CN112500773B - 水性双组份涂料及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性双组份涂料，包括第一组份和第二组份，所述第一组份包括水性羟基丙烯酸分散体、有机硅改性的聚乙烯蜡乳液、聚醚改性含丙烯酸类官能团的聚二甲基硅氧烷溶液、助剂以及水，所述第二组份包括水性脂肪族异氰酸酯，其中，所述第一组份中的羟基与所述第二组份中的异氰酸酯基的摩尔比为1:1.5‑1:1.3。本发明还涉及一种水性双组份涂料的应用，所述水性双组份涂料用于在基体的表面形成保护涂层。采用本发明水性双组份涂料在基体表面形成的保护涂层具有优异、持久的自清洁能力，能够有效保护建筑物或制冷涂层等表面不受污染。

Description

水性双组份涂料及其应用

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及水性双组份涂料及其应用。

背景技术

环境中漂浮的雾霾、油性烟雾、废气等会给建筑、幕墙、屋面等建筑物带来严重的污染，影响其美观性、功能性及耐久性。特别是，当建筑物表面设置有具有太阳光反射和/或辐射功能的制冷层时，如果制冷层的表面被污染，会严重降低制冷层的制冷效果。对此，需要在建筑物表面或者制冷层表面设置自清洁涂层，以保护建筑物表面或制冷涂层表面不受污染。

但是，以引入表面能较低的氟硅助剂提高自清洁能力的自清洁涂层的交联程度低、致密性差、耐沾污能力有限，在夏季高温暴晒以及太阳光强紫外光的照射下耐候性下降，导致自清洁涂层中有机物的化学键断裂，从而使得自清洁涂层粉化，污染物迅速渗入自清洁涂层的孔隙中，难以去除，最终导致自清洁涂层完全丧失自清洁功能。

另外，超亲水自清洁涂层和超疏水(水接触角大于150°)自清洁涂层也是常用的自清洁保护涂层。其中，超亲水自清洁涂层最为典型的是氧化钛涂层，在光照下可转化成超双亲表面，生产自由基分解有机污染物，同时亲水表面也有利于雨水对污染物的冲刷，实现表面的自清洁，但是，在实际应用中经常会被空气中有机物形成的沉积物污染，导致亲水性随着时间推移消失，且成本较高，应用范围非常有限。而超疏水自清洁涂层需要精细的微观粗糙结构设计和表面疏水改性，制备工艺复杂，涂层表面比较脆弱、力学性能差，常因外界风沙、尘埃等颗粒冲击或摩擦而破坏，且超疏水自清洁涂层的耐油性污染物能力差，缺乏实际使用价值。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种水性双组份涂料，使用所述水性双组份涂料形成的保护涂层具有优异、持久的自清洁能力。

一种水性双组份涂料，所述涂料包括第一组份和第二组份，所述第一组份包括水性羟基丙烯酸分散体、有机硅改性的聚乙烯蜡乳液、聚醚改性含丙烯酸类官能团的聚二甲基硅氧烷溶液、助剂以及水，所述第二组份包括水性脂肪族异氰酸酯，其中，所述第一组份中的羟基与所述第二组份中的异氰酸酯基的摩尔比为1:1.5-1:1.3。

在其中一个实施例中，所述水性羟基丙烯酸分散体中羟基的质量百分含量为3％-5％。

在其中一个实施例中，所述水性羟基丙烯酸分散体中还含有硅单体，所述硅单体在所述水性羟基丙烯酸分散体中的质量百分含量为8％-15％。

在其中一个实施例中，所述水性羟基丙烯酸分散体在所述第一组份中的质量百分含量为50％-80％。

在其中一个实施例中，所述有机硅改性的聚乙烯蜡乳液在所述第一组份中的质量百分含量为2％-15％。

在其中一个实施例中，所述聚醚改性含丙烯酸类官能团的聚二甲基硅氧烷溶液在所述第一组份中的质量百分含量为0.2％-2％。

在其中一个实施例中，所述第一组份与所述第二组份的质量比为3:1-6:1。

一种如上所述的水性双组份涂料的应用，所述水性双组份涂料用于在基体的表面形成保护涂层。

在其中一个实施例中，所述基体包括制冷层。

在其中一个实施例中，所述保护涂层的透光率大于或等于85％。

本发明的水性双组份涂料在形成涂层时，特定质量比的羟基与异氰酸酯基能够使第一组份和第二组份交联反应得到高交联密度的涂层。同时，在形成涂层的过程中，有机硅改性的聚乙烯蜡乳液能够迁移至涂层的表面形成蜡保护层，以及，第一组份中的硅基团能够在涂层的表面定向排列。

因此，本发明水性双组份涂料制成的保护涂层具有以下效果：(1)涂层的致密性高，能够有效防止污染物的渗入；(2)涂层具有优异的硬度和耐磨性，能够长时间抵抗外界风沙、尘埃等颗粒冲击或摩擦；(3)涂层的光洁度高、表面能低，污染物难以吸附，防粘、防污效果优异；(4)涂层表面为疏水表面，具有优异的疏水性，既能有效防止水分渗入涂层，又能依靠雨水冲刷掉沉积在涂层上的污染物；(5)涂层具有优异的耐候性；所以，采用本发明水性双组份涂料制成的保护涂层具有优异、持久的自清洁能力，能够有效保护建筑物表面或制冷涂层表面不受污染。

具体实施方式

以下将对本发明提供的水性双组份涂料及其应用作进一步说明。

本发明提供的水性双组份涂料包括第一组份和第二组份，所述第一组份包括水性羟基丙烯酸分散体、有机硅改性的聚乙烯蜡乳液、聚醚改性含丙烯酸类官能团的聚二甲基硅氧烷溶液、助剂以及水，所述第二组份包括水性脂肪族异氰酸酯，其中，所述第一组份中的羟基与所述第二组份中的异氰酸酯基的摩尔比为1:1.5-1:1.3。

本发明的水性双组份涂料中，第一组份和第二组份中特定摩尔比的羟基与异氰酸酯基能够使第一组份和第二组份交联反应得到高交联密度的涂层，使所获得的涂层的致密性高，能够有效防止污染物的渗入。同时，高交联密度的涂层硬度高，能够更好的抵抗外界风沙、尘埃等颗粒冲击或摩擦。

为了获得高交联密度的涂层，在一个或多个实施例中，所述水性羟基丙烯酸分散体中羟基的质量百分含量优选为3％-5％。

在一个或多个实施例中，所述水性羟基丙烯酸分散体中还含有硅单体，所述硅单体在所述水性羟基丙烯酸分散体中的含量为8％-15％。在涂料形成涂层的过程中，极性基团能够吸附于金属基体、水泥基体等基体的表面，而特定质量比的非极性基团硅单体会于远离基体的涂层表面作定向排列，一方面，可赋予涂层较低的表面能，使污染物难以在涂层表面吸附，涂层的防粘、防污效果优异，另一方面，能使涂层表面为疏水表面，具有优异的疏水性，既能有效防止水分渗入涂层，又能依靠雨水冲刷掉沉积在涂层表面上的污染物，进而，使得涂层具有优异的自清洁效果。另外，还能够赋予涂层高耐候性，使涂层能够适用于建筑物、制冷涂层等室外环境。

同样，有机硅改性的聚乙烯蜡乳液与聚醚改性含丙烯酸类官能团的聚二甲基硅氧烷溶液中的硅基团也能够在涂料形成涂层的过程中于涂层的表面定向排列，进一步提高涂层的自清洁效果和耐候性。

另外，有机硅改性的聚乙烯蜡乳液在涂料形成涂层的过程中能够迁移至涂层的表面形成蜡保护层，提高涂层的光洁度高，进一步使污染物难以在涂层表面吸附，提高涂层的防粘、防污效果；同时，还能提高涂层的耐磨性，进一步提高涂层抵抗外界风沙、尘埃等颗粒冲击或摩擦的能力，使涂层的自清洁效果长久有效。

而聚醚改性含丙烯酸类官能团的聚二甲基硅氧烷溶液中的丙烯酸类官能团还会参与水性脂肪族异氰酸酯与水性羟基丙烯酸分散体的交联反应，相互交联成网状结构，并永久地固定在涂层表面，一方面，能够进一步提高涂层的交联密度和光洁度，另一方面，能够更好地固定涂层表面定向排列的硅单体，使其能抵抗外界风沙、尘埃等颗粒冲击或摩擦。另外，聚醚改性含丙烯酸类官能团的聚二甲基硅氧烷溶液还能改进涂层的流平性，使涂层表面平整无缺陷。

由于水性羟基丙烯酸分散体在第一组份中的质量比小于50％时，第一组份中水分太多，固含量低，涂料形成保护涂层时成膜薄，影响保护涂层的自清洁效果，同时导致施工时涂料的干燥速度太慢；而当水性羟基丙烯酸分散体在第一组份中的质量比大于80％时，涂料在施工时由于干燥速度过快，保护涂层固化后容易产生微孔。所以，在一个或多个实施例中，所述水性羟基丙烯酸分散体在所述第一组份中的质量百分含量优选为50％-80％，所述水在所述第一组份中的质量百分含量为10％-30％。

当有机硅改性的聚乙烯蜡乳液在第一组份中的质量比太小时，影响保护涂层的自清洁效果，而当有机硅改性的聚乙烯蜡乳液在第一组份中的质量比过大时，保护涂层自清洁性能保持不变，但是涂料施工时成膜性会变差，且保护涂层容易开裂，所以，在一个或多个实施例中，所述有机硅改性的聚乙烯蜡乳液在所述第一组份中的质量百分含量优选为2％-15％。

同样，当聚醚改性含丙烯酸类官能团的聚二甲基硅氧烷溶液在第一组份中的质量比太小时，影响保护涂层的自清洁效果，而当聚醚改性含丙烯酸类官能团的聚二甲基硅氧烷溶液在第一组份中的质量比过大时，保护涂层自清洁性能变化率不大，所以，在一个或多个实施例中，所述聚醚改性含丙烯酸类官能团的聚二甲基硅氧烷溶液在所述第一组份中的质量百分含量优选为0.2％-2％。

在水性双组份涂料中，所述助剂包括有消泡剂、pH稳定剂、增稠剂、流平剂、成膜助剂中的至少一种。其中，消泡剂在所述第一组份中的质量百分含量小于或等于1％，可选自如silok4600等矿物油类、如迪高902w等有机硅类中的至少一种；pH稳定剂在所述第一组份中的质量百分含量小于或等于1％，可选自氨水、AMP-95中的至少一种；增稠剂在所述第一组份中的质量百分含量小于或等于1％，可选自聚氨酯类增稠剂，如德国明凌的TAFIGELPUR64；流平剂在所述第一组份中的质量百分含量小于或等于1％，可选自丙烯酸类流平剂，如法国先创pw336；成膜助剂在所述第一组份中的质量百分含量小于或等于9％，优选为7％-9％，可选自乙二醇单丁醚(BCS)、二乙二醇丁醚(BDG)、二丙二醇甲醚(DPM)、二丙二醇丁醚(DPNB)，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(Taxanol)中的至少一种。

在水性双组份涂料中，所述第二组份还包括有稀释剂，所述稀释剂在所述第二组份中的质量百分含量小于或等于20％，所述稀释剂选自与水性树脂相容性好的醇酯类溶剂，如丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)、丙二醇二乙酸酯(PGDA)等。

本发明的水性双组份涂料使用时，第一组份与第二组份的质量比为3:1-6:1，以通过质量比进一步控制第一组份中的羟基与第二组份中的异氰酸酯基的摩尔比，从而更好的控制其固化后的涂层的自清洁效果。

本发明水性双组份涂料对人体无害，不污染环境，而且，采用本发明水性双组份涂料制成的保护涂层具有优异、持久的自清洁能力，能够有效保护建筑物表面或制冷涂层表面不受污染。

所以，本发明还提供一种水性双组份涂料的应用，所述水性双组份涂料用于在基体的表面形成保护涂层。从而，所述保护涂层可保护基体不受雾霾、油性烟雾、废气等污染物污染，且效果优异、持久。

在一个或多个实施例中，所述基体包括建筑物基体或者制冷层。

另外，由于所述水性双组份涂料中不含有颜填料，获得的所述保护涂层为透明涂层，透光率大于或等于85％，不会影响光的透射和反射。所以，当基体为制冷层时，所述保护涂层不影响光的透射和反射，不会影响制冷层的制冷效果，同时，可保证制冷层的表面不被污染，使制冷层的制冷效果更持久。

以下，将通过以下具体实施例对所述水性双组份涂料及其应用做进一步的说明。

表1

实施例5

实施例5与实施例2的区别在于，第一组份与第二组份的质量比为3:1第一组份中的羟基与第二组份中的异氰酸酯基的摩尔比为1:1.3。

实施例6

实施例6与实施例2的区别在于，第一组份与第二组份的质量比为5:1，第一组份中的羟基与第二组份中的异氰酸酯基的摩尔比为1:1.5。

对比例1

对比例1与实施例2的区别在于，第一组份与第二组份的质量比为1:1，第一组份中的羟基与第二组份中的异氰酸酯基的摩尔比为1:1。

对比例2

对比例2与实施例2的区别在于，第一组份与第二组份的质量比为8:1，第一组份中的羟基与第二组份中的异氰酸酯基的摩尔比为1:2。

对比例3

对比例3与实施例2的区别在于，第一组份中水性羟基丙烯酸分散体的质量百分含量为75％，有机硅改性的聚乙烯蜡乳液的质量百分含量为0。

对比例4

对比例4与实施例2的区别在于，第一组份中水性羟基丙烯酸分散体的质量百分含量为74％，有机硅改性的聚乙烯蜡乳液的质量百分含量为1％。

对比例5

对比例5与实施例2的区别在于，第一组份中水性羟基丙烯酸分散体的质量百分含量为45％，水的质量百分含量为46.2％，有机硅改性的聚乙烯蜡乳液的质量百分含量为1％。

对比例6

对比例6与实施例2的区别在于，第一组份中水性羟基丙烯酸分散体的质量百分含量为82％，水的质量百分含量为9.2％，有机硅改性的聚乙烯蜡乳液的质量百分含量为1％。

对比例7

对比例7与实施例2的区别在于，水性羟基丙烯酸分散体中羟基的质量百分含量为2％。

对比例8

对比例8与实施例2的区别在于，水性羟基丙烯酸分散体中羟基的质量百分含量为6％。

对比例9

对比例9与实施例2的区别在于，水性羟基丙烯酸分散体中硅单体的质量百分含量为5％。

对比例10

对比例10与实施例2的区别在于，水性羟基丙烯酸分散体中硅单体的质量百分含量为16％。

对比例11

对比例11与实施例2的区别在于，聚醚改性含丙烯酸类官能团的聚二甲基硅氧烷溶液的质量百分含量为0.05％，水为18.15％。

将实施例1-6和对比例1-11的水性双组份涂料喷涂于制冷层的表面，施工完成后自然干燥，得到保护涂层，并对保护涂层进行性能检测，检测项目和结果分别如表2和表3所示。

表2

表3

由实施例可知，本发明水性双组份涂料制成的保护涂层的层间附着力(划格法)为1级，硬度≥H，水接触角≥105°，防涂鸦性(可清洗级别)≤3级，耐沾污性为<15％，污染前后太阳光反射率变化为<15％，污染前后太阳光发射率变化为<15％。

由实施例2、实施例5、实施例6和对比例1-2可知，当第一组份与第二组份的质量比大于6:1时，第一组份中的羟基与第二组份中的异氰酸酯基的摩尔比大于1:1.3，由于异氰酸酯基不足，保护涂层固化不完全，硬度变差；当第一组份与第二组份的质量比小于3:1时，第一组份中的羟基与第二组份中的异氰酸酯基的摩尔比小于1:1.5，由于异氰酸酯基过多导致漆膜发粘，耐沾污性变差。

由实施例2和对比例3-4可知，当有机硅改性的聚乙烯蜡乳液在第一组份中的质量比小于2％时，保护涂层的水接触角≤95°，防涂鸦性(可清洗级别)≥4级，耐沾污性为15-20，保护涂层的自清洁性变差，且污染前后太阳光反射率和发射率变化大。

由实施例2和对比例5可知，当有机硅改性的聚乙烯蜡乳液在第一组份中的质量比小于2％、水性羟基丙烯酸分散体在第一组份中的质量比小于50％时，水接触角≤95°，防涂鸦性(可清洗级别)为4级，耐沾污性为20％，保护涂层的自清洁性变差，且污染前后太阳光反射率和发射率变化大。

由实施例2和对比例6可知，当有机硅改性的聚乙烯蜡乳液在第一组份中的质量比小于2％、水性羟基丙烯酸分散体在第一组份中的质量比大于80％时，水接触角≤95°，防涂鸦性(可清洗级别)为4级，耐沾污性为20％，保护涂层的自清洁性变差，且污染前后太阳光反射率和发射率变化大。

由实施例2和对比例7可知，当水性羟基丙烯酸分散体中羟基的质量百分含量小于3％时，涂膜致密性不高，硬度为HB，灰尘容易渗入，耐污性变差，耐沾污性为15％，且污染前后太阳光反射率和发射率变化大。

由实施例2和对比例8可知，当水性羟基丙烯酸分散体中羟基的质量百分含量大于5％时，涂料粘度太大，影响成膜。

由实施例2和对比例9可知，当水性羟基丙烯酸分散体中硅单体的质量百分含量小于5％时，保护涂层的耐沾污性受到影响，自清洁效果不好，且污染前后太阳光反射率和发射率变化大。

由实施例2和对比例10可知，当水性羟基丙烯酸分散体中硅单体的质量百分含量大于16％时，自清洁效果基本不变，但成本升高。

由实施例2和对比例11可知，当聚醚改性含丙烯酸类官能团的聚二甲基硅氧烷溶液在第一组份中的质量比小于0.2％，耐沾污性为15％，保护涂层的自清洁性变差，且污染前后太阳光反射率和发射率变化大。

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。

以上所述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 (5)

1.一种水性双组份涂料，其特征在于，所述涂料包括第一组份和第二组份，所述第一组份与所述第二组份的质量比为3:1-6:1，所述第一组份由水性羟基丙烯酸分散体、有机硅改性的聚乙烯蜡乳液、聚醚改性含丙烯酸类官能团的聚二甲基硅氧烷溶液、助剂以及水组成，所述第一组份中，所述有机硅改性的聚乙烯蜡乳液的质量百分含量为10％-15％，所述聚醚改性含丙烯酸类官能团的聚二甲基硅氧烷溶液的质量百分含量为1.5％-2％，所述水性羟基丙烯酸分散体的质量百分含量为50％-80％，所述水性羟基丙烯酸分散体中还含有硅单体，所述硅单体在所述水性羟基丙烯酸分散体中的质量百分含量为11％-12％，所述第二组份包括水性脂肪族异氰酸酯，其中，所述第一组份中的羟基与所述第二组份中的异氰酸酯基的摩尔比为1:1.5-1:1.3。

2.根据权利要求1所述的水性双组份涂料，其特征在于，所述水性羟基丙烯酸分散体中羟基的质量百分含量为3％-5％。

3.一种如权利要求1或2所述的水性双组份涂料的应用，其特征在于，所述水性双组份涂料用于在基体的表面形成保护涂层。

4.根据权利要求3所述的水性双组份涂料的应用，其特征在于，所述基体包括制冷层。

5.根据权利要求3所述的水性双组份涂料的应用，其特征在于，所述保护涂层的透光率大于或等于85％。