CN113072851A - 一种耐刮擦的自清洁硅pu面漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐刮擦的自清洁硅PU面漆，包括质量比为10:1的A组份和B组份；其中A组份包括如下重量份的各成份：水性羟基丙烯酸树脂20‑25份，水性聚氨酯树脂8‑12份，硅改性聚氨酯树脂3‑8份，硅改性丙烯酸树脂3‑8份；水性润湿分散剂0.2‑1份，水性消泡剂0.2‑1份，粘合剂0.2‑1份，填料4‑12份，水25‑30份；所述B组分为固化剂；己二异氰酸酯(HDI)三聚体：10份。所述耐刮擦的自清洁硅PU面漆柔韧、附着力佳，耐摩擦能达到10万次以上；该硅PU面漆表面疏水、疏油，因此脏物很难存留在面漆表面，雨水冲刷之后，球场焕然一新。

Description

一种耐刮擦的自清洁硅PU面漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及硅PU面漆技术领域，具体地，涉及一种耐刮擦的自清洁硅PU面漆及其制备方法。
背景技术
硅pu是体育设施场地地面材料，具备上硬下弹结构特征并能直接在水泥或沥青基础上施工。该材料是以聚氨酯(PU)材料与含有有机硅成分的材料科学地复合在一起,所生产出来的材料用在球场面层上,有良好的的缓冲性和延展性，粘接力强，对基础有一定的治愈功能，能够自动找平，施工简单，抗老化性优秀，施工后化学性能稳定，不易产生气泡等问题。
近些年，以水性丙烯酸与PUD为主体树脂的双组份硅PU面漆在中国市场上逐渐兴起，其中，水性丙烯酸赋予双组份硅PU面漆较好的硬度和附着力，而PUD赋予双组份硅PU面漆高弹柔韧特性，为此，水性丙烯酸与PUD为主体树脂的双组份硅PU面漆逐步取代了水性丙烯酸材料为主体材料的硅PU面漆，赢得一定的市场份额。
然而，人们在使用的过程中发现，羟基丙烯酸tg点高就出现发脆的现象，tg点低就会出现附着力不佳、强度不佳、返粘的弊病，耐刮擦效果比较差。为此，人们多采用高tg羟基丙烯酸和低tg羟基丙烯酸相互搭配使用。这个方案虽能避免掉部分缺陷，但是附着力差，发脆、强度差，耐刮擦的性能还是不够，容易掉面漆。这成为整个行业比较棘手的问题。此外，夏天温度比较高，有部分增塑剂从弹性层迁移到面层上，加上运动产生的脏物，使得整个球场会出现比较多的“黑鞋印”，不耐脏。
为此，亟待研发耐刮擦的自清洁硅PU面漆，以解决现有技术的缺陷。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种耐刮擦的自清洁硅PU面漆及其制备方法，解决了现有技术中硅PU面漆附着力差、易于发脆、强度差、不耐刮擦和不耐脏等缺陷，所述自清洁硅PU面漆非常柔韧、附着力佳，耐摩擦能达到10万次以上；该硅PU面漆表面疏水、疏油，因此脏物很难存留在面漆表面，雨水冲刷之后，球场焕然一新。
本发明的技术方案如下：一种耐刮擦的自清洁硅PU面漆，包括质量比为10:1的A组份和B组份；
其中A组份包括如下重量份的各成份：水性羟基丙烯酸树脂20-35份，水性聚氨酯树脂8-12份，硅改性聚氨酯树脂3-8份，硅改性丙烯酸树脂3-8份；水性润湿分散剂0.2-1份，水性消泡剂0.2-1份，粘合剂0.2-1份，填料4-12份，水25-35份，聚硅氧烷0.5-1份；荷叶粉1-3份；纳米二氧化硅1-3份；
所述B组分为固化剂；己二异氰酸酯(HDI)三聚体：10份。
所述填料包括如下重量份的各成份滑石粉1-3份，煅烧高岭土3-6份，钛白粉1-3份。
所述粘合剂选自羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、淀粉、糊精、聚乙烯醇中的一个或任一混合物。
所述A组分中还还包括如下重量份的各成份：防霉杀菌剂0-0.5份，蜡乳液1-3份，基材润湿剂0.2-1份，多功能助剂0.2-1份，水性增稠剂1-3份，色浆4-10份，成膜助剂2-3份。
所述水性羟基丙烯酸树脂的羟基含量为1％，Tg为50℃。
本申请所述水性聚氨酯树脂具有优良的韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。本申请所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆中，所述硅改性聚氨酯树脂，是在聚氨酯树脂分子主链或侧链上引入硅-氧(Si-O)或硅-碳(Si-C)链，使其具有很低的表面能，疏油疏水性很强，抗玷污性能好。
本申请所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆中，所述硅改性丙烯酸树脂是以羟基丙烯酸树脂为基体树脂，利用长链段聚硅氧烷改性，由于有机硅单体Si-O键的键能较高，键角较大，具有很低的表面能，疏油疏水性很强，耐污性增加，引入丙烯酸树脂后，侧链基团对主链基团其屏蔽作用，得到的有机硅改性丙烯酸树脂的表面能低,具有极好的疏水效果和抗玷污效果。然而，使用聚硅氧烷改性丙烯酸树脂，会降低丙烯酸树脂的粘附力，进而降低所述PU面漆的粘附力，为此，本申请将所述硅改性丙烯酸树脂与水性羟基丙烯酸树脂配合使用，在赋予所述PU面漆疏水性和耐污性的同时，也保存其优异的粘附力。
另外，所述水性羟基丙烯酸树脂中的丙烯酸树脂包括软单体和硬单体，其中，软单体主要影响所述PU面漆的粘附力和柔韧性，而硬单体主要影响所述PU面漆的硬度。研究表明，所述硬单体和所述软单体的质量比为7.2-7.7：2.3-2.8时，疏水耐污性能和粘附力达到平衡，综合性能优异。所述软单体优选丙烯酸正丁酯，所述硬单体优选甲基丙烯酸甲酯。
本申请将水性羟基丙烯酸树脂，水性聚氨酯树脂，硅改性聚氨酯树脂和硅改性丙烯酸树脂混合使用，即克服了传统硅PU面漆附着力差、易于发脆、强度差、不耐刮擦和不耐脏等缺陷，提高了所述PU面漆的附着力，耐摩擦能达到10万次以上，同时赋予所述硅PU面漆表面疏水、疏油性能和抗污自洁性能。
所述羟乙基纤维素选用3-10万粘度，优选3万粘度。所述羟乙基纤维素进一步赋予所述硅PU面漆优异的粘性，补偿因丙烯酸树脂改性降低的粘性。
所述滑石粉选用800目，所述滑石粉具有良好的悬浮性和易分散性，且腐蚀性低，在涂料中，滑石粉作为填料可起到骨架作用，降低制造成本的同时提高所述硅PU面漆的漆膜硬度。
所述煅烧高岭土选用1250目，所述煅烧高岭土具有高活性、高白度、高分散和高遮盖等性能优势，起充填骨架作用。
所述聚硅氧烷，荷叶粉，纳米二氧化硅，所述聚硅氧烷赋予所述自清洁硅PU面漆较低的表面张力，从而增强其疏水性。所述荷叶粉具有疏水疏油特征，使得自清洁硅PU面漆经雨水冲洗即可除污去垢，提高其自洁性能。
所述纳米二氧化硅包敷在自清洁硅PU面漆表面，形成网络结构，形成一种硅石结构，使之具有憎水性，提高粘结效果，增加了产品的密封性和防渗性。而且，所述纳米二氧化硅对所述自清洁硅PU面漆进行表面改性处理，不但使其抗老化性能大幅提高，而且亮度、色调和饱和度等指标也均出现一定程度的提高。
所述固化剂选用拜耳2547。
所述分散剂同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂，可促进均一分散各组分和防止各组分颗粒的沉降和凝聚。
所述的硅PU面漆在生产过程中容易气泡，所述消泡剂促进泡沫的快速破灭，抑制泡沫的产生，防止产生缩孔或者鱼眼等问题。
所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备A组份：先将配方量的水性羟基丙烯酸树脂，水性聚氨酯树脂，硅改性聚氨酯树脂，硅改性丙烯酸树脂混合均匀后，加入聚硅氧烷，荷叶粉，纳米二氧化硅，粘合剂，填料，水性润湿分散剂，水性消泡剂和水混合搅拌均匀；再加入防霉杀菌剂，蜡乳液，基材润湿剂，多功能助剂，水性增稠剂，色浆，成膜助剂；混合搅拌均匀，即得A组分；
(2)使用时，将配方量的B组分与A组分混合均匀后摊铺，固化后即得所述耐刮擦的自清洁硅PU面漆。
本申请所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆中，通过各组分协同发挥作用，其中，所述羟基丙烯酸树脂作为基料，交联度好，漆膜的附着力和润湿分散性优异。所述水性聚氨酯树脂柔韧、耐磨，克服了水性聚氨酯涂饰剂克服了丙烯酸乳液涂饰剂“热粘冷脆”的弱点。所述硅改性聚氨酯树脂和所述硅改性丙烯酸树脂赋予所述耐刮擦的自清洁硅PU面漆优异的疏水性能和自洁性能。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的，技术方案及技术效果更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。应理解，此处所描述的具体实施例，仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
一种耐刮擦的自清洁硅PU面漆，包括质量比为10:1的A组份和B组份；
其中A组份包括如下重量份的各成份：水性羟基丙烯酸树脂30份，水性聚氨酯树脂10份，硅改性聚氨酯树脂5份，硅改性丙烯酸树脂5份；水性润湿分散剂0.3份，水性消泡剂0.3份，羧甲基纤维素0.3份，钛白粉2份、滑石粉2份、煅烧高岭土4份，聚硅氧烷1份；荷叶粉2份；纳米二氧化硅1份；水30.8份；多功能助剂0.3份、成膜助剂1.5份、防霉杀菌剂0.2份、色浆5份、蜡乳液2份、水性增稠剂1份。
所述B组分为固化剂；拜耳2547：10份。
所述填料包括如下重量份的各成份滑石粉1-3份，煅烧高岭土3-6份，钛白粉1-3份。所述粘合剂选自羟乙基纤维素。
所述水性羟基丙烯酸树脂的羟基含量为1％，Tg为50℃。所述羟乙基纤维素选用3万粘度。所述滑石粉选用800目，所述煅烧高岭土选用1250目。
所述水性羟基丙烯酸树脂中的丙烯酸树脂包括硬单体和软单体，所述硬单体和所述软单体的质量比为7.2：2.8。所述软单体优选丙烯酸正丁酯，所述硬单体优选甲基丙烯酸甲酯。
所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备A组份：先将配方量的水性羟基丙烯酸树脂，水性聚氨酯树脂，硅改性聚氨酯树脂，硅改性丙烯酸树脂混合均匀后，加入聚硅氧烷，荷叶粉，纳米二氧化硅，粘合剂，填料，水性润湿分散剂，水性消泡剂和水混合搅拌均匀，再加入防霉杀菌剂，蜡乳液，基材润湿剂，多功能助剂，水性增稠剂，色浆，成膜助剂；混合搅拌均匀，即得A组分；
(2)使用时，将配方量的B组分与A组分混合均匀后摊铺，固化后即得所述耐刮擦的自清洁硅PU面漆。
实施例二
一种耐刮擦的自清洁硅PU面漆，包括质量比为10:1的A组份和B组份；
其中A组份包括如下重量份的各成份：水性羟基丙烯酸树脂32份，水性聚氨酯树脂10份，硅改性聚氨酯树脂3份，硅改性丙烯酸树脂8份；水性润湿分散剂1份，水性消泡剂0.6份，羧甲基纤维素0.5份，钛白粉1份、滑石粉3份、煅烧高岭土6份，聚硅氧烷0.5份；荷叶粉3份；纳米二氧化硅3份；水32份；多功能助剂0.2份、成膜助剂3份、防霉杀菌剂0.2份、色浆5份、蜡乳液1份、水性增稠剂3份。
所述B组分为固化剂；拜耳2547：10份。
所述填料包括如下重量份的各成份滑石粉1-3份，煅烧高岭土3-6份，钛白粉1-3份。所述粘合剂选自羟乙基纤维素。
所述水性羟基丙烯酸树脂的羟基含量为1％，Tg为50℃。所述羟乙基纤维素选用3万粘度。所述滑石粉选用800目，所述煅烧高岭土选用1250目。
所述水性羟基丙烯酸树脂中的丙烯酸树脂包括硬单体和软单体，所述硬单体和所述软单体的质量比为7.7：2.3。所述软单体优选丙烯酸正丁酯，所述硬单体优选甲基丙烯酸甲酯。
所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备A组份：先将配方量的水性羟基丙烯酸树脂，水性聚氨酯树脂，硅改性聚氨酯树脂，硅改性丙烯酸树脂混合均匀后，加入聚硅氧烷，荷叶粉，纳米二氧化硅，粘合剂，填料，水性润湿分散剂，水性消泡剂和水混合搅拌均匀，再加入防霉杀菌剂，蜡乳液，基材润湿剂，多功能助剂，水性增稠剂，色浆，成膜助剂；混合搅拌均匀，即得A组分；
(2)使用时，将配方量的B组分与A组分混合均匀后摊铺，固化后即得所述耐刮擦的自清洁硅PU面漆。
实施例三
一种耐刮擦的自清洁硅PU面漆，包括质量比为10:1的A组份和B组份；
其中A组份包括如下重量份的各成份：水性羟基丙烯酸树脂20份，水性聚氨酯树脂12份，硅改性聚氨酯树脂8份，硅改性丙烯酸树脂3份；水性润湿分散剂1份，水性消泡剂1份，羧甲基纤维素1份，钛白粉3份、滑石粉3份、煅烧高岭土4份，聚硅氧烷0.5-1份；荷叶粉1-3份；纳米二氧化硅1-3份；水25份；多功能助剂0.5份、成膜助剂2份、防霉杀菌剂0.3份、色浆5份、蜡乳液3份、水性增稠剂1份。
所述B组分为固化剂；拜耳2547：10份。
所述填料包括如下重量份的各成份滑石粉1-3份，煅烧高岭土3-6份，钛白粉1-3份。所述粘合剂选自羟乙基纤维素。
所述水性羟基丙烯酸树脂的羟基含量为1％，Tg为50℃。所述羟乙基纤维素选用3万粘度。所述滑石粉选用800目，所述煅烧高岭土选用1250目。
所述水性羟基丙烯酸树脂中的丙烯酸树脂包括硬单体和软单体，所述硬单体和所述软单体的质量比为7.5：2.5。所述软单体优选丙烯酸正丁酯，所述硬单体优选甲基丙烯酸甲酯。
所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备A组份：先将配方量的水性羟基丙烯酸树脂，水性聚氨酯树脂，硅改性聚氨酯树脂，硅改性丙烯酸树脂混合均匀后，加入聚硅氧烷，荷叶粉，纳米二氧化硅，粘合剂，填料，水性润湿分散剂，水性消泡剂和水混合搅拌均匀，再加入防霉杀菌剂，蜡乳液，基材润湿剂，多功能助剂，水性增稠剂，色浆，成膜助剂；混合搅拌均匀，即得A组分；
(2)使用时，将配方量的B组分与A组分混合均匀后摊铺，固化后即得所述耐刮擦的自清洁硅PU面漆。
实施例四
一种耐刮擦的自清洁硅PU面漆，包括质量比为10:1的A组份和B组份；
其中A组份包括如下重量份的各成份：水性羟基丙烯酸树脂35份，水性聚氨酯树脂8份，硅改性聚氨酯树脂4份，硅改性丙烯酸树脂4份；水性润湿分散剂0.5份，水性消泡剂0.5份，羧甲基纤维素0.2份，钛白粉2份、滑石粉3份、煅烧高岭土3份，聚硅氧烷0.8份；荷叶粉3份；纳米二氧化硅2份；水35份；多功能助剂1份、成膜助剂3份、防霉杀菌剂0.0份、色浆10份、蜡乳液2份、水性增稠剂2份。
所述B组分为固化剂；拜耳2547：10份。
所述填料包括如下重量份的各成份滑石粉1-3份，煅烧高岭土3-6份，钛白粉1-3份。所述粘合剂选自羟乙基纤维素。
所述水性羟基丙烯酸树脂的羟基含量为1％，Tg为50℃。所述羟乙基纤维素选用3万粘度。所述滑石粉选用800目，所述煅烧高岭土选用1250目。
所述水性羟基丙烯酸树脂中的丙烯酸树脂包括硬单体和软单体，所述硬单体和所述软单体的质量比为7.6：2.4。所述软单体优选丙烯酸正丁酯，所述硬单体优选甲基丙烯酸甲酯。
所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备A组份：先将配方量的水性羟基丙烯酸树脂，水性聚氨酯树脂，硅改性聚氨酯树脂，硅改性丙烯酸树脂混合均匀后，加入聚硅氧烷，荷叶粉，纳米二氧化硅，粘合剂，填料，水性润湿分散剂，水性消泡剂和水混合搅拌均匀，再加入防霉杀菌剂，蜡乳液，基材润湿剂，多功能助剂，水性增稠剂，色浆，成膜助剂；混合搅拌均匀，即得A组分；
(2)使用时，将配方量的B组分与A组分混合均匀后摊铺，固化后即得所述耐刮擦的自清洁硅PU面漆。
实施例五
一种耐刮擦的自清洁硅PU面漆，包括质量比为10:1的A组份和B组份；
其中A组份包括如下重量份的各成份：水性羟基丙烯酸树脂30份，水性聚氨酯树脂10份，硅改性聚氨酯树脂5份，硅改性丙烯酸树脂5份；水性润湿分散剂0.2份，水性消泡剂0.2份，羧甲基纤维素0.3份，钛白粉2份、滑石粉2份、煅烧高岭土4份，，聚硅氧烷1份；荷叶粉1份；纳米二氧化硅1份；水30.8份；多功能助剂0.5份、成膜助剂2.5份、防霉杀菌剂0.5份、色浆4份、蜡乳液2份、水性增稠剂2份。
所述B组分为固化剂；拜耳2547：10份。
所述填料包括如下重量份的各成份滑石粉1-3份，煅烧高岭土3-6份，钛白粉1-3份。所述粘合剂选自羟乙基纤维素。
所述水性羟基丙烯酸树脂的羟基含量为1％，Tg为50℃。所述羟乙基纤维素选用3万粘度。所述滑石粉选用800目，所述煅烧高岭土选用1250目。
所述水性羟基丙烯酸树脂中的丙烯酸树脂包括硬单体和软单体，所述硬单体和所述软单体的质量比为7.5：2.5。所述软单体优选丙烯酸正丁酯，所述硬单体优选甲基丙烯酸甲酯。
所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备A组份：先将配方量的水性羟基丙烯酸树脂，水性聚氨酯树脂，硅改性聚氨酯树脂，硅改性丙烯酸树脂混合均匀后，加入聚硅氧烷，荷叶粉，纳米二氧化硅，粘合剂，填料，水性润湿分散剂，水性消泡剂和水混合搅拌均匀，再加入防霉杀菌剂，蜡乳液，基材润湿剂，多功能助剂，水性增稠剂，色浆，成膜助剂；混合搅拌均匀，即得A组分；
(2)使用时，将配方量的B组分与A组分混合均匀后摊铺，固化后即得所述耐刮擦的自清洁硅PU面漆。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种耐刮擦的自清洁硅PU面漆，其特征在于，包括质量比为10:1的A组份和B组份；
其中A组份包括如下重量份的各成份：水性羟基丙烯酸树脂20-35份，水性聚氨酯树脂8-12份，硅改性聚氨酯树脂3-8份，硅改性丙烯酸树脂3-8份,水性润湿分散剂0.2-1份，水性消泡剂0.2-1份，粘合剂0.2-1份，填料4-12份，水25-35份，聚硅氧烷0.5-1份；荷叶粉1-3份；纳米二氧化硅1-3份；
所述B组分为固化剂；己二异氰酸酯(HDI)三聚体：10份。
2.根据权利要求1所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆，其特征在于，所述水性羟基丙烯酸树脂中的丙烯酸树脂包括软单体和硬单体，所述硬单体和所述软单体的质量比为7.2-7.7：2.3-2.8。
3.根据权利要求1所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆，其特征在于，所述填料包括如下重量份的各成份滑石粉1-3份，煅烧高岭土3-6份，钛白粉1-3份。
4.根据权利要求1所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆，其特征在于，所述粘合剂选自羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、淀粉、糊精、聚乙烯醇中的一个或任一混合物。
5.根据权利要求1所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆，其特征在于，所述A组分中还还包括如下重量份的各成份防霉杀菌剂0-0.5份，蜡乳液1-3份，基材润湿剂0.2-1份，多功能助剂0.2-1份，水性增稠剂1-3份，色浆4-10份，成膜助剂1-3份。
6.根据权利要求1所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆，其特征在于，所述水性羟基丙烯酸树脂的羟基含量为1％，Tg为50℃。
7.根据权利要求4所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆，其特征在于，所述羟乙基纤维素选用3-10万粘度。
8.根据权利要求3所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆，其特征在于，所述滑石粉选用800目。
9.根据权利要求3所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆，其特征在于，所述煅烧高岭土选用1250目。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的耐刮擦的自清洁硅PU面漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备A组份：先将配方量的水性羟基丙烯酸树脂，水性聚氨酯树脂，硅改性聚氨酯树脂，硅改性丙烯酸树脂混合均匀后，加入聚硅氧烷，荷叶粉，纳米二氧化硅，粘合剂，填料，水性润湿分散剂，水性消泡剂和水混合搅拌均匀，即得A组分；
(2)使用时，将配方量的B组分与A组分混合均匀后摊铺，固化后即得所述耐刮擦的自清洁硅PU面漆。
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