CN113502118A - 一种水性聚氨酯涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种水性聚氨酯涂料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性聚氨酯涂料及其制备方法与应用，该涂料包括以下制备原料：A组分和B组分；所述A组分，包括以下制备原料：高羟基丙烯酸树脂、低羟基丙烯酸树脂、高沸点溶剂和低沸点溶剂；所述B组分，包括以下制备原料：水性异氰酸酯。本发明的水性防水聚氨酯涂料适用于空气喷涂，利用该涂料制得的涂层满足附着力佳、耐水性好、吸水率低、机械性能佳和耐候性好的要求，广泛应用于3C领域。

Description

一种水性聚氨酯涂料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯涂料及其制备方法与应用。
背景技术
目前市场上大部分所用的聚氨酯涂料主要为溶剂型聚氨酯涂料，溶剂型聚氨酯涂料主要由溶剂型树脂和助溶剂组成，而溶剂型聚氨酯涂料不管是在生产过程当中和后期的施工当中均会产生大量的有毒有害气体，这不仅对环境造成一定程度破坏，而且会对涂料施工者的身体健康造成严重的伤害。
随着人们环保意识的提高，相关技术中开发了环境友好型涂料，水性防水聚氨酯涂料就是其中的一种。但水性聚氨酯涂料存在耐候性差的问题。
因此，需要开发一种水性聚氨酯涂料，该涂料的耐候性好。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种水性聚氨酯涂料，该涂料的耐候性好。
本发明还提供了上述水性聚氨酯涂料的制备方法。
本发明还提供了一种水性聚氨酯涂层，该涂层由上述水性聚氨酯涂料制备得到。
本发明还提供了上述水性聚氨酯涂层在制备3C产品中的应用。
本发明的第一方面提供了一种水性聚氨酯涂料，包括以下制备原料：A组分和B组分；
包括以下制备原料：A组分和B组分；
所述A组分，包括以下制备原料：
高羟基丙烯酸树脂、低羟基丙烯酸树脂、高沸点溶剂和低沸点溶剂；
所述B组分，包括以下制备原料：
水性异氰酸酯；
所述A组分和所述B组分的质量比为2～4:1；
所述高羟基丙烯酸树脂，羟基值为4.0％～5.5％；
所述低羟基丙烯酸树脂，羟基值为1.0％～2.0％；
所述高沸点溶剂，沸点为190℃～300℃；
所述低沸点溶剂的沸点低于所述高沸点溶剂的沸点。
采用高羟基丙烯酸树脂与低羟基丙烯酸树脂混拼的方式与水性异氰酸酯搭配使用，使本发明的水性聚氨酯涂料的应用范围广，既能在金属素材上使用，又能在塑料素材上使用，且防水性能、耐候性和机械性能均优异。
低沸点溶剂与高沸点溶剂进行搭配使用，根据低沸点成膜助剂挥发快和高沸点成膜助剂挥发相对较慢的特点，使本发明的水性聚氨酯涂料既能在高温(20℃～40℃)情况下使用，也能在低温(10℃～20℃)情况下使用。
根据本发明的一些实施方式，所述A组分，还包括以下制备原料：色浆、消泡剂、基材润湿剂、流平剂和增稠剂。
根据本发明的一些实施方式，所述B组分，还包括助溶剂。
助溶剂使水性异氰酸酯具备了更好的分散性，使其存储稳定性更佳，从而整体上进一步拓展了本发明的水性聚氨酯涂料的应用范围。
根据本发明的一些实施方式，所述A组分，包括以下重量份数的制备原料：所述高羟基丙烯酸树脂30份～50份，所述低羟基丙烯酸树脂10份～30份，所述高沸点溶剂3份～10份，所述低沸点溶剂3份～10份，所述色浆20份～30份，所述消泡剂0.1份～0.8份，所述基材润湿剂0.1份～0.8份，所述流平剂0.1份～0.8份和所述增稠剂0.1份～0.5份。
本发明的水性聚氨酯涂料由两种不同的水性羟基丙烯酸树脂、适量的色浆、助溶剂、等制备原料搭配而成；同时搭配水性异氰酸酯，使的最终制得的水性聚氨酯涂层满足了附着力佳、耐水性好、吸水率低、机械性能佳和耐候性好的要求。
根据本发明的一些实施方式，所述B组分，所述水性异氰酸酯60份～80份和所述助溶剂20份～30份。
根据本发明的一些实施方式，所述高羟基丙烯酸树脂，羟基值为4.0％～5.5％。
根据本发明的一些实施方式，所述低羟基丙烯酸树脂，羟基值为1.0％～2.0％。
根据本发明的一些实施方式，所述B组分中的异氰酸基和所述A组分中的羟基的数目比为1～1.
异氰酸酯与羟基的比例过高时，涂料体系中会有大量未反应的异氰酸酯基团，剩余部分的异氰酸酯基团会与涂料体系中的水反应，产生大量的反应泡；随着助溶剂和水的挥发，大量的气泡会残余在漆膜中；从而导致漆膜出现针对现象，导致漆膜的外观无法满足要求，同时还会使漆膜的其他性能变差；当异氰酸酯与羟基的比例过低时，没有足够的异氰酸酯基团与羟基发生反应，会导致漆膜固化不充分，从而影响漆膜的耐性及对基材的附着力等性能变差。
根据本发明的一些实施方式，所述B组分中的异氰酸基和所述A组分中的羟基的数目比为1.3:1。
其中，B组分中的异氰酸基数目的计算方法为水性异氰酸酯中的异氰酸基数目；A组分中羟基数目的计算方法为高羟基丙烯酸树脂中的羟基数目与低羟基丙烯酸树脂中羟基数目之和。
根据本发明的一些实施方式，所述高沸点溶剂包括DBG(二乙二醇单丁醚)、DPM(二丙二醇甲醚)、TPM(三丙二醇单甲醚)、DPNP(二丙二醇正丙醚)和DPNB(二丙二醇丁醚)中的至少一种。
根据本发明的一些实施方式，所述低沸点溶剂，沸点为80℃～120℃。
根据本发明的一些实施方式，所述低沸点溶剂包括BG(丁二醇)和IPA(异丙醇)中的至少一种。
根据本发明的一些实施方式，所述增稠剂包括非离子型聚氨酯。
根据本发明的一些实施方式，所述非离子型聚氨酯包括聚醚改性聚氨酯。
本发明选用的低剪增稠的非离子型聚氨酯增稠剂，它是聚醚改性的聚氨酯增稠剂，该增稠剂能与水性羟基丙烯酸树脂(即高羟基丙烯酸树脂和低羟基丙烯酸树脂)形成IPN结构(两种或两种以上的共混聚合物，分子链相互贯穿，并至少一种聚合物分子链以化学键的方式交链而形成的网络结构，聚醚改性的聚氨酯中带有异氰酸酯基团，在一定程度上既能与水性羟基丙烯酸中的羟基反应，又能与水性羟基丙烯酸中的羧基发生反应)，对水性聚氨酯涂料中的白色色浆中的钛白粉具有一定程度的包裹性，使填料具有一定的分散自由度，有利于填料在体系中均匀分布，进一步改善了稳定性，提升光泽了稳定性。
根据本发明的一些实施方式，所述色浆包括白色色浆、黑色色浆、红色色浆和黄色色浆中的至少一种。
根据本发明的一些实施方式，所述异氰酸酯包括磺酸盐改性异氰酸酯。
根据本发明的一些实施方式，所述磺酸盐改性异氰酸酯包括磺酸盐改性六亚甲基二异氰酸酯。
根据本发明的一些实施方式，所述助溶剂包括PGDA(丙二醇二醋酸酯)。
磺酸盐改性的异氰酸酯，分子量相对较小，从而缩短了本发明的水性聚氨酯涂料的表干时间和实干时间。
本发明的第二方面提供了上述水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
将所述A组分和所述B组分混合，即得所述水性聚氨酯涂料。
根据本发明的一些实施方式，所述A组分，制备方法包括以下步骤：
将所述高沸点溶剂、所述低沸点溶剂、所述色浆、所述增稠剂、所述消泡剂、所述基材润湿剂和所述流平剂依次添加至所述高羟基丙烯酸树脂和所述低羟基丙烯酸树脂的水溶液中。
根据本发明的一些实施方式，所述B组分，制备方法包括以下步骤：
将所述水性异氰酸酯添加至所述助溶剂中。
本发明第三方面提供了一种水性聚氨酯涂层，由上述的水性聚氨酯涂料制备得到。
本发明第四方面提供了上述水性聚氨酯涂层在制备3C产品中的应用。
根据本发明的一些实施方式，所述3C产品包括计算机、通信和消费电子一体化的信息家电产品。
3C产品的基材既有金属和又有不同的塑料，利用本发明的水性聚氨酯涂料制得的涂层在金属及塑料基材上附着力好、耐水性好、吸水率低、机械性能佳和耐候性佳；性能远优于相关技术中的水性聚氨酯涂料。
根据本发明实施方式的，至少具备如下有益效果：
本发明采用高羟基丙烯酸树脂与低羟基丙烯酸树脂混拼的方式与水性异氰酸酯搭配使用，使本发明的水性聚氨酯涂料既能在金属素材上使用，又能在塑料素材上使用。本发明的水性防水聚氨酯涂料适用于空气喷涂，利用该涂料制得的涂层满足附着力佳、耐水性好、吸水率低、机械性能佳和耐候性好的要求，广泛应用于3C领域。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
本发明实施方式中的水性聚氨酯涂料，制备原料包括：A组分和B组分；
A组分，包括以下重量份数的制备原料：
水性高羟基丙烯酸树脂30份～50份(高羟值4.0％～5.5％，选自深圳宝会SH-4728(羟基值5.3％)、科思创2695(羟基值5.0％)和DSM XK-540(羟基值4.2％)中的至少一种)；
水性低羟基丙烯酸树脂10份～30份(低羟值1.0％～2.0％，选自江苏富琪森公司8129(羟基值1.8％)、DSM XK-110(羟基值1.2％)和富琪森9012(羟基值1.0％)中的至少一种)；
高沸点溶剂3份～10份(沸点在190℃～300℃，选自陶氏化学DBG、DPM、TPM、DPNP和DPNB中的至少一种)；
低沸点溶剂3份～10份(沸点在80℃～120℃，选自陶氏化学BG和IPA中的至少一种)；
白色色浆20份～30份(上海莱茵化工有限公司996)；
消泡剂0.1份～0.8份(毕克化学BYK-024)；
基材润湿剂0.1份～0.8份(选自赢创化学TEGO4100和赢创化学TEGO270中的至少一种)；
流平剂0.1份～0.8份(选自赢创化学TEGO450、赢创化学TEGO410和毕克化学BYK381中的至少一种)；
增稠剂0.1-份～0.5份(选自海明斯299、海明斯105A和OMG的0620中的至少一种)；
B组分，包括以下重量份数的制备原料：
水性异氰酸酯60份～80份(科思创XP2487/1)；
助溶剂20份～30份(陶氏化学PGDA)。
一种水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
将A组分与B组分按照质量比为3:1进行配比，搅拌均匀后获得水性聚氨酯涂料。
上述A组分制备方法，步骤如下：
S1、将水性高羟基丙烯酸树脂、水性低羟基丙烯酸树脂和水加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌10min；
S2、将转速调至1000r/min，缓慢(加入时间10分钟)将高沸点溶剂、低沸点溶剂、白色色浆加入分散罐中，搅拌15min；
S3、将转速调至600r/min，缓慢(加入时间5分钟)加入增稠剂，搅拌15min；
S4、将转速调至1000r/min，加入消泡剂，搅拌30min；
S5、将转速调至800r/min，加入基材润湿剂和流平剂，搅拌15min；
S6、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可(此处过滤为防止搅拌过程中，其他外部大颗粒的杂质掉入分散罐)。
上述B组分制备方法，包括如下步骤：
S1、将助溶剂加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌30min；
S2、将转速调至800r/min，加入水性异氰酸酯，搅拌30min；
S3、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可(防止搅拌过程中，其他外部大颗粒的杂质掉入分散罐)。
将上述水性聚氨酯涂料用空气喷涂技术喷涂于基材上，即得水性聚氨酯涂层。
上述基材包括金属素材和塑料素材。
上述金属素材包括马口铁、铝、316不锈钢、314不锈钢和阳极铝中的至少一种。
上述塑料素材有PC(聚碳酸酯)、PC+GF(玻璃纤维的质量份数为50％)、AV-651(南京首塑PEEK)、AD-8730(美国埃克森美孚)、R-7800(美国埃克森美孚聚苯砜)。
下面详细描述本发明的具体实施例。
实施例1
本实施例为一种水性聚氨酯涂料，包括A组分和B组分：
A组分，包括如下质量份数的原料：
Figure BDA0003177906070000071
B组分，包括如下质量份数的原料：
水性异氰酸酯(科思创2487/1) 70份；
助溶剂(陶氏化学PGDA) 30份。
上述适用于水性防水聚氨酯涂料的制备方法，步骤如下：
本实施例一种水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
将A组分与B组分按照质量比为3:1进行配比，搅拌均匀后获得水性聚氨酯涂料。
上述A组分制备方法，步骤如下：
S1、将水性高羟基丙烯酸树脂、水性低羟基丙烯酸树脂和水加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌10min；
S2、将转速调至1000r/min，缓慢(加入时间10分钟)将高沸点溶剂、低沸点溶剂、白色色浆加入分散罐中，搅拌15min；
S3、将转速调至600r/min，缓慢(加入时间5分钟)加入增稠剂，搅拌15min；
S4、将转速调至1000r/min，加入消泡剂，搅拌30min；
S5、将转速调至800r/min，加入基材润湿剂和流平剂，搅拌15min；
S6、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
上述B组分制备方法，包括如下步骤：
S1、将助溶剂加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌30min；
S2、将转速调至800r/min，加入水性异氰酸酯，搅拌30min；
S3、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
实施例2
本实施例为一种水性聚氨酯涂料，包括A组分和B组分：
A组分，包括如下质量份数的原料：
Figure BDA0003177906070000081
Figure BDA0003177906070000091
B组分，包括如下质量份数的原料：
水性异氰酸酯(XP-2487/1) 70份；
助溶剂(陶氏化学PGDA) 30份。
本实施例一种水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
将A组分与B组分按照质量比为3:1进行配比，搅拌均匀后获得水性聚氨酯涂料。
上述A组分制备方法，步骤如下：
S1、将水性高羟基丙烯酸树脂、水性低羟基丙烯酸树脂和水加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌10min；
S2、将转速调至1000r/min，缓慢(加入时间10分钟)将高沸点溶剂、低沸点溶剂、白色色浆加入分散罐中，搅拌15min；
S3、将转速调至600r/min，缓慢(加入时间5分钟)加入增稠剂，搅拌15min；
S4、将转速调至1000r/min，加入消泡剂，搅拌30min；
S5、将转速调至800r/min，加入基材润湿剂和流平剂，搅拌15min；
S6、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
上述B组分制备方法，包括如下步骤：
S1、将助溶剂加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌30min；
S2、将转速调至800r/min，加入水性异氰酸酯，搅拌30min；
S3、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
实施例3
本实施例为一种水性聚氨酯涂料，包括A组分和B组分：
A组分，包括如下质量份数的原料：
Figure BDA0003177906070000092
Figure BDA0003177906070000101
B组分，包括如下质量份数的原料：
水性异氰酸酯(科思创XP-2487/1) 70份；
助溶剂(陶氏化学PGDA) 30份。
本实施例一种水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
将A组分与B组分按照质量比为3:1进行配比，搅拌均匀后获得水性聚氨酯涂料。
上述A组分制备方法，步骤如下：
S1、将水性高羟基丙烯酸树脂、水性低羟基丙烯酸树脂和水加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌10min；
S2、将转速调至1000r/min，缓慢(加入时间10分钟)将高沸点溶剂、低沸点溶剂、白色色浆加入分散罐中，搅拌15min；
S3、将转速调至600r/min，缓慢(加入时间5分钟)加入增稠剂，搅拌15min；
S4、将转速调至1000r/min，加入消泡剂，搅拌30min；
S5、将转速调至800r/min，加入基材润湿剂和流平剂，搅拌15min；
S6、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
上述B组分制备方法，包括如下步骤：
S1、将助溶剂加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌30min；
S2、将转速调至800r/min，加入水性异氰酸酯，搅拌30min；
S3、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
实施例4
本实施例为一种水性聚氨酯涂料，包括A组分和B组分：
A组分，包括如下质量份数的原料：
Figure BDA0003177906070000111
B组分，包括如下质量份数的原料：
水性异氰酸酯(科思创XP-2487/1) 70份；
助溶剂(陶氏化学PGDA) 30份。
一种水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
将A组分与B组分按照质量比为3:1进行配比，搅拌均匀后获得水性聚氨酯涂料。
上述A组分制备方法，步骤如下：
S1、将水性高羟基丙烯酸树脂、水性低羟基丙烯酸树脂和水加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌10min；
S2、将转速调至1000r/min，缓慢(加入时间10分钟)将高沸点溶剂、低沸点溶剂、白色色浆加入分散罐中，搅拌15min；
S3、将转速调至600r/min，缓慢(加入时间5分钟)加入增稠剂，搅拌15min；
S4、将转速调至1000r/min，加入消泡剂，搅拌30min；
S5、将转速调至800r/min，加入基材润湿剂和流平剂，搅拌15min；
S6、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
上述B组分制备方法，包括如下步骤：
S1、将助溶剂加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌30min；
S2、将转速调至800r/min，加入水性异氰酸酯，搅拌30min；
S3、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
实施例5
本实施例为一种水性聚氨酯涂料，包括A组分和B组分：
A组分，包括如下质量份数的原料：
Figure BDA0003177906070000121
B组分
水性异氰酸酯a(科思创2487/1) 70份；
助溶剂c(陶氏化学PGDA) 30份。
一种水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
将A组分与B组分按照质量比为3:1进行配比，搅拌均匀后获得水性聚氨酯涂料。
上述A组分制备方法，步骤如下：
S1、将水性高羟基丙烯酸树脂、水性低羟基丙烯酸树脂和水加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌10min；
S2、将转速调至1000r/min，缓慢将(加入时间10分钟)高沸点溶剂、低沸点溶剂、白色色浆加入分散罐中，搅拌15min；
S3、将转速调至600r/min，缓慢(加入时间5分钟)加入增稠剂，搅拌15min；
S4、将转速调至1000r/min，加入消泡剂，搅拌30min；
S5、将转速调至800r/min，加入基材润湿剂和流平剂，搅拌15min；
S6、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
上述B组分制备方法，包括如下步骤：
S1、将助溶剂加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌30min；
S2、将转速调至800r/min，加入水性异氰酸酯，搅拌30min；
S3、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
对比例1
本对比例选用的涂料为：市售涂料，产品型号为：广州嘉佰丽水性911防水涂料。
对比例2
本对比例选用的涂料为：市售涂料，产品型号为：山东泰宝951水性防水涂料。
对比例3
本对比例选用的涂料为：市售涂料，产品型号为：东方雨红311防水涂料。
对比例4
本对比例为一种水性聚氨酯涂料，包括A组分和B组分：
A组分，包括如下质量份数的原料：
Figure BDA0003177906070000131
Figure BDA0003177906070000141
B组分
水性异氰酸酯(科思创XP-2487/1) 70份；
助溶剂(陶氏化学PGDA) 30份。
一种水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
将A组分与B组分按照质量比为3:1进行配比，搅拌均匀后获得水性聚氨酯涂料。
上述A组分制备方法，步骤如下：
S1、将水性高羟基丙烯酸树脂、水性低羟基丙烯酸树脂和水加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌10min；
S2、将转速调至1000r/min，缓慢(加入时间为10min)将高沸点溶剂、低沸点溶剂、白色色浆加入分散罐中，搅拌15min；
S3、将转速调至600r/min，缓慢(加入时间为5min)加入增稠剂，搅拌15min；
S4、将转速调至1000r/min，加入消泡剂，搅拌30min；
S5、将转速调至800r/min，加入基材润湿剂和流平剂，搅拌15min；
S6、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
上述B组分制备方法，包括如下步骤：
S1、将助溶剂加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌30min；
S2、将转速调至800r/min，加入水性异氰酸酯，搅拌30min；
S3、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
对比例5
本对比例为一种水性聚氨酯涂料，包括A组分和B组分：
A组分，包括如下质量份数的原料：
Figure BDA0003177906070000142
Figure BDA0003177906070000151
B组分
水性异氰酸酯(科思创XP-2487/1) 70份；
助溶剂(陶氏化学PGDA) 30份。
一种水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
将A组分与B组分按照质量比为3:1进行配比，搅拌均匀后获得水性聚氨酯涂料。
上述A组分制备方法，步骤如下：
S1、将水性高羟基丙烯酸树脂、水性低羟基丙烯酸树脂和水加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌10min；
S2、将转速调至1000r/min，缓慢(加入时间为10min)将高沸点溶剂、低沸点溶剂、白色色浆加入分散罐中，搅拌15min；
S3、将转速调至600r/min，缓慢(加入时间为5min)加入增稠剂，搅拌15min；
S4、将转速调至1000r/min，加入消泡剂，搅拌30min；
S5、将转速调至800r/min，加入基材润湿剂和流平剂，搅拌15min；
S6、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
上述B组分制备方法，包括如下步骤：
S1、将助溶剂加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌30min；
S2、将转速调至800r/min，加入水性异氰酸酯，搅拌30min；
S3、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
对比例6
本对比例为一种水性聚氨酯涂料，包括A组分和B组分：
A组分，包括如下质量份数的原料：
Figure BDA0003177906070000161
B组分，包括如下质量份数的原料：
水性异氰酸酯(科思创2487/1) 70份；
助溶剂(陶氏化学PGDA) 30份。
上述适用于水性防水聚氨酯涂料的制备方法，步骤如下：
本实施例一种水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
将A组分与B组分按照质量比为3:1进行配比，搅拌均匀后获得水性聚氨酯涂料。
上述A组分制备方法，步骤如下：
S1、将水性高羟基丙烯酸树脂、水性低羟基丙烯酸树脂和水加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌10min；
S2、将转速调至1000r/min，缓慢(加入时间为10min)将高沸点溶剂、低沸点溶剂、白色色浆加入分散罐中，搅拌15min；
S3、将转速调至600r/min，缓慢(加入时间为5min)加入增稠剂，搅拌15min；
S4、将转速调至1000r/min，加入消泡剂，搅拌30min；
S5、将转速调至800r/min，加入基材润湿剂和流平剂，搅拌15min；
S6、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
上述B组分制备方法，包括如下步骤：
S1、将助溶剂加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌30min；
S2、将转速调至800r/min，加入水性异氰酸酯，搅拌30min；
S3、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
对比例7
本对比例为一种水性聚氨酯涂料，包括A组分和B组分：
A组分，包括如下质量份数的原料：
Figure BDA0003177906070000171
B组分，包括如下质量份数的原料：
水性异氰酸酯(科思创2487/1) 70份；
助溶剂(陶氏化学PGDA) 30份。
上述适用于水性防水聚氨酯涂料的制备方法，步骤如下：
本实施例一种水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
将A组分与B组分按照质量比为3:1进行配比，搅拌均匀后获得水性聚氨酯涂料。
上述A组分制备方法，步骤如下：
S1、将水性高羟基丙烯酸树脂、水性低羟基丙烯酸树脂和水加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌10min；
S2、将转速调至1000r/min，缓慢(加入时间为10min)将高沸点溶剂、低沸点溶剂、白色色浆加入分散罐中，搅拌15min；
S3、将转速调至600r/min，缓慢(加入时间为5min)加入增稠剂，搅拌15min；
S4、将转速调至1000r/min，加入消泡剂，搅拌30min；
S5、将转速调至800r/min，加入基材润湿剂和流平剂，搅拌15min；
S6、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
上述B组分制备方法，包括如下步骤：
S1、将助溶剂加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌30min；
S2、将转速调至800r/min，加入水性异氰酸酯，搅拌30min；
S3、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
对比例8
本对比例为一种水性聚氨酯涂料，包括A组分和B组分：
A组分，包括如下质量份数的原料：
Figure BDA0003177906070000181
B组分，包括如下质量份数的原料：
水性异氰酸酯(武汉双键DB82655) 70份；
助溶剂(陶氏化学PGDA) 30份。
上述适用于水性防水聚氨酯涂料的制备方法，步骤如下：
本实施例一种水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
将A组分与B组分按照质量比为3:1进行配比，搅拌均匀后获得水性聚氨酯涂料。
上述A组分制备方法，步骤如下：
S1、将水性高羟基丙烯酸树脂、水性低羟基丙烯酸树脂和水加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌10min；
S2、将转速调至1000r/min，缓慢(加入时间为10min)将高沸点溶剂、低沸点溶剂、白色色浆加入分散罐中，搅拌15min；
S3、将转速调至600r/min，缓慢(加入时间为5min)加入增稠剂，搅拌15min；
S4、将转速调至1000r/min，加入消泡剂，搅拌30min；
S5、将转速调至800r/min，加入基材润湿剂和流平剂，搅拌15min；
S6、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
上述B组分制备方法，包括如下步骤：
S1、将助溶剂加入到分散罐中，以500r/min的条件搅拌30min；
S2、将转速调至800r/min，加入水性异氰酸酯，搅拌30min；
S3、将分散后的物料用200目滤布过滤包装即可。
以下通过实验对本发明的水性聚氨酯涂料的效果进行验证，在验证中，使用空气喷涂机器在金属及塑料素材(金属：AI和SUS316Li；塑料：AV-651、R-7800和AD-8730)进行一次喷涂，喷涂之后，流平10min，进行烘烤(75℃*2h)，之后进行性能测试，
性能测试方法：
表干时间和实干时间：GB/T 1728-1979。
常规附着力和水煮附着力测试参照：GB/T 9286-1998。
铅笔硬度测试参照：GB/T6739-2006。
柔韧性测试参照：GB/T1731-1993。
拉伸强度：FZ/T 75004-2014。
断裂伸长率：GB/T 2567-1997。
不透水性：在0.3MPa的压力下，测试30min，30min后不渗透即达标。
低温柔性：在-35℃的温度下，测试2h，观察漆膜外观，外观无裂纹即达标。
耐老化性：GB/T1865-2009。
测试结果如表1所示：
表1 实施例1～5和对比例1～5制得的水性聚氨酯涂料性能测试结果
Figure BDA0003177906070000201
表2 实施例1和对比例6～8制得的水性聚氨酯涂料性能测试结果
Figure BDA0003177906070000202
Figure BDA0003177906070000211
注：附着力0级是对涂层附着力的基本要求，也是一个很重要要求，涂层能同时满足在金属和塑料上的附着力要求，应用更广。
由表1和2得知：本发明实施例1～5采用了特定范围的水性高羟基丙烯酸树脂与特定范围的水性低羟基丙烯酸树脂，以及搭配合适的体系增稠剂与固化剂等原材料，制得的涂料形成的漆膜性能优异。
对比例1～3选用的是市售涂料，由市售涂料的性能测试结果得知，相关技术中的涂料低温柔性和耐老化性能远差异本发明实施例。
对比例4与实施例3的差异在于：对比例4仅选用低羟基丙烯酸树脂，低羟丙烯酸树脂与异氰酸酯固化剂反应，能使漆膜对众多素材有较好的附着力；而高羟基丙烯酸与异氰酸酯固化剂反应更佳的充分，漆膜致密程度更高，使漆膜的硬度相对更高、耐性更佳。故而，仅搭配使用低羟基树脂，漆膜的硬度偏低和耐性较差。
对比例5和实施例3的差异在于：对比例5仅选用高羟基丙烯酸树脂，与异氰酸酯固化剂反应，反应更佳充分，漆膜硬度虽高，但是对素材的附着力较差，水、气体等能更好的从涂层与漆膜之间的间隙渗入，致使漆膜的不透水性、耐老化等性能较差。
对比例6和实施例1的差异在于：选用的羟基丙烯酸树脂的羟基值与实施例1不同，羟值不在特定范围之内的羟基丙烯酸树脂之间的互配，同时满足不了既在金属素材，又在塑料素材上有较好的附着力。
对比例7和实施例1的差异在于：选用的增稠剂不同，硅酸镁锂的增稠剂属于无机粉体增稠剂，具有较大的吸油量，分散性较差，导致漆膜对它的包裹性较差，从而影响漆膜对素材的附着力；且水和气体等物质会从漆膜的间隙渗入，致使漆膜的不透水性和耐老化等性能较差。
对比例8和实施例1的差异在于：选用的水性异氰酸酯不同，DB82655是聚醚改性的异氰酸酯固化剂，相比于磺酸盐改性的2487/1固化剂，它的分散性、通透性一般，致使与该体系中的高低羟基丙烯酸树脂搭配，漆膜对金属及塑料素材的附着力一般，不透水性、耐老化性能较差。
从实施例1～3与对比例1～8的测试结果可以得出，所选用的原材料搭配不当时，漆膜的综合性能有明显的差别；该体系既能满足在金属素材上有优异的附着力，又能在塑料素材上有优异的附着力，同时体系漆膜均有优异的综合性能，主要由于该体系所用了特定范围的高低羟丙烯酸树脂与特定固化剂等原材料搭配，低羟丙烯酸树脂与异氰酸酯固化剂反应所得到的涂层相对偏柔软，而高羟丙烯酸树脂与异氰酸酯固化剂反应所得到的涂层在相对偏柔硬，两者的复配，性能上能很好的进行互补，使漆膜既能有优异的附着力，又有很高的硬度，同时高羟基的丙烯酸与固化剂反应，交联密度高，漆膜的致密程度高，故使其漆膜有很好的柔韧性、拉伸强度、断裂伸长率、不透水性、低温柔性和优异的耐老化性能。
本发明采用水性高羟基丙烯酸树脂与水性低羟基丙烯酸混拼的方式与HDI型异氰酸酯固化剂搭配使用，拓展了水性聚氨酯涂料的应用范范围，既能在金属素材上使用，又能在塑料素材上使用，且防水性能及耐候性、机械性能均较好。
本发明选用低剪增稠的非离子型聚氨酯增稠剂，它是聚醚改性的聚氨酯增稠剂，能与水性羟基丙烯酸树脂(水性高羟基丙烯酸树脂与水性低羟基丙烯酸)形成IPN结构(两种或两种以上的共混聚合物，分子链相互贯穿，并至少一种聚合物分子链以化学键的方式交链而形成的网络结构)，对体系中的填料具有一定程度的包裹性，使填料具有一定的分散自由度，有利于填料在体系中均匀分布，进一步改善稳定性，提升光泽稳定性。
本发明选用的HDI性异氰酸酯固化剂是磺酸盐改性的异氰酸酯，分子量相对较小，从而使该体系的表干时间和实干时间变得更短。
助溶剂选择低沸点与高沸点的溶剂进行搭配使用，助溶剂a是属于高沸点溶剂，助溶剂b是低沸点溶剂，根据低沸点成膜助剂挥发快和高沸点成膜助剂挥发相对较慢的特点，使该体系既能在高温情况下使用，也能在低温情况下使用；助溶剂c是高沸点溶剂，它能使HDI型异氰酸酯固化剂更好的分散性，使其存储稳定性更佳，从而整体上进一步改善了该体系应用范围。
综上所述，本发明采用高羟基丙烯酸树脂与低羟基丙烯酸树脂混拼的方式与水性异氰酸酯搭配使用，使本发明的水性聚氨酯涂料既能在金属素材上使用，又能在塑料素材上使用。本发明的水性防水聚氨酯涂料适用于空气喷涂，利用该涂料制得的涂层满足附着力佳、耐水性好、吸水率低、机械性能佳和耐候性好的要求，广泛应用于3C领域。
上面结合具体实施方式对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种水性聚氨酯涂料，其特征在于：包括以下制备原料：A组分和B组分；
所述A组分，包括以下制备原料：
高羟基丙烯酸树脂、低羟基丙烯酸树脂、高沸点溶剂和低沸点溶剂；
所述B组分，包括以下制备原料：
水性异氰酸酯；
所述A组分和所述B组分的质量比为2～4:1；
所述高羟基丙烯酸树脂，羟基值为4.0％～6.0％；
所述低羟基丙烯酸树脂，羟基值为1.0％～2.5％；
所述高沸点溶剂，沸点为190℃～300℃；
所述低沸点溶剂的沸点低于所述高沸点溶剂的沸点。
2.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述A组分，还包括以下制备原料：色浆、消泡剂、基材润湿剂、流平剂和增稠剂；优选地，所述B组分，还包括助溶剂。
3.根据权利要求2所述的一种水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述A组分，包括以下重量份数的制备原料：所述高羟基丙烯酸树脂30份～50份，所述低羟基丙烯酸树脂10份～30份，所述高沸点溶剂3份～10份，所述低沸点溶剂3份～10份，所述色浆20份～30份，所述消泡剂0.1份～0.8份，所述基材润湿剂0.1份～0.8份，所述流平剂0.1份～0.8份和所述增稠剂0.1份～0.5份；优选地，所述B组分，所述水性异氰酸酯60份～80份和所述助溶剂20份～30份。
4.根据权利要求2或3所述的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述高羟基丙烯酸树脂，羟基值为5.0％～5.5％；优选地，所述低羟基丙烯酸树脂，羟基值为1.5％～2.0％。
5.根据权利要求2或3所述的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述低沸点溶剂，沸点为80℃～120℃。
6.根据权利要求2或3所述的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述增稠剂包括非离子型聚氨酯；优选地，所述非离子型聚氨酯包括聚醚改性聚氨酯。
7.根据权利要求2或3所述的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述异氰酸酯包括磺酸盐改性异氰酸酯；优选地，所述磺酸盐改性异氰酸酯包括磺酸盐改性六亚甲基二异氰酸酯。
8.一种制备如权利要求2至7任一项所述的水性聚氨酯涂料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
将所述A组分和所述B组分混合，即得所述水性聚氨酯涂料。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述A组分，制备方法包括以下步骤：
将所述高沸点溶剂、所述低沸点溶剂、所述色浆、所述增稠剂、所述消泡剂、所述基材润湿剂和所述流平剂依次添加至所述高羟基丙烯酸树脂和所述低羟基丙烯酸树脂的水溶液中；
优选地，所述B组分，制备方法包括以下步骤：
将所述水性异氰酸酯添加至所述助溶剂中。
10.一种水性聚氨酯涂层，其特征在于：由权利要求1至7任一项所述的水性聚氨酯涂料制备得到。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211015

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