CN112961590A - 水性植物基快干聚氨酯面漆及其制备方法 - Google Patents

水性植物基快干聚氨酯面漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水性植物基快干聚氨酯面漆及其制备方法，属于水性涂料的技术领域。包括组分A和组分B；所述组分A与组分B的用量质量比为8～10:1。所述组分A包括以下组分：水性羟基丙烯酸乳液，水性紫外线吸收剂，中和剂，消泡剂，分散剂，颜料，流平剂，基材润湿剂，去离子水，增稠剂，催化剂；所述组分B包括脂肪族聚异氰酸酯和丙二醇二醋酸酯。本发明的水性植物基快干聚氨酯面漆大幅度提高了高端家具水性聚氨酯面漆的耐化学、抗划伤性能，提升了漆膜的干燥速度，同时大幅度降低了配方中VOC的含量，比现有市场上的产品更加符合环保的需求。

Description

水性植物基快干聚氨酯面漆及其制备方法
技术领域
本发明属于水性涂料的技术领域，具体涉及水性植物基快干聚氨酯面漆及其制备方法。
背景技术
传统的溶剂型双组分聚氨酯涂料具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度大以及耐化学品、耐候性好等优越性能，广泛作为木器家具涂料。但随着环保政策的不断实施与完善，消费者的环保意识的不断增强与提升，传统的油性涂料正在逐渐被环保涂料所代替，其中以水性漆为代表的环保涂料正是现代绿色涂料蓬勃发展的重要组成部分。水性漆以低VOC、节能、无毒、环保为特点被广大消费者群众所认可，可由于部分性能低于传统涂料，其发展被很大程度上受到了限制，因此完善水性漆的产品种类、提高水性漆产品的性能是今后水性漆发展的主要方向。
现有的双组份聚氨酯涂料，主要存在两方面不足：(1)在满足性能要求的情况下，大多为溶剂型双组份聚氨酯产品，且具有VOC含量高、对环境污染严重、对人体危害大等缺点；(2)现有的水性聚氨酯高端家具涂料一般VOC含量相对较高，耐化学品性能、耐刮擦性能等都差于溶剂型涂料的性能，且干燥性较慢，大大降低了生产效率。
发明内容
针对现有技术中双组份涂料VOC含量高、耐化学和耐刮擦性能较差等问题，本发明提供水性植物基快干聚氨酯面漆及其制备方法，以解决上述问题。本发明的聚氨酯面漆主要适用于高端1K/2K家具。本发明主要的突出方面在于漆膜具有极佳的耐化学性能、极佳的耐刮擦性能，漆膜能够在极短的的时间里快速成膜固化，同时本发明使用的是含植物基的羟基丙烯酸乳液和含生物基的异氰酸酯固化剂，两种物质通过化学交联，大大降低了体系的VOC含量，属于绿色环保型水性涂料。
本发明的技术方案为：
水性植物基快干聚氨酯面漆，包括组分A和组分B；所述组分A与组分B的用量质量比为8～10:1。
其中，所述组分A包括重量份数的以下组分：60～70份的水性羟基丙烯酸乳液，0.5～1份的水性紫外线吸收剂，0.2～0.3份的中和剂，0.2～0.3份的消泡剂，0.5～1份的分散剂，8～15份的颜料，0.4～0.6份的流平剂，0.3～0.6份的基材润湿剂，4～15份的去离子水，0.5～1.0份的增稠剂，0.01～0.03份的催化剂。
所述组分B包括10～15份的脂肪族聚异氰酸酯和2～5份的丙二醇二醋酸酯。
所述水性羟基丙烯酸乳液为帝斯曼公司提供的植物基羟丙乳液SP-7400乳液。水性羟基丙烯酸乳液SP-7400XP固体成分中含植物基40％，可以将涂料中的甲醛、VOC等有害物质含量将至极低，由于植物基属于可再生资源，能够从根源降低碳排放，同时选用的羟丙乳液具有极佳的耐化学性能。
所述的脂肪族聚异氰酸酯为康睿公司提供的含生物基低粘度脂肪族异氰酸酯TolonateTM X FLO 100。脂肪族聚异氰酸酯TolonateTM X FLO 100是一款全新的、含有生物基、无溶剂、低粘度脂肪族聚异氰酸酯，其中生物基含量25％，也是一种可再生的原料。TolonateTM XFLO 100是基于六亚甲基二异氰酸酯，且有独特而创新的化学结构，展现出超低粘度，增强涂料的流动性和流平性，TolonateTM X FLO 100的设计，专门用来生产无溶剂的聚氨酯与聚脲材料，也可降低溶剂型聚氨酯配方中的有机挥发物(VOC)。
优选的，所述组分A包括重量份数的以下组分：65份的水性羟基丙烯酸乳液，1份的水性紫外线吸收剂，0.2份的中和剂，0.2份的消泡剂，0.8份的分散剂，12份的颜料，0.5份的流平剂，0.5份的基材润湿剂，7.29份的去离子水，0.5份的增稠剂，0.01份的催化剂；
所述B组分包括12份的脂肪族聚异氰酸酯和3份的丙二醇二醋酸酯。
优选的，所述的水性紫外线吸收剂为威海云清化工提供的UV326(粉末)基础上制备的一种水溶液。水性紫外线吸收剂是一种水溶性中性广谱紫外线吸收剂，主要运用于水性涂料体系，可有效防止紫外线带来的各种危害。本水性涂料紫外线吸收剂水溶性好，溶于水后呈淡黄色高透明液体，能提高水性体系中各种物质的稳定性，具有极高的吸收效率，对光、热稳定性好，不易腐败、使用周期长，具有极低的使用浓度，极高吸收性能。此次选用的紫外线吸收剂可以强烈地、选择性地吸收高能量的紫外线，而自身又具有高度的耐光性，并以能量转换形式，将吸收的能量以热能或无害的低能辐射释放出来或耗掉，从而防止体系中的发色团因吸收紫外线能量而随之发生激发。
优选的，所述的中和剂为AMP-95。
优选的，所述的消泡剂为法国先创的941PL和BYK的消泡作用助剂BYK-028两种的混合物。
优选的，所述的分散剂为迪高公司提供的tego-755。
优选的，所述的流平剂选自先创的PW-336、德国BYK润湿流平剂BYK-346中的一种或两种。
优选的，所述的基材润湿剂选自TEGO的Tego-100、Tego-510或tego-4100中的一种或几种。
优选的，所述的增稠剂为碱溶胀缔合型增稠剂。
优选的，所述的催化剂为天津松伟提供的
Figure BDA0002979225320000031
Kat 24。催化剂
Figure BDA0002979225320000032
Kat 24是一种高活性的金属羧酸盐催化剂，不含锡、溶剂和VOC，使用在体系中，大大提高了漆膜的干燥速度。
本发明的另一个目的是提供一种水性植物基快干聚氨酯面漆的制备方法，具体制备方法如下：
(1)按照所述原料配比将质量分数60％的去离子水、质量分数50％的中和剂、消泡剂、分散剂、颜料依次加入备料锅中，控制转速500～800r/min，搅拌20min以上，搅拌均匀后，进行研磨得到前期浆，研磨细度≤20μm。
(2)将水性羟基丙烯酸乳液、质量分数40％的去离子水和质量分数50％的中和剂依次加入调漆罐中，控制转速300～500r/min搅拌10min拌至均匀。
(3)把制备好的前期浆搅拌均匀后缓缓倒入调漆罐后，将转速调整到在500～800r/min搅拌均匀。
(4)依次向调漆罐中加入水性紫外线吸收剂、催化剂、基材润湿剂、流平剂，最后用增稠剂将漆液的粘度调到规定粘度80-100S(23～25℃)，得组分A。
(5)将脂肪族聚异氰酸酯用丙二醇二醋酸酯溶剂稀释至脂肪族聚异氰酸酯含量为80％，得组分B。
(6)使用时，将组分A与组分B按照质量比为8～10:1进行混合，混合后喷涂使用。
本发明的有益效果：
本发明的水性植物基快干聚氨酯面漆大幅度提高了高端家具水性聚氨酯面漆的耐化学、抗划伤性能，提升了漆膜的干燥速度，同时大幅度降低了配方中VOC的含量，使用的主体成膜物质属于可再生原料，比现有市场上的产品更加符合环保的需求。
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。
本发明实施例所使用物料来源如下：
水性羟基丙烯酸乳液：帝斯曼SP-7400乳液；
脂肪族异氰酸酯：TolonateTM X FLO 100；
水性紫外线吸收剂：威海云清化工UV326；
中和剂：AMP-95；
消泡剂：法国先创的941PL和BYK的消泡作用助剂BYK-028两种的混合物；
分散剂：迪高公司提供的tego-755；
流平剂：选自先创的PW-336或德国BYK润湿流平剂BYK-346中的一种或两种；
所述的基材润湿剂：选自TEGO的Tego-100、Tego-510或tego-4100的一种或几种；
催化剂：天津松伟
Figure BDA0002979225320000041
Kat 24；
其他试剂均为市售一般试剂。
实施例1
一种水性植物基快干聚氨酯面漆，包括重量份的以下组分：
组分A：水性羟基丙烯酸乳液60份，水性紫外线吸收剂1份，中和剂0.2份，消泡剂0.2份，分散剂0.8份，颜料12份，流平剂0.6份，基材润湿剂0.6份，去离子水13.59份，增稠剂1份，催化剂0.01份；
组分B：脂肪族聚异氰酸酯10份，丙二醇二醋酸酯2.5份。
制备步骤如下：
(1)将去离子水8.15份、中和剂0.1份、消泡剂0.2份、分散剂0.8份、颜料12份依次加入备料锅中，控制转速500～800r/min，搅拌20min以上，搅拌均匀后，进行研磨得到前期浆，研磨细度≤20μm。
(2)将水性羟基丙烯酸乳液60份、去离子水5.44份和中和剂0.1份依次加入调漆罐中，控制转速300～500r/min搅拌10min拌至均匀。
(3)把制备好的前期浆搅拌均匀后缓缓倒入调漆罐后，将转速调整到在500～800r/min搅拌均匀。
(4)依次向调漆罐中加入水性紫外线吸收剂1份、催化剂0.01份、基材润湿剂0.6份、流平剂0.6份，最后用增稠剂1份将漆液的粘度调到粘度80～100S(23～25℃)，得组分A；
(5)将脂肪族聚异氰酸酯10份用丙二醇二醋酸酯2.5份溶剂稀释至脂肪族聚异氰酸酯含量为80％，得组分B。
实施例2
一种水性植物基快干聚氨酯面漆，包括重量份的以下组分：
组分A：水性羟基丙烯酸乳液65份，水性紫外线吸收剂0.6份，中和剂0.2份，消泡剂0.2份，分散剂0.8份，颜料12份，流平剂0.5份，基材润湿剂0.5份，去离子水6.38份，增稠剂0.8份，催化剂0.02份；
组分B：脂肪族聚异氰酸酯13份，丙二醇二醋酸酯3.25份。
制备步骤如下：
(1)将去离子水3.83份、中和剂0.1份、消泡剂0.2份、分散剂0.8份、颜料12份依次加入备料锅中，控制转速500～800r/min，搅拌20min以上，搅拌均匀后，进行研磨得到前期浆，研磨细度≤20μm。
(2)将水性羟基丙烯酸乳液65份、去离子水2.55份和中和剂0.1份依次加入调漆罐中，控制转速300～500r/min搅拌10min拌至均匀。
(3)把制备好的前期浆搅拌均匀后缓缓倒入调漆罐后，将转速调整到在500～800r/min搅拌均匀。
(4)依次向调漆罐中加入水性紫外线吸收剂0.6份、催化剂0.02份、基材润湿剂0.5份、流平剂0.5份，最后用增稠剂0.8份将漆液的粘度调到粘度80～100S(23～25℃)，得组分A。
(5)将脂肪族聚异氰酸酯13份用丙二醇二醋酸酯3.25份溶剂稀释至脂肪族聚异氰酸酯含量为80％，得组分B。
实施例3
一种水性植物基快干聚氨酯面漆，包括重量份的以下组分：
组分A：水性羟基丙烯酸乳液70份，水性紫外线吸收剂0.9份，中和剂0.3份，消泡剂0.2份，分散剂0.8份，颜料12份，流平剂0.5份，基材润湿剂0.5份，去离子水4.27份，增稠剂0.5份，催化剂0.03份；
组分B：脂肪族聚异氰酸酯10份，丙二醇二醋酸酯2.5份。
制备步骤如下：
(1)将去离子水2.56份、中和剂0.15份、消泡剂0.2份、分散剂0.8份、颜料12份依次加入备料锅中，控制转速500～800r/min，搅拌20min以上，搅拌均匀后，进行研磨得到前期浆，研磨细度≤20μm。
(2)将水性羟基丙烯酸乳液70份、去离子水1.71份和中和剂0.15份依次加入调漆罐中，控制转速300～500r/min搅拌10min拌至均匀。
(3)把制备好的前期浆搅拌均匀后缓缓倒入调漆罐后，将转速调整到在500～800r/min搅拌均匀。
(4)依次向调漆罐中加入水性紫外线吸收剂0.9份、催化剂0.03份、基材润湿剂0.5份、流平剂0.5份，最后用增稠剂0.5份将漆液的粘度调到粘度80～100S(23～25℃)，得组分A。
(5)将脂肪族聚异氰酸酯10份用丙二醇二醋酸酯2.5份溶剂稀释至脂肪族聚异氰酸酯含量为80％，得组分B。
实施例4
一种水性植物基快干聚氨酯面漆，包括重量份的以下组分：
组分A：水性羟基丙烯酸乳液65份，水性紫外线吸收剂0.8份，中和剂0.2份，消泡剂0.2份，分散剂0.8份，颜料12份，流平剂0.5份，基材润湿剂0.5份，去离子水7.18份，增稠剂0.8份，催化剂0.02份；
组分B：脂肪族聚异氰酸酯12份，丙二醇二醋酸酯3份。
制备步骤如下：
(1)将去离子水4.31份、中和剂0.1份、消泡剂0.2份、分散剂0.8份、颜料12份依次加入备料锅中，控制转速500～800r/min，搅拌20min以上，搅拌均匀后，进行研磨得到前期浆，研磨细度≤20μm。
(2)将水性羟基丙烯酸乳液65份、去离子水2.87份和中和剂0.1份依次加入调漆罐中，控制转速300～500r/min搅拌10min拌至均匀。
(3)把制备好的前期浆搅拌均匀后缓缓倒入调漆罐后，将转速调整到在500～800r/min搅拌均匀。
(4)依次向调漆罐中加入水性紫外线吸收剂0.8份、催化剂0.02份、基材润湿剂0.5份、流平剂0.5份，最后用增稠剂0.8份将漆液的粘度调到粘度80～100S(23～25℃)，得组分A。
(5)将脂肪族聚异氰酸酯12份用丙二醇二醋酸酯3份溶剂稀释至脂肪族聚异氰酸酯含量为80％，得组分B。
实施例5
一种水性植物基快干聚氨酯面漆，包括重量份的以下组分：
组分A：水性羟基丙烯酸乳液65份，水性紫外线吸收剂1份，中和剂0.2份，消泡剂0.2份，分散剂0.8份，颜料12份，流平剂0.5份，基材润湿剂0.5份，去离子水7.29份，增稠剂0.5份，催化剂0.01份；
组分B：脂肪族聚异氰酸酯12份，丙二醇二醋酸酯3份。
制备步骤如下：
(1)将去离子水4.37份、中和剂0.1份、消泡剂0.2份、分散剂0.8份、颜料12份依次加入备料锅中，控制转速500～800r/min，搅拌20min以上，搅拌均匀后，进行研磨得到前期浆，研磨细度≤20μm。
(2)将水性羟基丙烯酸乳液65份、去离子水2.92份和中和剂0.1份依次加入调漆罐中，控制转速300～500r/min搅拌10min拌至均匀。
(3)把制备好的前期浆搅拌均匀后缓缓倒入调漆罐后，将转速调整到在500～800r/min搅拌均匀。
(4)依次向调漆罐中加入水性紫外线吸收剂1份、催化剂0.01份、基材润湿剂0.5份、流平剂0.5份，最后用增稠剂0.5份将漆液的粘度调到粘度80～100S(23～25℃)，得组分A。
(5)将脂肪族聚异氰酸酯12份用丙二醇二醋酸酯3份溶剂稀释至脂肪族聚异氰酸酯含量为80％，得组分B。
测试例
对本发明实施例1～5中所制备的涂料进行性能检测，具体检测结果如下表1：
表1-检测结果
Figure BDA0002979225320000071
Figure BDA0002979225320000081
其中，对比例1为市场常规水性单组份家装涂料，对比例2为市场上一款高档价格昂贵的水性双组份聚氨酯家具涂料，对比例3为市场上中上档溶剂型双组份聚氨酯涂料。
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.水性植物基快干聚氨酯面漆，其特征在于，包括组分A和组分B；所述组分A与组分B的用量质量比为8～10:1；
其中，所述组分A包括重量份数的以下组分：60～70份的水性羟基丙烯酸乳液，0.5～1份的水性紫外线吸收剂，0.2～0.3份的中和剂，0.2～0.3份的消泡剂，0.5～1份的分散剂，8～15份的颜料，0.4～0.6份的流平剂，0.3～0.6份的基材润湿剂，4～15份的去离子水，0.5～1.0份的增稠剂，0.01～0.03份的催化剂；
所述组分B包括10～15份的脂肪族聚异氰酸酯和2～5份的丙二醇二醋酸酯；
所述水性羟基丙烯酸乳液为帝斯曼公司提供的植物基羟丙乳液SP-7400乳液；
所述脂肪族聚异氰酸酯为康睿公司的TolonateTMX FLO 100。
2.如权利要求1所述的水性植物基快干聚氨酯面漆，其特征在于，所述组分A包括重量份数的以下组分：65份的水性羟基丙烯酸乳液，1份的水性紫外线吸收剂，0.2份的中和剂，0.2份的消泡剂，0.8份的分散剂，12份的颜料，0.5份的流平剂，0.5份的基材润湿剂，7.29份的去离子水，0.5份的增稠剂，0.01份的催化剂；
所述B组分包括12份的脂肪族聚异氰酸酯和3份的丙二醇二醋酸酯。
3.如权利要求1所述的水性植物基快干聚氨酯面漆，其特征在于，所述的水性紫外线吸收剂为威海云清化工提供的UV326粉末基础上制备的一种水溶液。
4.如权利要求1所述的水性植物基快干聚氨酯面漆，其特征在于，所述的中和剂为AMP-95。
5.如权利要求1所述的水性植物基快干聚氨酯面漆，其特征在于，所述的消泡剂为法国先创的941PL和BYK的消泡作用助剂BYK-028两种的混合物。
6.如权利要求1所述的水性植物基快干聚氨酯面漆，其特征在于，所述的分散剂为迪高公司提供的tego-755。
7.如权利要求1所述的水性植物基快干聚氨酯面漆，其特征在于，所述的流平剂选自先创的PW-336、德国BYK润湿流平剂BYK-346中的一种或两种。
8.如权利要求1所述的水性植物基快干聚氨酯面漆，其特征在于，所述的基材润湿剂选自TEGO的Tego-100、Tego-510或tego-4100中的一种或几种。
9.如权利要求1所述的水性植物基快干聚氨酯面漆，其特征在于，所述的增稠剂为碱溶胀缔合型增稠剂；
所述的催化剂为天津松伟提供的
Figure FDA0002979225310000011
Kat 24。
10.一种制备如权利要求1所述水性植物基快干聚氨酯面漆的方法，其特征在于，具体制备方法如下：
(1)按照所述原料配比将质量分数60％的去离子水、质量分数50％的中和剂、消泡剂、分散剂、颜料依次加入备料锅中，控制转速500～800r/min，搅拌20min以上，搅拌均匀后，进行研磨得到前期浆，研磨细度≤20μm；
(2)将水性羟基丙烯酸乳液、质量分数40％的去离子水和质量分数50％的中和剂依次加入调漆罐中，控制转速300～500r/min搅拌10min拌至均匀；
(3)把制备好的前期浆搅拌均匀后缓缓倒入调漆罐后，将转速调整到在500～800r/min搅拌均匀；
(4)依次向调漆罐中加入水性紫外线吸收剂、催化剂、基材润湿剂、流平剂，最后用增稠剂将漆液的粘度调到规定粘度80-100S，得组分A；
(5)将脂肪族聚异氰酸酯用丙二醇二醋酸酯溶剂稀释至脂肪族聚异氰酸酯含量为80％，得组分B。
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