＞5h | ＞5h | ＞6h | ＞6h | ＞6h | ＞6h | ＞6h | ＞5h | 3h |
| 涂膜颜色及外观 | GB/T 9761 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 |
| 弯曲性 | GB/T 6742 | ＜1mm | ＜1mm | ＜1mm | ＜1mm | ＜1mm | ＜1mm | ＜1mm | ＜1mm | ＜1mm | ＜2mm |
| 光泽(20°) | GB/T 9754 | 90 | 85 | 87 | 85 | 85 | 85 | 92 | 91 | 92 | 88 |
| 光泽(60°) | GB/T 9754 | 97 | 95 | 94 | 96 | 95 | 93 | 96 | 96 | 97 | 97 |
| 铅笔硬度 | GB/T 6739 | ≥HB | ≥HB | ≥HB | ≥HB | ≥HB | ≥HB | ≥HB | ≥HB | ≥HB | ≥HB |
| 耐热性(150℃*1h) | GB/T 1735 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 轻微黄变 |
| 耐水(40℃*48h) | GB/T 5209 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 发白起泡 |
| H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>(10％，24h) | GB/T 9274 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 发白 |
| NaOH(10％，24h) | GB/T 9274 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 起泡 |
| 人工气候加速(1500h) | GB/T14522 | ΔE＜1.1 | ΔE＜1.3 | ΔE＜1.3 | ΔE＜1.3 | ΔE＜1.9 | ΔE＜1.7 | ΔE＜1.2 | ΔE＜1.4 | ΔE＜0.8 | ΔE＜3.5 |
| 人工气候加速(1500h) | GB/T14522 | 保光率＞75 | 保光率＞75 | 保光率＞75 | 保光率＞75 | 保光率＞85 | 保光率＞85 | 保光率＞85 | 保光率＞85 | 保光率＞85 | 保光率＞85 |
由表1可知，本发明各实施例的水性面漆具有优异的膜光泽，耐水性能和耐热性能比常规的以亲水改性的脂肪族聚异氰酸酯为固化剂的水性面漆(对比例1)更好。而如果选用其它的水性树脂(如A-2601，对比例2)与油性固化剂混合后，会出现细度返粗，导致无法施工的问题。
最后应当指出的是，以上实施例仅是本发明的具有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实施例，还可有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明内容直接导出或联想到所有变形，均应认为是本发明的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于油性聚异氰酸酯固化剂的双组份水性面漆，其特征在于，由A组分和B组分组成；其中，
A组分由如下质量百分数的组分组成：水性羟基丙烯酸分散体45～65％、成膜助剂2～4％、流平剂0.3～0.8％、基材润湿剂0.5～1.5％、光稳定剂0.5～1.5％、防爆泡助剂0.5～1.5％、色浆10～30％、增稠剂0.1～0.8％、pH调节剂0.15～0.4％、杀菌剂0.05～0.1％，余量为水；
B组分由如下质量百分数的组分组成：油性聚异氰酸酯固化剂50～70％、助溶剂30～50％。
2.根据权利要求1所述双组份水性面漆，其特征在于，所述A组分由如下质量百分数的组分组成：水性羟基丙烯酸分散体50～60％、成膜助剂2.9～3.2％、流平剂0.4～0.7％、基材润湿剂0.6～1.0％、光稳定剂0.7～1.2％、防爆泡助剂0.8～1.4％、色浆20～30％、增稠剂0.5～0.7％、pH调节剂0.25～0.3％、杀菌剂0.05～0.1％，余量为水。
3.根据权利要求1所述双组份水性面漆，其特征在于，所述B组分由如下质量百分数的组分组成：油性聚异氰酸酯固化剂55～65％、助溶剂35～45％。
4.根据权利要求1所述双组份水性面漆，其特征在于，所述水性羟基丙烯酸分散体为二级分散体，其固含量为40～50％，pH为7～9，羟值为110～150mgKOH/g。
5.根据权利要求1所述双组份水性面漆，其特征在于，所述油性聚异氰酸酯固化剂中-NCO的质量分数为20～23％。
6.根据权利要求5所述双组份水性面漆，其特征在于，所述油性聚异氰酸酯固化剂为Desmodur N3300、WANNATE HT-100、CORONATE 2604、Duranate TKA-100或Duranate TPA-100中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述双组份水性面漆，其特征在于，所述成膜助剂DPM和BCS，DPM和BCS的质量比为2:1～2；
所述流平剂为改性硅氧烷类流平剂或非硅类流平剂中的一种或几种；
所述润湿剂为改性硅氧烷类、改性有机氟类或炔二醇类中的一种或几种；
所述光稳定剂由紫外光吸收剂和受阻胺组成，紫外光吸收剂和受阻胺的质量比为1:1～2；
所述防爆泡助剂为表面活性剂和低分子量聚合物的混合物；
所述色浆为科莱恩公司生产的水性色浆产品；
所述增稠剂为碱溶胀类增稠剂或聚氨酯类增稠剂中的一种或几种；
所述pH调节剂为2-氨基甲基丙醇或二甲基乙醇胺中的一种或几种；
所述杀菌剂为金属配合物抗菌剂，其有效份含量≥48％，且其1％的水溶液pH为5-12；
所述助溶剂为PGDA或PMA中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述双组份水性面漆，其特征在于，所述A组分和B组分的用量比为100:25～45。
9.权利要求1～8任一所述双组份水性面漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A组分的制备：
S1：在搅拌状态下向水性羟基丙烯酸分散体中加入部分成膜助剂后，继续搅拌；
S2：加入流平剂、基材润湿剂、防爆泡助剂、色浆、增稠剂、pH调节剂和杀菌剂，继续搅拌；
S3：将光稳定剂和剩余成膜助剂混合分散均匀后，加入，继续搅拌；
S4：加入水，搅拌即得所述A组分；
B组分的制备：在惰性气体保护下，将助溶剂和油性聚异氰酸酯固化剂混合均匀即得所述B组分。
10.根据权利要求9所述制备方法，其特征在于，助溶剂在混合前还包括利用无水硫酸钠和氧化钙处理的步骤。
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